使用python语言编写代码,要求如下:根据EN50159的要求,设计安全消息的防护机制,要求能够防护重复、删除、插入、重排序、损坏和延迟。并编写安全通信协议程序,实现安全消息的组包和解析。
时间: 2023-06-15 17:04:41 浏览: 68
为了满足EN50159的要求,我们需要采用多种防护机制来保证安全消息的可靠性。常见的防护机制包括:消息认证码(MAC)、数字签名、加密、序列号、时间戳等。接下来,我将分步介绍如何设计安全消息的防护机制。
1. 消息认证码(MAC)
消息认证码是一种用于验证消息完整性的技术。我们可以在消息中添加一个MAC字段,该字段包含一个加密哈希值,在发送消息时将消息和MAC一并发送,接收方在接收到消息后重新计算哈希值,如果与MAC字段中的值一致,则说明消息未被篡改。
2. 数字签名
数字签名是一种用于验证消息完整性和真实性的技术。发送方使用私钥对消息进行签名,接收方使用发送方的公钥对签名进行验证,如果验证通过,则说明消息未被篡改且来自发送方。数字签名常用于保护关键数据的安全,如密码、私钥等。
3. 加密
加密是一种用于保护消息机密性的技术。我们可以使用对称加密或非对称加密来加密消息。对称加密使用相同的密钥进行加密和解密,相对来说速度较快;非对称加密使用公钥加密,私钥解密,相对来说更安全,但速度较慢。
4. 序列号
序列号是一种用于防止消息重复和重排序的技术。我们可以在消息中添加序列号字段,每次发送消息时将序列号加1,接收方在接收到消息后检查序列号是否连续,如果不连续,则说明消息被重排序或重复。
5. 时间戳
时间戳是一种用于防止消息延迟的技术。我们可以在消息中添加时间戳字段,每次发送消息时记录当前时间,接收方在接收到消息后检查时间戳是否超时,如果超时,则说明消息被延迟。
接下来,我们可以使用Python编写安全通信协议程序,实现安全消息的组包和解析。具体实现方式如下:
```python
import hmac
import hashlib
import base64
import time
# 生成消息认证码
def generate_mac(message, key):
mac = hmac.new(key.encode('utf-8'), message.encode('utf-8'), hashlib.sha256)
return base64.b64encode(mac.digest()).decode('utf-8')
# 数字签名
def generate_signature(message, private_key):
# 使用私钥对消息进行签名
signature = rsa.sign(message.encode('utf-8'), private_key, 'SHA-256')
return base64.b64encode(signature).decode('utf-8')
# 加密
def encrypt(message, key):
cipher = AES.new(key.encode('utf-8'), AES.MODE_CBC)
return base64.b64encode(cipher.iv + cipher.encrypt(message.encode('utf-8'))).decode('utf-8')
# 解密
def decrypt(ciphertext, key):
ciphertext = base64.b64decode(ciphertext.encode('utf-8'))
iv = ciphertext[:AES.block_size]
cipher = AES.new(key.encode('utf-8'), AES.MODE_CBC, iv)
return cipher.decrypt(ciphertext[AES.block_size:]).decode('utf-8')
# 生成序列号
def generate_sequence_number():
# 使用时间戳作为序列号
return str(int(time.time()))
# 生成时间戳
def generate_timestamp():
return str(int(time.time()))
# 组包
def pack_message(message):
# 生成消息认证码
mac_key = 'secret_key'
mac = generate_mac(message, mac_key)
# 数字签名
private_key = rsa.generate_private_key(public_exponent=65537, key_size=2048)
signature = generate_signature(message, private_key)
# 加密
aes_key = 'secret_key'
encrypted_message = encrypt(message, aes_key)
# 生成序列号和时间戳
sequence_number = generate_sequence_number()
timestamp = generate_timestamp()
# 组包
packed_message = {'message': encrypted_message, 'mac': mac, 'signature': signature,
'sequence_number': sequence_number, 'timestamp': timestamp}
return packed_message
# 解析
def parse_message(packed_message):
# 验证消息认证码
mac_key = 'secret_key'
mac = generate_mac(packed_message['message'], mac_key)
if mac != packed_message['mac']:
return False
# 验证数字签名
public_key = rsa.publickey()
signature = base64.b64decode(packed_message['signature'].encode('utf-8'))
if not rsa.verify(packed_message['message'].encode('utf-8'), signature, public_key):
return False
# 解密
aes_key = 'secret_key'
decrypted_message = decrypt(packed_message['message'], aes_key)
# 验证序列号和时间戳
sequence_number = packed_message['sequence_number']
timestamp = packed_message['timestamp']
current_time = int(time.time())
if current_time - int(timestamp) > 60 or sequence_number != str(int(sequence_number) + 1):
return False
# 返回解析后的消息
return decrypted_message
```
以上就是使用Python编写安全通信协议程序的示例。在实现时,我们采用了消息认证码、数字签名、加密、序列号、时间戳等多种防护机制来保证安全消息的可靠性。同时,我们使用了Python中的hmac、hashlib、base64、rsa、AES等模块来实现加密、解密、数字签名等功能。