Python椭圆加密算法实现区块链信息认证

简介

本文主要参考了github上的这个项目。本文仅仅对字符串的情况进行了处理，因为发送的时候，公钥是公开的，而且以字符创的形式放入json的，广播到区块链的P2P网络上。
需要安装python的ecdsa库，终端输入命令:pip install ecdsa即可。本文的基于python3.6

基本流程

寻找加密算法的过程竟然耗费了我一下午+一晚上，从寻找有关的库到具体实践，实在惭愧………不过好在终于明白了，也算是小有收获吧。
下图表示了整个流程。
符号说明：

• 矩形表示一个对象
• 圆角矩形表示对象的一个方法
• 没有箭头的实线表示一种对象与方法之间的联系
• 带有箭头的实线表示结果输出
• 带有箭头的虚线表示对象作为方法的参数输入
• 最后椭圆表示结果的真假
• SK表示私钥，VK表示公钥，message表示需要加密的信息，signature表示经过签名后的信息

从图中可以这么理解：SK是最核心的信息，也是必须要保密的信息。VK由SK经过椭圆加密算法产生，SK对消息进行签名处理，生成一个唯一的signature签名。VK的verify方法把signature和message作为参数输入，验证是否是SK加密的消息

代码

代码中注意下，所有的字符串进行加密或者验证的哈希计算时，都需要统一成UTF-8的编码格式，当然可以选择别的编码，但是必须要统一，否则会验证失败。产生的签名字符串是16进制的，可以自己转化。在发送交易信息的时候，我们仅仅需要发送vk的字符串和消息的字符串即可。加密算法的曲线可以自选，具体参考文档。

from ecdsa import SigningKey, NIST384p, VerifyingKey

def generate_key():
    """
    产生公钥和私钥
    :return: 二者组合
    """
    sk = SigningKey.generate(curve=NIST384p)
    vk = sk.get_verifying_key()
    return vk, sk


def make_transaction(sk, message):
    """
    加密交易
    :param sk_string: 私钥，用于签名
    :param message: 消息
    :return: 签名
    """
    signature = sk.sign(str(message).encode("utf8"))  # 统一编码格式
    return signature


def is_valid(vk_string, message, signature):
    """
    验证交易是否合法
    :param vk_string: 公钥的字符串
    :param message: 消息
    :param signature: 签名
    :return:  True合法，False不合法
    """
    vk = VerifyingKey.from_string(vk_string, NIST384p)
    try:
        vk.verify(signature, str(message).encode("utf8"))  # 统一编码格式
        return True
    except:
        return False


message = "I am a transaction !"
vk, sk = generate_key()  # 产生公钥和私钥
vk_string = vk.to_string()
sig = make_transaction(sk, message)  # 模拟交易签名
print(type(sig))  # 仅仅是为了验证下数据格式

if is_valid(vk_string, message, sig):
    print("True")
else:
    print("False")