基于数字签名的简易伪加密狗实现
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首先是朴实的设计思路：
1、确保项目只能在特定电脑上运行： 使用硬件信息（这里采用MAC 地址）作为授权标识。
2、激活机制： 运行时需要输入授权码或加载授权文件。
目录
数字签名验证实现
生成密钥对
使用公钥-私钥加密系统（如 RSA）生成一个密钥对：
私钥：用于签署授权文件。
公钥：用于验证授权文件的签名。
这里使用 Python 的 cryptography 库来实现签名和验证。
首先安装 cryptography：
pip install cryptography
生成 RSA 密钥对：
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsa
from cryptography.hazmat.primitives import serialization
def generate_key_pair():
private_key = rsa.generate_private_key(
public_exponent=65537,
key_size=2048
)
with open("private_key.pem", "wb") as f:
f.write(
private_key.private_bytes(
encoding=serialization.Encoding.PEM,
format=serialization.PrivateFormat.TraditionalOpenSSL,
encryption_algorithm=serialization.NoEncryption()
)
)
public_key = private_key.public_key()
with open("public_key.pem", "wb") as f:
f.write(
public_key.public_bytes(
encoding=serialization.Encoding.PEM,
format=serialization.PublicFormat.SubjectPublicKeyInfo
)
)
print("密钥对已生成：private_key.pem 和 public_key.pem")
generate_key_pair()
代码输出：
private_key.pem：私钥文件。
public_key.pem：公钥文件。
rsa.generate_private_key参数解释：
public_exponent=65537是 RSA 算法中常用的公钥指数（e），一般选择为 65537。它是一个较大的素数，确保了加密效率和安全性之间的平衡。此值通常固定为 65537，无需修改。
key_size=2048指定生成的密钥长度（单位：位）。推荐使用至少 2048 位，因为它已被认为足够安全。如果需要更高的安全性，可以使用 3072 位 或 4096 位。更大的密钥会提高安全性，但也会增加签名和验证的时间开销。
签署授权文件
私钥对授权文件的内容生成一个数字签名，并将签名附加到文件中。
使用私钥对授权文件签名：
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import padding
from cryptography.hazmat.primitives import hashes
import base64
def sign_license_file(private_key_path="private_key.pem", license_file_path="license.key"):
"""
使用私钥签署授权文件
"""
license_content = "--LICENSE-FILE--".encode()
# 加载私钥
with open(private_key_path, "rb") as f:
private_key = serialization.load_pem_private_key(f.read(), password=None)
# 签署文件内容
signature = private_key.sign(
license_content,
padding.PKCS1v15(),
hashes.SHA256()
)
# 写入授权文件
with open(license_file_path, "wb") as f:
f.write(license_content + b"\n--SIGNATURE--\n" + base64.b64encode(signature))
print("授权文件已生成并签名：", license_file_path)
sign_license_file()
这里license.key 文件只包含一个签名信息，用于标记该文件是否由可信方生成。没有其他信息
授权文件 license.key 在签名后包含以下内容：
--LICENSE-FILE--
--SIGNATURE--
base64_encoded_signature
验证签名
程序运行时，通过公钥验证授权文件的签名是否匹配文件内容。
新建一个authorization.py文件，我放在了flask的project目录下。将公钥文件public_key.pem也放在了project目录下。
验证签名代码
# 获取公钥文件地址
public_key_path = os.path.join(os.path.dirname(__file__), "public_key.pem")
def verify_license_file(license_file_path, public_key_path=public_key_path):
"""
验证授权文件的签名
"""
try:
# 读取授权文件内容
with open(license_file_path, "rb") as f:
content = f.read()
# 分离内容和签名
license_content, signature_encoded = content.split(b"\n--SIGNATURE--\n")
signature = base64.b64decode(signature_encoded)
# 加载公钥
with open(public_key_path, "rb") as f:
public_key = serialization.load_pem_public_key(f.read())
# 验证签名
public_key.verify(
signature,
license_content,
padding.PKCS1v15(),
hashes.SHA256()
)
return True
except Exception as e:
return False
验证软件使用权限
设计思路：软件在移植到一台新机器上首次运行时，验证插入的 U 盘是否包含有效的 license.key 文件，如果验证通过，则将本机的 MAC 地址加入软件授权使用列表，后续启动时无需验证。
获取硬件唯一标识
运行项目时，获取该机硬件唯一标识用于授权验证，这里用mac地址代替硬件唯一标识。
获取当前电脑的 MAC 地址代码如下：
def get_mac_addresses():
mac = uuid.getnode()
mac_address = ':'.join(['{:02x}'.format((mac >> ele) & 0xff) for ele in range(0, 8 * 6, 8)][::-1])
return [mac_address]
验证mac地址是否有效
在项目的project目录下新建authorized_macs.json文件，内容如下
{
"authorized_macs": [
]
}
检查当前电脑的 MAC 地址是否已授权，代码如下：
def is_authorized():
"""
检查当前电脑的 MAC 地址是否已授权
"""
try:
with open(AUTHORIZED_MAC_FILE, "r") as f:
authorized_data = json.load(f)
authorized_macs = authorized_data.get("authorized_macs", [])
mac_addresses = get_mac_addresses()
for mac in mac_addresses:
if mac in authorized_macs:
return True
return False
except FileNotFoundError:
print("失败")
return False
u盘检测和验证
自动检测插入的 U 盘，并检查是否包含文件license.key，这里的license.key需放在u盘根目录下。代码如下：
def find_usb_with_license_file(filename="license.key"):
for partition in psutil.disk_partitions():
if "removable" in partition.opts.lower():
usb_path = partition.mountpoint
file_path = os.path.join(usb_path, filename)
if os.path.exists(file_path):
return file_path
return None
验证插入的 U 盘是否包含有效的 license.key 文件，如果验证通过，则将本机的 MAC 地址加入授权列表，代码如下：
def authorize_from_usb():
usb_path = find_usb_with_license_file()
if not usb_path:
# print("未检测到密钥")
return False
# 验证授权文件签名
if not verify_license_file(usb_path):
# print("密钥无效")
return False
# 获取本机的 MAC 地址
mac_addresses = get_mac_addresses()
# 读取本地授权文件
try:
with open(AUTHORIZED_MAC_FILE, "r") as f:
authorized_data = json.load(f)
except FileNotFoundError:
authorized_data = {"authorized_macs": []}
authorized_macs = set(authorized_data.get("authorized_macs", []))
authorized_macs.update(mac_addresses)
# 保存更新后的授权文件
with open(AUTHORIZED_MAC_FILE, "w") as f:
json.dump({"authorized_macs": list(authorized_macs)}, f, indent=4)
return True
完整代码结构
authorization.py文件内容
import json
import uuid
import os
import psutil
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import padding
from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives import serialization
import base64
AUTHORIZED_MAC_FILE = os.path.join(os.path.dirname(__file__), "authorized_macs.json")
public_key_path = os.path.join(os.path.dirname(__file__), "public_key.pem")
def get_mac_addresses():
"""
获取当前电脑的 MAC 地址
"""
mac = uuid.getnode()
mac_address = ':'.join(['{:02x}'.format((mac >> ele) & 0xff) for ele in range(0, 8 * 6, 8)][::-1])
return [mac_address]
def is_authorized():
"""
检查当前电脑的 MAC 地址是否已授权
"""
try:
with open(AUTHORIZED_MAC_FILE, "r") as f:
authorized_data = json.load(f)
authorized_macs = authorized_data.get("authorized_macs", [])
mac_addresses = get_mac_addresses()
for mac in mac_addresses:
if mac in authorized_macs:
# print("本机已授权")
return True
# print("本机未授权")
return False
except FileNotFoundError:
print("失败")
return False
def find_usb_with_license_file(filename="license.key"):
"""
自动检测插入的 U 盘，并检查是否包含指定文件
"""
for partition in psutil.disk_partitions():
if "removable" in partition.opts.lower():
usb_path = partition.mountpoint
file_path = os.path.join(usb_path, filename)
if os.path.exists(file_path):
return file_path
return None
def verify_license_file(license_file_path, public_key_path=public_key_path):
"""
验证授权文件的签名
"""
try:
# 读取授权文件内容
with open(license_file_path, "rb") as f:
content = f.read()
# 分离内容和签名
license_content, signature_encoded = content.split(b"\n--SIGNATURE--\n")
signature = base64.b64decode(signature_encoded)
# 加载公钥
with open(public_key_path, "rb") as f:
public_key = serialization.load_pem_public_key(f.read())
# 验证签名
public_key.verify(
signature,
license_content,
padding.PKCS1v15(),
hashes.SHA256()
)
# print("授权有效")
return True
except Exception as e:
# print("授权失败：", e)
return False
def authorize_from_usb():
"""
验证插入的 U 盘是否包含有效的 license.key 文件
如果验证通过，则将本机的 MAC 地址加入授权列表
"""
usb_path = find_usb_with_license_file()
if not usb_path:
# print("未检测到密钥")
return False
# 验证授权文件签名
if not verify_license_file(usb_path):
# print("密钥无效")
return False
# 获取本机的 MAC 地址
mac_addresses = get_mac_addresses()
# 读取本地授权文件
try:
with open(AUTHORIZED_MAC_FILE, "r") as f:
authorized_data = json.load(f)
except FileNotFoundError:
authorized_data = {"authorized_macs": []}
authorized_macs = set(authorized_data.get("authorized_macs", []))
authorized_macs.update(mac_addresses)
# 保存更新后的授权文件
with open(AUTHORIZED_MAC_FILE, "w") as f:
json.dump({"authorized_macs": list(authorized_macs)}, f, indent=4)
# print("本机已成功授权：", mac_addresses)
return True
manage.py文件内容
import sys
import os
import pymysql
# 手动添加项目根目录到 Python 搜索路径
sys.path.insert(0, os.path.abspath(os.path.dirname(__file__)))
pymysql.install_as_MySQLdb()
from project import create_app
from project.authorization import is_authorized, authorize_from_usb
app = create_app()
if __name__ == '__main__':
# 检查授权
if not is_authorized():
print("本机未授权")
if authorize_from_usb():
print("授权成功")
app.run(port=8000, debug=True)
else:
print("无权限访问")
exit(1)
# 启动 Flask 应用
app.run(port=8000, debug=True)
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