[区块链lab2] 构建具备加密功能的Web服务端

实验目标：

掌握区块链中密码技术的工作原理。在基于Flask框架的服务端中实现哈希算法的加密功能。

实验内容：

构建Flash Web服务器，实现哈希算法、非对称加密算法的加密功能。

实验步骤：

1. 哈希算法的应用：创建hash_util.py文件，然后把相关代码输入文件，通过命令行执行如下命令“python hash_util.py”，得到”Hello World”哈希加密后结果。

1. 引入hashlib 依赖包（默认已安装）
2. 定义需要加密的变量“Hello World”
3. 通过hashlib 的sha256 方法加密
4. 最后输出加密结果

1. 非对称密码算法的应用：创建crypto_util.py文件，然后把相关代码输入文件，实现ECC算法的签名与验签

1. 安装ecdsa 依赖包，执行命令“pip install ecdsa”

1. Ecdsa方法介绍：

1. SigningKey/VerifyingKey
2. s=sk.to_string()/SigningKey.from_string(s, curve)
3. sk.to_pem() /SigningKey.from_pem()
4. sign()/verify()

1. 在服务器中实现加密功能

1. 构建哈希算法的处理函数

在实验一simple_app项目中加入services.py，并在其中加入哈希算法的加密功能，相关代码如下：

import hashlib

def hash_encrypt(input):

    """

    使用哈希算法加密

    :param input: 客户端发送的数据

    :return: 返回给客户端的加密数据

    """

    hash_code = hashlib.sha256(input.encode()).hexdigest()

    return hash_code

1. 在app.py文件中加入哈希算法处理的HTTP请求响应

@app.route('/encrypt', methods=['GET'])

def encrypt():

    """

    哈希函数加密

    :return: 加密的字典对象

    """

    data = request.args.get('data')

    res = services.hash_encrypt(data)

    return {

        'res': res

}

注意，一定要引用services

使用Postman验证接口正确性

实验

1. 利用ECC实现对“学号姓名”的签名和验签。

from ecdsa import SigningKey, VerifyingKey, NIST256p
import hashlib

def generate_keys():
    """生成ECC密钥对"""
    private_key = SigningKey.generate(curve=NIST256p)
    public_key = private_key.get_verifying_key()
    return private_key, public_key

def sign_message(message, private_key):
    """使用私钥对消息进行签名"""
    # 对消息进行哈希
    message_hash = hashlib.sha256(message.encode()).digest()
    # 使用私钥签名
    signature = private_key.sign(message_hash)
    return signature

def verify_signature(message, signature, public_key):
    """使用公钥验证签名"""
    try:
        # 对消息进行哈希
        message_hash = hashlib.sha256(message.encode()).digest()
        # 验证签名
        public_key.verify(signature, message_hash)
        return True
    except:
        return False

def main():
    # 要签名的消息
    message = "lvy"
    
    # 生成密钥对
    private_key, public_key = generate_keys()
    
    # 签名
    signature = sign_message(message, private_key)
    
    # 验证签名
    is_valid = verify_signature(message, signature, public_key)
    
    # 打印结果
    print("消息:", message)
    print("私钥:", private_key.to_string().hex())
    print("公钥:", public_key.to_string().hex())
    print("签名:", signature.hex())
    print("验证结果:", "签名有效" if is_valid else "签名无效")
    
    # 尝试使用错误的消息验证
    wrong_message = "023301794114明浩东1"
    is_valid_wrong = verify_signature(wrong_message, signature, public_key)
    print("\n使用错误消息验证:")
    print("消息:", wrong_message)
    print("验证结果:", "签名有效" if is_valid_wrong else "签名无效")

if __name__ == "__main__":
    main() 

2.利用HTTP接口实现GET加密消息为：学号+姓名。

from flask import Flask, jsonify, request
from ecdsa import SigningKey, VerifyingKey, NIST256p
import hashlib
import json

app = Flask(__name__)

# 全局变量存储密钥对
private_key = None
public_key = None
signature = None

def generate_keys():
    """生成ECC密钥对"""
    global private_key, public_key
    private_key = SigningKey.generate(curve=NIST256p)
    public_key = private_key.get_verifying_key()
    return private_key, public_key

def sign_message(message):
    """使用私钥对消息进行签名"""
    global private_key, signature
    if private_key is None:
        private_key, _ = generate_keys()
    
    # 对消息进行哈希
    message_hash = hashlib.sha256(message.encode()).digest()
    # 使用私钥签名
    signature = private_key.sign(message_hash)
    return signature

def verify_signature(message, signature):
    """使用公钥验证签名"""
    global public_key
    if public_key is None:
        _, public_key = generate_keys()
    
    try:
        # 对消息进行哈希
        message_hash = hashlib.sha256(message.encode()).digest()
        # 验证签名
        public_key.verify(signature, message_hash)
        return True
    except:
        return False

@app.route('/encrypt', methods=['GET'])
def encrypt():
    """通过GET参数获取要加密的数据"""
    data = request.args.get('data', 'lvy')  # 如果没有提供data参数，使用默认值
    
    # 对数据进行哈希加密
    encrypted = hashlib.sha256(data.encode()).hexdigest()
    
    return jsonify({
        "res": encrypted
    })

@app.route('/get_encrypted_student_info', methods=['GET'])
def get_encrypted_student_info():
    """获取加密后的学号和姓名信息"""
    student_info = "lvy"
    
    # 确保有密钥对
    if private_key is None:
        generate_keys()
    
    # 签名消息
    signature = sign_message(student_info)
    
    return jsonify({
        'status': 'success',
        'student_info': student_info,
        'signature': signature.hex(),
        'public_key': public_key.to_string().hex()
    })

@app.route('/generate_keys', methods=['GET'])
def api_generate_keys():
    """生成新的密钥对"""
    private_key, public_key = generate_keys()
    return jsonify({
        'status': 'success',
        'private_key': private_key.to_string().hex(),
        'public_key': public_key.to_string().hex()
    })

@app.route('/sign', methods=['POST'])
def api_sign():
    """对消息进行签名"""
    data = request.get_json()
    if not data or 'message' not in data:
        return jsonify({'status': 'error', 'message': '请提供消息内容'}), 400
    
    message = data['message']
    signature = sign_message(message)
    
    return jsonify({
        'status': 'success',
        'message': message,
        'signature': signature.hex(),
        'public_key': public_key.to_string().hex()
    })

@app.route('/verify', methods=['POST'])
def api_verify():
    """验证签名"""
    data = request.get_json()
    if not data or 'message' not in data or 'signature' not in data:
        return jsonify({'status': 'error', 'message': '请提供消息和签名'}), 400
    
    message = data['message']
    signature_hex = data['signature']
    
    try:
        signature = bytes.fromhex(signature_hex)
    except:
        return jsonify({'status': 'error', 'message': '签名格式错误'}), 400
    
    is_valid = verify_signature(message, signature)
    
    return jsonify({
        'status': 'success',
        'message': message,
        'is_valid': is_valid
    })

if __name__ == '__main__':
    # 初始化密钥对
    generate_keys()
    app.run(debug=True, port=5000)