附加秘密共享和共享激活 - 使用Python

什么是秘密共享和共享激活？

秘密共享是一种分布式的加密技术，它将一份秘密分成多份份额，使得只有收集到足够份额的人才能够重建这份秘密。这种技术在安全领域有广泛应用，比如多人密码管理系统和多签名钱包。

共享激活是基于秘密共享的技术，它能够把一个活动的权限或授权分成多份份额，只有收集到所有份额的人才能够获得这个权限或授权。这种技术在软件授权和数字版权保护方面有广泛的应用。

如何使用Python实现秘密共享和共享激活？

Python的Cryptography库是一个常用的加密库，它包含了秘密共享和共享激活的实现。具体来说，Cryptography库中的Fernet类提供了很好的对称加密功能，它可以使用秘密共享技术来生成安全的密钥。

以下是一个使用Fernet类来生成秘密共享密钥和加解密的例子：

from cryptography.fernet import MultiFernet, Fernet

# 生成一个随机的秘密进行加密
secret = Fernet.generate_key()

# 把秘密共享成两个份额
f1 = Fernet(secret).encrypt(b"Hello")
f2 = Fernet(secret).encrypt(b"World")

# 把两个份额组合成一个符合秘密共享的密钥
f = MultiFernet([Fernet(s) for s in [secret, secret]])

# 解密
print(f.decrypt(f1 + f2)) # b'HelloWorld'

上述例子中，我们首先使用Fernet.generate_key方法生成一个随机的秘密。然后使用Fernet(secret).encrypt方法来加密明文，生成两份份额。最后使用MultiFernet类把这两份份额组合成一个符合秘密共享的密钥。

我们还可以使用Fernet类的decrypt方法来解密，得到正确的明文。需要注意的是，在这个例子中，我们把秘密分成了两份，所以需要收集到两个份额才能够解密。如果需要更高的安全性，可以把秘密分成更多份。

下面是一个使用Fernet类来生成共享激活密钥和验证的例子：

from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives.kdf.pbkdf2 import PBKDF2HMAC
from cryptography.fernet import MultiFernet, Fernet

def generate_activation_key(password, share_count):
    # 把密码转化成一个安全的密钥
    kdf = PBKDF2HMAC(
        algorithm=hashes.SHA256(),
        length=32,
        salt=b"salty salt",
        iterations=100000,
    )
    key = kdf.derive(password.encode())

    # 把密钥分成多份份额
    secret = Fernet.generate_key()
    shares = secret.split_secret(share_count)
    f = MultiFernet([Fernet(k) for k in shares])

    return (secret, f)

def verify_activation_key(secret, f, share_count, shares):
    # 尝试重建密钥
    try:
        shares = shares[:share_count]
        secret = Fernet.combine_secret(shares)
        f = Fernet(secret)
    except:
        return False

    # 验证密钥是否匹配
    return f.decrypt(secret) == secret

# 生成一个共享激活密钥
(secret, f) = generate_activation_key("my_password", 5)

# 把密钥分成五份份额，发送给五个用户
shares = secret.split_secret(5)

# 验证密钥是否有效
print(verify_activation_key(secret, f, 5, shares))  # True

# 尝试使用不完整的份额来验证密钥
print(verify_activation_key(secret, f, 3, shares[:3])) # False

上述例子中，我们使用PBKDF2HMAC算法对密码进行了保护，生成了一个安全的密钥。然后使用Fernet类的split_secret方法把密钥分成多份份额，使用MultiFernet类组合成共享激活密钥。

verify_activation_key函数接受一个密钥、一个组合后的秘密共享对象、组合后的份额的数量和一组份额，首先尝试使用这些份额来重建秘密共享对象，然后验证密钥是否有效。

需要注意的是，在这个例子中，我们需要使用split_secret方法和combine_secret方法对密钥进行拆分和重建。这些方法需要额外的依赖，可以通过pycryptodomex库来安装。

总结

秘密共享和共享激活是一种常用的加密技术，可以在安全领域和数字版权保护方面发挥作用。Python的Cryptography库提供了很好的支持，使用Fernet类可以轻松实现秘密共享和共享激活功能。需要注意的是，在使用这些功能之前，需要对密码进行保护并仔细考虑份额的数量和拆分方式，以确保安全性。