深入解析HPKE：从手动实现到标准库实践

# 假设 alice 和 bob 需要使用 HPKE 方式进行加密通信，通信的内容就是 plaintext
# 假设 alice 是发送方(sender)，bob 是接收方(recipient)
    plaintext ="Hello, HPKE! 这是一段用于测试 HPKE 的代码，用于理解 HPKE 的运算流程！".encode()
print(f'plain:{plaintext.decode()}')
print(f'plain hash:{hashlib.sha256(plaintext).hexdigest()}')

# 定义HPKE所需的附加信息
    aead_info =b"HPKE AEAD INFO"
    psk =b"HPKE PSK DATA"
    psk_id =b"HPKE PSK ID"
    aad_tag =b"HPKE AEAD TAG"

# 分割线
print('########################')
# 分割线

# 生成Bob的公私钥对
# Bob的公钥是公开的，Alice可以获取到
    bob_ec_private_key , bob_ec_public_key = generate_key_pair()

# 生成 alice 的公钥
    alice_ec_private_key , alice_ec_pubic_key = generate_key_pair()
    alice_public_key_for_auth = KEMKey.from_pem(alice_ec_pubic_key.public_bytes(
            encoding = serialization.Encoding.PEM ,
format= serialization.PublicFormat.SubjectPublicKeyInfo ,
))
    alice_private_key_for_auth = KEMKey.from_pem(alice_ec_private_key.private_bytes(
            encoding = serialization.Encoding.PEM ,
format= serialization.PrivateFormat.PKCS8 ,
            encryption_algorithm = serialization.NoEncryption(),
))

# Alice和Bob约定的密钥规格
# 使用KEM_P521_HKDF_SHA512作为KEM算法
# 使用HKDF_SHA512作为KDF算法
# 使用AES256_GCM作为AEAD算法
    alice_cipher_suite = CipherSuite.new(
            kem_id = KEMId.DHKEM_P521_HKDF_SHA512 ,
            kdf_id = KDFId.HKDF_SHA512 ,
            aead_id = AEADId.AES256_GCM ,
)

# Alice解析Bob的公钥
# 将Bob的公钥转换为PEM格式，并从中提取出KEMKey对象
    peer_public_key_from_bob = KEMKey.from_pem(bob_ec_public_key.public_bytes(
            encoding = serialization.Encoding.PEM ,
format= serialization.PublicFormat.SubjectPublicKeyInfo ,
))

# Alice基于Bob的公钥生成临时公钥和加密上下文
# KEM阶段：Alice使用Bob的公钥生成一个共享密钥
# 返回临时公钥字节和发送者上下文
    alice_tmp_enc_public_key_bytes , alice_sender = alice_cipher_suite.create_sender_context(
            pkr = peer_public_key_from_bob ,
            info = aead_info ,
            psk = psk ,
            psk_id = psk_id ,
            sks = alice_private_key_for_auth ,# 发送者使用私钥做身份验证
)
print(f'alice_tmp_enc_public_key hash:{hashlib.sha256(alice_tmp_enc_public_key_bytes).hexdigest()}')
print(f'alice_tmp_enc_public_key_bytes length:{len(alice_tmp_enc_public_key_bytes)}')

# 发送方Alice加密数据
# AEAD阶段：Alice使用生成的上下文对明文进行加密
    ciphertext = alice_sender.seal(pt = plaintext , aad = aad_tag)
print(f'ciphertext hash:{hashlib.sha256(ciphertext).hexdigest()}')

# 分割线
print('########################')
# 分割线

# Bob配置相同的CipherSuite
    bob_cipher_suite = CipherSuite.new(
            kem_id = KEMId.DHKEM_P521_HKDF_SHA512 ,
            kdf_id = KDFId.HKDF_SHA512 ,
            aead_id = AEADId.AES256_GCM ,
)

# Bob解析自己的私钥
# 将Bob的私钥转换为PEM格式，并从中提取出KEMKey对象
    bob_private_key = KEMKey.from_pem(bob_ec_private_key.private_bytes(
            encoding = serialization.Encoding.PEM ,
format= serialization.PrivateFormat.PKCS8 ,
            encryption_algorithm = serialization.NoEncryption(),
))

# Bob创建接收者上下文
# KEM阶段：Bob使用自己的私钥和Alice的临时公钥生成共享密钥
# 返回接收者上下文
    bob_as_receiver = bob_cipher_suite.create_recipient_context(
            enc = alice_tmp_enc_public_key_bytes ,
            skr = bob_private_key ,
            info = aead_info ,
            psk = psk ,
            psk_id = psk_id ,
            pks = alice_public_key_for_auth ,# 发送者的公钥
)

# 接收方Bob解密数据
# AEAD阶段：Bob使用生成的上下文对密文进行解密
    decrypted = bob_as_receiver.open(ciphertext , aad = aad_tag)
print(f'decrypted hash:{hashlib.sha256(decrypted).hexdigest()}')
print(f'decrypted: {decrypted.decode()}')
print('解密成功:', decrypted == plaintext)