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Windows下以太坊公钥加密功能python实现

2023-05-16

文章目录

      • 一、什么是公钥、私钥、地址
      • 二、实现过程
        • 1、从keystore文件中解出私钥以及私钥->公钥->地址
        • 2、利用公钥进行消息加密/解密

一、什么是公钥、私钥、地址

  • 私钥：32字节（256位），私钥需要保管和隐蔽（非公开）（截取《以太坊技术详解与实战》）
  • 公钥：（由私钥生成）64字节（512位），公钥是公开的，不需要保密（截取《以太坊技术详解与实战》）
  • 地址：20字节（160位），要注意，我们使用最多的地址并不等同于公钥

地址的生成过程：

从私钥得到一个512位（64字节）的公钥之后，将公钥进行sha3加密，然后将加密后的前44字节去掉，保留剩下的160位二进制数（20字节）
将该20字节编译成长度为40的十六进制字符串，即地址。

具体如下：
在这里插入图片描述

二、实现过程

从上面地址的生成过程中可以看到，使用到的两个加密函数主要是secp256k1和sha3(也就是上面的keccak-256),那么要找python中实现这两个函数的模块。

web3.py中已经有keccak-256的实现，故不需要再另寻。
而实现secp256k1的模块是：eth_keys->安装pip install eth_keys
另外，进行公钥加密可以使用模块：eciespy->安装pip install eciespy

所以模块准备：
web3.py
pip install eth_keys
pip install eciespy

1、从keystore文件中解出私钥以及私钥->公钥->地址

(1) keystore文件夹在我们创建创世区块的文件中"./data"下
在这里插入图片描述
keystore文件夹存放的文件是与账户私钥相关的加密信息，文件由personal.newAccount()函数执行后创建。

先读取文件信息：

with open(
    r"E:\PycharmProjects\btc\data\keystore\UTC--2021-03-23T07-27-44.500405400Z--a46c666d76e5c044cd8d6b21d3cdf76d5571f48e",
    "r") as f:
self.encrypted_key = f.read()

(2) 从self.encrypted_key中解出私钥：

# 这里需要引入web3.py中管理账户的模块
from web3 import Account
# 从keystore中获取私钥privatekey，需要输入密码（注意这里的密码并不是私钥）
self.privatekey = Account.decrypt(self.encrypted_key,"123")
print(self.privatekey)

(3) 引入eth_keys模块中的keys，从私钥中解出公钥

from eth_keys import keys
# 先创建keys模块下的私钥对象
priv_key = keys.PrivateKey(self.privatekey)
print("priv_key:",priv_key)
# 再解出公钥
self.public_key = priv_key.public_key
print("公钥：",self.public_key)
# 这里的公钥是64字节,是压缩的
print("公钥长度：",len(str(self.public_key)))

(4) 使用web3.py自带的keccak实现从公钥中得出地址

# 对公钥使用SHA3加密算法
sha3_pub_key = Web3.keccak(hexstr=str(self.public_key))
print("sha3_pub_key",sha3_pub_key)
# 取后20个字节
print('从公钥生成地址：',Web3.toHex(sha3_pub_key[-20:]))

完整代码如下：

import json
from web3 import Web3, Account, HTTPProvider
# 用于解密
from functools import wraps
from eth_account.messages import encode_defunct

from eth_keys import keys
from eth_utils import decode_hex
# 用于数字加密
import ecies


class ethereumHandler_OP():
    # 类级变量
    myPrivateKey = None
    myPublicAddr = None
    iflogin = None

    """初始化连接以太坊私链"""

    def __init__(self):
        self.web3 = Web3(HTTPProvider("http://localhost:8545"))
        # 检查是否连接成功
        if self.web3.eth.getBlock(0) is None:
            print("Failed to connect!")
        elif self.web3.isConnected():
            print("Successfully connected")

    def PrivateKey_PublicKey_Address(self):
        # 读取keystore文件
        with open(
                r"E:\PycharmProjects\btc\data\keystore\UTC--2021-03-23T07-27-44.500405400Z--a46c666d76e5c044cd8d6b21d3cdf76d5571f48e",
                "r") as f:
            self.encrypted_key = f.read()
        # 可以看到keystore中存储的是json格式的数据
        print("读取到的keystore文件中的信息：", self.encrypted_key)
        # 从keystore中获取私钥privatekey，需要输入密码（注意这里的密码并不是私钥）
        self.privatekey = Account.decrypt(self.encrypted_key, "123")
        print("私钥：", self.privatekey)
        # 先创建keys模块下的私钥对象
        priv_key = keys.PrivateKey(self.privatekey)
        print("priv_key:", priv_key)
        # 再解出公钥
        self.public_key = priv_key.public_key

        print("公钥：", self.public_key)
        # 这里的公钥是64字节,是压缩的
        print("公钥长度：", len(str(self.public_key)))
        # 对公钥使用SHA3加密算法
        sha3_pub_key = Web3.keccak(hexstr=str(self.public_key))
        print("sha3_pub_key", sha3_pub_key)
        # 取后20个字节
        print('从公钥生成地址：', Web3.toHex(sha3_pub_key[-20:]))


if __name__ == "__main__":
    eth = ethereumHandler_OP()
    eth.PrivateKey_PublicKey_Address()
    # encrypted_msg = eth.encryptMsg("Hello,world!11")
    # print(eth.decryptMsg(encrypted_msg))
    # eth.test()

在这里插入图片描述

D:\Python\Python38\python.exe E:/PycharmProjects/区块链项目/testkey.py
Successfully connected
读取到的keystore文件中的信息： {"address":"a46c666d76e5c044cd8d6b21d3cdf76d5571f48e","crypto":{"cipher":"aes-128-ctr","ciphertext":"55551ee6575f4e77e387b6c6eff10a6fc6da013898dcaa93dd1d70901437d14b","cipherparams":{"iv":"5807c666aa3bc267aa4504f42f09ced6"},"kdf":"scrypt","kdfparams":{"dklen":32,"n":262144,"p":1,"r":8,"salt":"353b7a1d3ba4079493b222762b58e4b2c06cdb41ba770ab32441b063784e8858"},"mac":"bfcbaca3dbd199224251e97a77319d919b7ecace290dde1bec49ba275244e01c"},"id":"73f1b676-62e9-4e34-8e0d-5d9639d8e8b9","version":3}
私钥： b'\xa1\xd0\xf3\xdd\xbb\xfc\xc2W\xc0j\xdf\xb5\xc0\xcf\x96pL\xb7\xfd\xab\xa6 \xbc\x89%\x14\x9c%\xfd\x8b\x85i'
priv_key: 0xa1d0f3ddbbfcc257c06adfb5c0cf96704cb7fdaba620bc8925149c25fd8b8569
公钥： 0xc46d2b24d58ac4f1c8e50246cfbcb32fac785dba1376d13ffb712b022135e513020df7fa655b75197c24687b268d2f14cea382ca9f52ef392ab2e0f1734094da
公钥长度： 130
sha3_pub_key b'\x97x\xf2\x01c\x12\x8e%\xe0Z9\x84\xa4lfmv\xe5\xc0D\xcd\x8dk!\xd3\xcd\xf7mUq\xf4\x8e'
从公钥生成地址： 0xa46c666d76e5c044cd8d6b21d3cdf76d5571f48e

Process finished with exit code 0

2、利用公钥进行消息加密/解密

使用eciespy模块,在上面class ethereumHandler_OP类中加入函数：

import ecies
class ethereumHandler_OP():
	#...此处省略上面所有函数
	def encryptMsg(self,_msg):
        '''
        params:_msg必须是字节bytes类型，由b''定义的字符串
        '''
        encrypted_msg = ecies.encrypt(self.public_key.to_hex(),bytes(_msg,encoding='utf8'))
        return encrypted_msg

    def decryptMsg(self,_encryptedmsg):
        #private_hex = Web3.toHex(self.privatekey)
        recovered_msg = ecies.decrypt(self.privatekey,_encryptedmsg)
        return recovered_msg

（1）试着对“Hello World!11进行加密”

if __name__ == "__main__":
    eth = ethereumHandler_OP()
    eth.PrivateKey_PublicKey_Address()
    # 调用加密解密函数
    encrypted_msg = eth.encryptMsg("Hello,world!11")

在这里插入图片描述
（2）然后就是解密：

if __name__ == "__main__":
    eth = ethereumHandler_OP()
    eth.PrivateKey_PublicKey_Address()
    # 调用加密解密函数
    encrypted_msg = eth.encryptMsg("Hello,world!11")
    print("加密信息如下：",encrypted_msg)
    print("解密信息:",eth.decryptMsg(encrypted_msg))
    #eth.test()

在这里插入图片描述
以上是以太坊实现公钥加密的过程。

完整代码如下：

import json
from web3 import Web3, Account, HTTPProvider

# 用于解密
from functools import wraps
from eth_account.messages import encode_defunct

from eth_keys import keys
from eth_utils import decode_hex

# 用于数字加密
import ecies


class ethereumHandler_OP():
    # 类级变量
    myPrivateKey = None
    myPublicAddr = None
    iflogin = None

    """初始化连接以太坊私链"""

    def __init__(self):
        self.web3 = Web3(HTTPProvider("http://localhost:8545"))
        # 检查是否连接成功
        if self.web3.eth.getBlock(0) is None:
            print("Failed to connect!")
        elif self.web3.isConnected():
            print("Successfully connected")

    def PrivateKey_PublicKey_Address(self):
        # 读取keystore文件
        with open(
                r"E:\PycharmProjects\btc\data\keystore\UTC--2021-03-23T07-27-44.500405400Z--a46c666d76e5c044cd8d6b21d3cdf76d5571f48e",
                "r") as f:
            self.encrypted_key = f.read()
        # 可以看到keystore中存储的是json格式的数据
        print("读取到的keystore文件中的信息：", self.encrypted_key)
        # 从keystore中获取私钥privatekey，需要输入密码（注意这里的密码并不是私钥）
        self.privatekey = Account.decrypt(self.encrypted_key, "123")
        print("私钥：", self.privatekey)
        # 先创建keys模块下的私钥对象
        priv_key = keys.PrivateKey(self.privatekey)
        print("priv_key:", priv_key)
        # 再解出公钥
        self.public_key = priv_key.public_key

        print("公钥：", self.public_key)
        # 这里的公钥是64字节,是压缩的
        print("公钥长度：", len(str(self.public_key)))
        # 对公钥使用SHA3加密算法
        sha3_pub_key = Web3.keccak(hexstr=str(self.public_key))
        print("sha3_pub_key", sha3_pub_key)
        # 取后20个字节
        print('从公钥生成地址：', Web3.toHex(sha3_pub_key[-20:]))

    def encryptMsg(self, _msg):
        '''
        params:_msg必须是字节bytes类型，由b''定义的字符串
        '''
        encrypted_msg = ecies.encrypt(self.public_key.to_hex(), bytes(_msg, encoding='utf8'))
        return encrypted_msg

    def decryptMsg(self, _encryptedmsg):
        # private_hex = Web3.toHex(self.privatekey)
        recovered_msg = ecies.decrypt(self.privatekey, _encryptedmsg)
        return recovered_msg

    def signtMsg(self, _msg):
        print("original msg:", _msg)
        # 构造加密前的数据体
        premsg = encode_defunct(text=_msg)
        print("预准备的数据体：", premsg)
        signedmsg = Account.sign_message(premsg, self.privatekey)
        print("签名后的信息：", signedmsg)

    def vertifyMsg(self, _signedmsg):
        print(Account.recover_message("Hello,world!", ))

    def test(self):
        private_1 = '0xa1d0f3ddbbfcc257c06adfb5c0cf96704cb7fdaba620bc8925149c25fd8b8569'
        public_1 = '0xc46d2b24d58ac4f1c8e50246cfbcb32fac785dba1376d13ffb712b022135e513020df7fa655b75197c24687b268d2f14cea382ca9f52ef392ab2e0f1734094da'
        print(len(public_1))
        address_1 = '0xa46c666d76e5c044cd8d6b21d3cdf76d5571f48e'
        encryptmsg = ecies.encrypt(public_1, b'hello,world!')
        print("加密的信息：", encryptmsg)
        decryptmsg = ecies.decrypt(private_1, encryptmsg)
        print("解密的信息：", decryptmsg)


if __name__ == "__main__":
    eth = ethereumHandler_OP()
    eth.PrivateKey_PublicKey_Address()
    # 调用加密解密函数
    encrypted_msg = eth.encryptMsg("Hello,world!11")
    print("加密信息如下：",encrypted_msg)
    print("解密信息:",eth.decryptMsg(encrypted_msg))

在这里插入图片描述

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