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• 2026年06月23日
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Python 实现 PBKDF2 + AES-256-GCM 加密存储

PBKDF2 + AES-GCM 是本地加密存储（钱包 vault、配置文件保护）的标准方案：密码经 PBKDF2 派生出密钥，AES-GCM 提供加密和完整性验证。 加密流程 Password ↓ PBKDF2-HMAC-SHA512（iterations=600000, salt=随机16字节） ↓ 32 字节 AES Key ↓ AES-256-GCM（nonce=随机16字节） ↓ Ciphertext + Tag安装依赖 pip install pycryptodome完整实现 import json import os import base64 from hashlib import pbkdf2_hmac from Crypto.Cipher import AESPBKDF2_ITERATIONS = 600_000 # NIST 2023 推荐最低值def derive_key(password: str, salt: bytes) -> bytes: return pbkdf2_hmac( "sha512", password.encode("utf-8"), salt, PBKDF2_ITERATIONS, dklen=32, # AES-256 )def encrypt(password: str, plaintext: str) -> dict: salt = os.urandom(16) nonce = os.urandom(16) key = derive_key(password, salt) cipher = AES.new(key, AES.MODE_GCM, nonce=nonce) ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(plaintext.encode("utf-8")) return { "salt": base64.b64encode(salt).decode(), "nonce": base64.b64encode(nonce).decode(), "ciphertext": base64.b64encode(ciphertext).decode(), "tag": base64.b64encode(tag).decode(), }def decrypt(password: str, vault: dict) -> str: salt = base64.b64decode(vault["salt"]) nonce = base64.b64decode(vault["nonce"]) ciphertext = base64.b64decode(vault["ciphertext"]) tag = base64.b64decode(vault["tag"]) key = derive_key(password, salt) cipher = AES.new(key, AES.MODE_GCM, nonce=nonce) plaintext = cipher.decrypt_and_verify(ciphertext, tag) return plaintext.decode("utf-8")使用示例 # 加密 secret = '{"privateKey": "0xabcd..."}' vault = encrypt("my_strong_password", secret)# 存储为 JSON with open("vault.json", "w") as f: json.dump(vault, f, indent=2)# 解密 with open("vault.json") as f: vault = json.load(f)plaintext = decrypt("my_strong_password", vault) print(plaintext)vault.json 格式： { "salt": "base64...", "nonce": "base64...", "ciphertext": "base64...", "tag": "base64..." }为什么选 AES-GCM 而非 CBC模式 加密 完整性验证 推荐AES-CBC ✅ ❌（需额外 HMAC） 不推荐新项目AES-GCM ✅ ✅（内置 Tag） ✅ 推���AES-CTR ✅ ❌ 需配合 HMACGCM 模式同时提供加密和认证，decrypt_and_verify 会在解密前验证 Tag，密文被篡改时抛出 ValueError。 关键参数说明 PBKDF2 迭代次数：越高越安全，NIST 2023 建议 SHA-512 至少 210,000 次，MetaMask 等钱包用 600,000 次。代价是派生速度变慢（约 0.5~2 秒），对正常用户不感知，但让暴力破解成本提高数十万倍。 salt 唯一性：每次加密生成新的随机 salt，防止相同密码产生相同密钥（彩虹表攻击）。salt 不需要保密，公开存储即可。 nonce 唯一性：GCM 的 nonce 绝对不能重用于同一密钥，否则 GCM 的安全性完全崩溃。每次加密随机生成是最安全的做法。 密码错误时的行为 try: plaintext = decrypt("wrong_password", vault) except ValueError: print("密码错误或数据被篡改")decrypt_and_verify 验证 Tag 失败时抛出 ValueError，不会泄漏任何明文信息。