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问如何安全地将敏感数据从内存转移到本地磁盘？
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Stack Overflow用户

提问于 2022-03-26 16:56:52

回答 1查看 238关注 0票数 0

这个问题的目的

创建这个问题是为了共享信息，因为关于这个主题的各种模块的文档都是有限的。这个问题可能会成为一个社区wiki。

用例

如何安全地将敏感数据从内存移动到磁盘？

更广泛的用例是如何通过将敏感数据写入本地磁盘上的临时文件来做到这一点，而不公开敏感数据。

什么是敏感数据？

敏感数据是必须受到保护的信息，除非专门授予查看数据的权限，否则外部方无法访问这些信息。这类数据可包括但不限于PII (个人可识别信息)、PHI (受保护健康信息)或GDPR敏感数据。

在某些情况下，由于法律原因(例如监视令)或秘密理由(例如对潜在对手进行间谍活动)，在对计算机系统进行调查时可能产生敏感数据。

python-3.x

encryption

zip

7zip

in-memory

回答 1

Stack Overflow用户

回答已采纳

发布于 2022-03-26 16:56:52

有几种方法可以实现这一点，我将提供几个示例，这些示例要么使用明文数据，要么使用加密数据和加密的压缩文件进行密码保护。

拉链

下面是使用拉链完成此用例的一种方法

import pyzipper

# generate data
secret_data = b'xyz' * 10

# password for the zip file
secret_password = b'super secret password'

# Create encrypted password protected ZIP file on disk
with pyzipper.AESZipFile('password_protected.zip',
                         'w',
                         compression=pyzipper.ZIP_LZMA,
                         encryption=pyzipper.WZ_AES) as zf:
    zf.setpassword(secret_password)
    zf.writestr('secret_data.txt', secret_data)


# Read encrypted password protected ZIP file from disk
with pyzipper.AESZipFile('password_protected.zip', 'r') as zf:
    zf.setpassword(secret_password)
    my_secrets = zf.read('secret_data.txt')
    print(my_secrets)
    # output
    xyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyz

当我审查拉链的代码时，还不清楚secret data在读和写过程中是否受到保护。为了增加安全性，我决定使用secret data包加密密码学。该软件包于2014年首次发布，并由数百名贡献者不断维护。

import os
import base64
import pyzipper
from cryptography.fernet import Fernet
from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives.kdf.pbkdf2 import PBKDF2HMAC

# password for the cryptographic process
password = b"password"

# random salt for the cryptographic process
salt = os.urandom(16)

# key derivation function (KDF) for the cryptographic process
kdf = PBKDF2HMAC(
    algorithm=hashes.SHA256(),
    length=32,
    salt=salt,
    iterations=390000,
)

# create the encryption key for the cryptographic process
encryption_key = base64.urlsafe_b64encode(kdf.derive(password))

# https://cryptography.io/en/latest/fernet/
f = Fernet(encryption_key)

# generate data
secret_data = b'xyz' * 10

encrypted_data = f.encrypt(secret_data)

# password for the zip file
secret_password = b'super secret password'

# Create encrypted password protected ZIP file on disk
with pyzipper.AESZipFile('password_protected.zip',
                         'w',
                         compression=pyzipper.ZIP_LZMA,
                         encryption=pyzipper.WZ_AES) as zf:
    zf.setpassword(secret_password)
    zf.writestr('encryption_key.txt', encryption_key)
    zf.writestr('encrypted.txt', encrypted_data)


# Read encrypted password protected ZIP file from disk
# and decrypt data
with pyzipper.PyZipFile('password_protected.zip', 'r') as zf:
    zf.setpassword(secret_password)
    my_secrets = zf.read('encrypted.txt')
    my_key = zf.read('encryption_key.txt')
    f2 = Fernet(my_key)
    decrypt_message = f2.decrypt(my_secrets)
    print(decrypt_message)
    # output
    b'xyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyz'

对于添加的安全层，可以使用内存文件系统。在这个场景中，secret data被加密，然后写入内存中的文件，然后写入加密的密码保护的ZIP文件。

import fs
import os
import base64
import pyzipper
from cryptography.fernet import Fernet
from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives.kdf.pbkdf2 import PBKDF2HMAC

# create in-memory file system
mem_fs = fs.open_fs('mem://')
mem_fs.makedir('hidden_dir')

# password for the cryptographic process
password = b"password"

# random salt for the cryptographic process
salt = os.urandom(16)

# key derivation function (KDF) for the cryptographic process
kdf = PBKDF2HMAC(
    algorithm=hashes.SHA256(),
    length=32,
    salt=salt,
    iterations=390000,
)

# create the encryption key for the cryptographic process
encryption_key = base64.urlsafe_b64encode(kdf.derive(password))

# https://cryptography.io/en/latest/fernet/
f = Fernet(encryption_key)

# generate data
secret_data = b'xyz' * 10

encrypted_data = f.encrypt(secret_data)

# password for the zip file
secret_password = b'super secret password'


# write encryption key to an in-memory file
with mem_fs.open('hidden_dir/encryption_key.txt', 'wb') as in_file_in_memory:
    in_file_in_memory.write(encryption_key)
    in_file_in_memory.close()

# write encrypted data to an in-memory file
with mem_fs.open('hidden_dir/encrypted.txt', 'wb') as in_file_in_memory:
    in_file_in_memory.write(encrypted_data)
    in_file_in_memory.close()


# Create encrypted password protected ZIP file on disk
with pyzipper.AESZipFile('password_protected.zip',
                         'w',
                         compression=pyzipper.ZIP_LZMA,
                         encryption=pyzipper.WZ_AES) as zf:
    zf.setpassword(secret_password)
    zf.writestr('encryption_key.txt', mem_fs.readbytes('hidden_dir/encryption_key.txt'))
    zf.writestr('encrypted.txt', mem_fs.readbytes('hidden_dir/encrypted.txt'))


# Read encrypted password protected ZIP file from disk
# and decrypt data
with pyzipper.PyZipFile('password_protected.zip', 'r') as zf:
    zf.setpassword(secret_password)
    my_secrets = zf.read('encrypted.txt')
    my_key = zf.read('encryption_key.txt')
    f2 = Fernet(my_key)
    decrypt_message = f2.decrypt(my_secrets)
    print(decrypt_message)
    b'xyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyz'

7zip

完成用例的另一种方法是使用7zip和Python子过程模块。在本例中，我将演示如何创建内存中的文件系统、加密数据、将数据和加密密钥写入内存中的目录，以及如何将这些文件写入磁盘上受加密密码保护的7zip文件。我还演示了如何从这个7zip归档文件中提取文件，并对secret data进行解密。

import fs
import os
import base64
from subprocess import Popen, PIPE
from cryptography.fernet import Fernet
from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives.kdf.pbkdf2 import PBKDF2HMAC

# create in-memory file system
mem_fs = fs.open_fs('mem://')
mem_fs.makedir('hidden_dir')

# password for the cryptographic process
password = b"password"

# random salt for the cryptographic process
salt = os.urandom(16)

# key derivation function (KDF) for the cryptographic process
kdf = PBKDF2HMAC(
    algorithm=hashes.SHA256(),
    length=32,
    salt=salt,
    iterations=390000,
)

# create the encryption key for the cryptographic process
encryption_key = base64.urlsafe_b64encode(kdf.derive(password))

# https://cryptography.io/en/latest/fernet/
f = Fernet(encryption_key)

# generate data
secret_data = b'xyz' * 10

encrypted_data = f.encrypt(secret_data)

# password for the zip file
secret_password = b'super secret password'

# write encryption key to an in-memory file
with mem_fs.open('hidden_dir/encryption_key.txt', 'wb') as in_file_in_memory:
    in_file_in_memory.write(encryption_key)
    in_file_in_memory.close()

# write encrypted data to an in-memory file
with mem_fs.open('hidden_dir/encrypted.txt', 'wb') as in_file_in_memory:
    in_file_in_memory.write(encrypted_data)
    in_file_in_memory.close()

# Create encrypted password protected 7ZIP file on disk
file_names = ['encryption_key.txt', 'encrypted.txt']
data_elements = [mem_fs.readbytes('hidden_dir/encryption_key.txt'), mem_fs.readbytes('hidden_dir/encrypted.txt')]
for file_name, data_element in zip(file_names, data_elements):
    args = [f'{full_path}/7zz', 'a', '-mem=AES256', '-y', f'-p{secret_password}', f'-si{file_name}', f'{zip_archive_name}']
    proc_zip = Popen(args, stdin=PIPE, stdout=PIPE, stderr=PIPE)
    proc_zip.stdin.write(data_element)
    proc_zip.communicate()

# Unzip encrypted password protected 7ZIP file from disk
outfile_directory_name = 'test_files'
args = [f'{full_path}/7zz', "x", f'-p{secret_password}', f"{zip_archive_name}", f'-o{outfile_directory_name}']
proc_unzip = Popen(args, stdin=PIPE, stdout=PIPE, stderr=PIPE)
proc_unzip.communicate()

# decrypt data from disk
with open(f'{full_path}/{outfile_directory_name}/encryption_key.txt', 'rb') as key_file:
    with open(f'{full_path}/{outfile_directory_name}/encrypted.txt', 'rb') as text_file:
        f = Fernet(key_file.read())
        print(f.decrypt(text_file.read()))
        # output
        b'xyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyzxyz'

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原文链接：

https://stackoverflow.com/questions/71630065

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