diffiehellmanlib 1.5.15

Simplified number generation library for the Diffie-Hellman protocol.

Diffie - Hellman Python/C++ libray

Описание: Это библиотека для генерирования чисел для использования криптографического протокола Diffie-Hellman. Испольуется C++ для максимальной (которой мне удалось достичь) скорости генерации p - больших простых чисел. Используется python wrapper (обёртка) чтобы использовать функции из .dll (для Windows) или из .so (для Linux). я не нашёл другого способа как можно из питона использовать C++ функции =).

Обзор функций из utils.h и utils.cpp

1. generate_p_g_a

• Описание: Генерирует параметры ( p ) (простое число), ( g ) (основание) и ( a ) (приватное число).
• Реализация:
  • Проверяет размер бит (от 512 до 8192).
  • Ограничение было введено для безопасности, минимально 512 для тестов и проверок, в реальных задачах, минимум 1024 а лучше 2048 бит.
  • Использует кэш для ускорения генерации ( p ), если число для данного размера уже сгенерировано.
  • Устанавливает ( g ) как 2.
  • Случайно генерирует ( a ) в диапазоне от ( 1 ) до ( p-1 ).
• В Python-врапере:
  • Функция обёрнута как generate_p_g.
  • Возвращаются только ( p ) и ( g ). ( a ) освобождается.

2. generate_b

• Описание: Генерирует приватное число ( b ) или ( a ), как выводную цифру назовёте.
• Реализация:
  • Принимает ( p ) и ( g ) как входные данные.
  • Генерирует ( b ) или ( a ) в диапазоне от ( 1 ) до ( p-1 ).
• В Python-врапере:
  • Переименована в generate_a_or_b.
  • Универсальная функция для генерации либо ( a ), либо ( b ).

3. generate_A

• Описание: Генерирует ( A ) на основе ( p ), ( g ) и ( a ), где ( A = g^a \mod p ), может аналогично генерировать ( B ), просто формула станет: ( B = g^b \mod p )
• Реализация:
  • Использует модульное экспоненциальное вычисление с помощью OpenSSL.
• В Python-врапере:
  • Переименована в generate_A_or_B.
  • Универсальная функция для вычисления ( A ) или ( B ).

4. generate_shared_key

• Описание: Генерирует общий ключ ( K ), используя ( A ), ( b ), ( p ), ( g ): ( K = A^b \mod p ), может также использовать и ( B ) с ( a ), также формула: ( K = B^a \mod p )
• Реализация:
  • Вычисляет общий ключ на основе предоставленных данных.
• В Python-врапере:
  • Общий ключ сразу передаётся в hash_shared_key для хэширования.
  • Возвращается хэшированный ключ.

5. hash_shared_key

• Описание: Хэширует общий ключ с помощью SHA-256.
• Реализация:
  • Преобразует ключ в строку 16-ричного формата.
• В Python-врапере:
  • Вызов производится из generate_shared_key.

6. free_memory

• Описание: Освобождает выделенную память для строк.
• Реализация:
  • Использует OPENSSL_free для предотвращения утечек памяти.
• В Python-врапере:
  • Используется для освобождения памяти после вызова каждой функции.

Дополнительные возможности Python-врапера

1. Автоматическая загрузка библиотеки:

   • Определяет необходимую версию библиотеки DLL/SO на основе архитектуры и операционной системы.
   • Поддерживаются Windows (x86, x64) и Linux (x86, x64, ARMv7, ARM64).

2. Переименование функций:

   • generate_b → generate_a_or_b.
   • generate_A → generate_A_or_B.
   • Это сделано для повышения универсальности функций.

3. Автоматическое хэширование ключа:

   • Логика изменена: теперь общий ключ сразу хэшируется в generate_shared_key.

4. Управление памятью:

   • Все строки, выделенные в C++, освобождаются с помощью free_memory, чтобы избежать утечек памяти.

Использование/Примеры

1. Генерация параметров ( p ) и ( g )

from diffie_hellman_lib.wrapper import generate_p_g

# Генерация параметров с использованием 2048-битного ключа
p, g = generate_p_g(2048)
print(f"Generated p: {p}")
print(f"Generated g: {g}")

Результат: Выводит значения ( p ) и ( g ), сгенерированные для криптографических операций.

---

2. Генерация приватного числа ( a ) или ( b )

from diffie_hellman_lib.wrapper import generate_a_or_b

# Пример значений p и g
p = 23  # Пример числа p
g = 5   # Пример числа g

# Генерация приватного числа a или b
private_value = generate_a_or_b(p, g)
print(f"Generated private value: {private_value}")

Возвращает случайное приватное число, используемое для генерации ключей.

---

3. Генерация значения ( A ) или ( B )

from diffie_hellman_lib.wrapper import generate_A_or_B

# Пример значений
p = 23
g = 5
a = 6  # Приватное число

# Генерация A или B
public_value = generate_A_or_B(p, g, a)
print(f"Generated public value: {public_value}")

Результат: Возвращает значение ( A ) или ( B ).

---

4. Генерация общего ключа ( K )

from diffie_hellman_lib.wrapper import generate_shared_key

# Пример значений
A = 8
p = 23
g = 5
b = 15

# Генерация общего ключа
shared_key = generate_shared_key(A, p, g, b)
print(f"Generated shared key (hashed): {shared_key}")

Результат: Возвращает общий ключ, который автоматически хэшируется с использованием SHA-256.

---

5. Хэширование ключа

from diffie_hellman_lib.wrapper import hash_shared_key

# Пример общего ключа
shared_key = "123456"

# Хэширование общего ключа
hashed_key = hash_shared_key(shared_key)
print(f"Hashed key: {hashed_key}")

Результат: Возвращает SHA-256-хэш переданного общего ключа.

---

Пример полного использования

Логика Alice (первой стороны):

from diffie_hellman_lib import wrapper

p, g = wrapper.generate_p_g(1024) # получаем p и g, p размером 1024 бит. (рекомендуемо 2048)

a = wrapper.generate_a_or_b(p, g) # генерируем собственный секретный ключ
A = wrapper.generate_A_or_B(p, g, a) # генерируем свой публичный ключ

# логика отправки p, g, A Bob-у (Второй стороне) и логика получения B От Bob-а (Второй стороны) например через https или сокеты...

shared_key = wrapper.generate_shared_key(B, p, g, a) # Получаем общий секретный ключ
print(shared_key) # выводим полученный ключ

Логика Bob (второй стороны):

from diffie_hellman_lib import wrapper

# Логика получения от Alice чисел p, g, A...

b = wrapper.generate_a_or_b(p, g) # Генерируем свой секретный ключ
B = wrapper.generate_A_or_B(p, g, b) # генерируем свой публичный ключ

# Логика отправки B (публичного ключа), Alice (первой стороне) например через https или сокеты...

shared_key = wrapper.generate_shared_key(A, p, g, b) # Получаем  общий секретный ключ
print(shared_key) # выводим общий секретный ключ

Таким вот образом можно обменятся ключами шифрования между двумя сторонами по не зашифрованному каналу.

Лицензия

MIT

Авторы

• kostya2023