文件快照是一种非常有用的技术，可以帮助我们在文件系统中快速找回文件的历史版本。但是，在某些情况下，我们可能希望对这些历史版本进行加密保护，以保护敏感数据的安全性。在这篇文章中，我们将探讨如何使用Python实现文件快照加密保护的方法。
1. 使用哈希算法生成文件快照
文件快照是指文件在某个时间点的状态。我们可以使用哈希算法来生成文件的快照，并将其保存在数据库中。在需要找回历史版本时，我们可以使用相同的哈希算法来计算文件的快照，并从数据库中检索相应的历史版本。
在Python中，我们可以使用hashlib模块来计算文件的哈希值。下面是一个示例代码：
```
import hashlib
def get_file_hash(file_path):
with open(file_path, 'rb') as f:
file_hash = hashlib.md5()
while chunk := f.read(8192):
file_hash.update(chunk)
return file_hash.hexdigest()
```
在这个示例中，我们使用md5算法计算文件的哈希值，并将其以十六进制字符串的形式返回。
2. 使用AES加密算法加密文件
一旦生成了文件的哈希值，我们可以使用AES加密算法来对文件内容进行加密。在Python中，我们可以使用pycryptodome模块来实现AES加密算法。下面是一个示例代码：
```
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Random import get_random_bytes
def encrypt_file(file_path, key):
with open(file_path, 'rb') as f:
file_content = f.read()
iv = get_random_bytes(AES.block_size)
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
padded_content = pad(file_content, AES.block_size)
encrypted_content = cipher.encrypt(padded_content)
with open(file_path, 'wb') as f:
f.write(iv + encrypted_content)
```
在这个示例中，我们首先使用get_random_bytes函数生成一个随机的初始向量（iv），然后使用AES.new函数创建一个AES加密器。接下来，我们使用pad函数将文件内容填充到AES块大小的倍数，并使用encrypt函数对填充后的内容进行加密。最后，我们将iv和加密后的内容写入原文件中。
3. 使用RSA加密算法加密AES密钥
为了实现文件快照的加密保护，我们还需要使用RSA加密算法来加密AES密钥。在Python中，我们可以使用pycryptodome模块来实现RSA加密算法。下面是一个示例代码：
```
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP
def encrypt_key(key, public_key_path):
with open(public_key_path, 'rb') as f:
public_key = RSA.import_key(f.read())
cipher = PKCS1_OAEP.new(public_key)
encrypted_key = cipher.encrypt(key)
return encrypted_key
```
在这个示例中，我们首先使用RSA.import_key函数导入公钥，并使用PKCS1_OAEP.new函数创建一个RSA加密器。接下来，我们使用encrypt函数将AES密钥加密，并返回加密后的密钥。
4. 组合以上步骤实现文件快照加密保护
现在，我们已经了解了如何使用哈希算法生成文件快照、使用AES加密算法加密文件内容、使用RSA加密算法加密AES密钥。接下来，我们将这些步骤组合起来，实现文件快照加密保护的功能。
以下是一个示例代码：
```
import os
import sqlite3
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP
from Crypto.Random import get_random_bytes
import hashlib
def get_db_connection():
conn = sqlite3.connect('file_snapshots.db')
conn.execute('CREATE TABLE IF NOT EXISTS snapshots (path TEXT, hash TEXT, key TEXT)')
return conn
def get_file_hash(file_path):
with open(file_path, 'rb') as f:
file_hash = hashlib.md5()
while chunk := f.read(8192):
file_hash.update(chunk)
return file_hash.hexdigest()
def pad(s, block_size):
padding_size = block_size - len(s) % block_size
padding = bytes([padding_size] * padding_size)
return s + padding
def encrypt_file(file_path, key):
with open(file_path, 'rb') as f:
file_content = f.read()
iv = get_random_bytes(AES.block_size)
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
padded_content = pad(file_content, AES.block_size)
encrypted_content = cipher.encrypt(padded_content)
with open(file_path, 'wb') as f:
f.write(iv + encrypted_content)
def encrypt_key(key, public_key_path):
with open(public_key_path, 'rb') as f:
public_key = RSA.import_key(f.read())
cipher = PKCS1_OAEP.new(public_key)
encrypted_key = cipher.encrypt(key)
return encrypted_key
def encrypt_snapshot(file_path, public_key_path):
conn = get_db_connection()
cursor = conn.cursor()
key = get_random_bytes(32)
encrypted_key = encrypt_key(key, public_key_path)
encrypt_file(file_path, key)
hash_value = get_file_hash(file_path)
cursor.execute('INSERT INTO snapshots (path, hash, key) VALUES (?, ?, ?)', (file_path, hash_value, encrypted_key))
conn.commit()
conn.close()
def get_decrypted_key(encrypted_key, private_key_path):
with open(private_key_path, 'rb') as f:
private_key = RSA.import_key(f.read())
cipher = PKCS1_OAEP.new(private_key)
key = cipher.decrypt(encrypted_key)
return key
def decrypt_file(file_path, key):
with open(file_path, 'rb') as f:
iv = f.read(AES.block_size)
encrypted_content = f.read()
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
padded_content = cipher.decrypt(encrypted_content)
padding_size = padded_content[-1]
content = padded_content[:-padding_size]
with open(file_path, 'wb') as f:
f.write(content)
def get_latest_snapshot(file_path):
conn = get_db_connection()
cursor = conn.cursor()
cursor.execute('SELECT hash, key FROM snapshots WHERE path = ? ORDER BY ROWID DESC LIMIT 1', (file_path,))
row = cursor.fetchone()
if row:
hash_value, encrypted_key = row
key = get_decrypted_key(encrypted_key, 'private_key.pem')
return hash_value, key
else:
return None
def restore_snapshot(file_path, hash_value):
conn = get_db_connection()
cursor = conn.cursor()
cursor.execute('SELECT key FROM snapshots WHERE path = ? AND hash = ?', (file_path, hash_value))
row = cursor.fetchone()
if row:
encrypted_key = row[0]
key = get_decrypted_key(encrypted_key, 'private_key.pem')
decrypt_file(file_path, key)
conn.close()
if __name__ == '__main__':
file_path = 'test.txt'
public_key_path = 'public_key.pem'
encrypt_snapshot(file_path, public_key_path)
latest_snapshot = get_latest_snapshot(file_path)
if latest_snapshot:
hash_value, key = latest_snapshot
restore_snapshot(file_path, hash_value)
```
在这个示例中，我们首先定义了一个get_db_connection函数，用于获取数据库连接。接下来，我们定义了get_file_hash函数，用于计算文件的哈希值。然后，我们定义了pad函数和encrypt_file函数，用于对文件内容进行填充和加密。接下来，我们定义了encrypt_key函数和encrypt_snapshot函数，用于加密AES密钥和文件快照。最后，我们定义了get_decrypted_key函数、decrypt_file函数、get_latest_snapshot函数和restore_snapshot函数，用于解密AES密钥、解密文件内容、获取最新的文件快照和恢复历史版本。
