介紹如何在 Python 中使用 eciespy 模組產生 ECC 金鑰，並對資料進行加密與解密。
橢圓曲線密碼學（Elliptic Curve Cryptography，縮寫為 ECC）是一種新興的公鑰加密方式，跟 RSA 加密演算法相較之下，ECC 只需要較小的密鑰長度即可提供相當等級的安全性，所需要的 CPU 計算與記憶體資源也相對較低。
eciespy 模組
eciespy 是 Python 的一個 ECIES（Elliptic Curve Integrated Encryption Scheme）橢圓曲線加密模組，其所採用的橢圓曲線是 secp256k1，搭配 AES-256-GCM 演算法做加密，經過 eciespy 加密之後的資料會用以下這樣的格式來儲存：
+-------------------------------+----------+----------+-----------------+ | 65 Bytes | 16 Bytes | 16 Bytes | == data size | +-------------------------------+----------+----------+-----------------+ | Sender Public Key (ephemeral) | Nonce/IV | Tag/MAC | Encrypted data | +-------------------------------+----------+----------+-----------------+ | sender_pk | nonce | tag | encrypted_data | +-------------------------------+----------+----------+-----------------+ | Secp256k1 | AES-256-GCM | +-------------------------------+---------------------------------------+
我們可以使用以下 pip 指令安裝 Python 的 eciespy 模組：
# 安裝 eciespy 模組
pip install eciespy
eciespy 指令加密與解密
Python 的 eciespy 模組有附帶一個 eciespy 指令，我們可以透過指令方式來做 ECIES 的加密與解密。
首先要產生 ECC 的私鑰與公鑰：
# 產生 ECC 私鑰與公鑰 eciespy -g
Private: 0xca84563bdfb9e7111a5511ad11ebe2db7ff65e505714e5fafac6d996885f84d7 Public: 0xe9b567f30b806812b08551a5130be3725d44770fbace8a7357bfb45bf96c6f6c4dd00b7049f414a4c207bf74b7a8242b6777253c59fef7ae01ffd21bc52b3e5e Address: 0xE59Edd7F208Cf1132ad6a8c75DcC27758B196E7d
接著將私鑰與公鑰儲存至檔案：
# 儲存 ECC 私鑰與公鑰 echo "0xca84563bdfb9e7111a5511ad11ebe2db7ff65e505714e5fafac6d996885f84d7" > priv.key echo "0xe9b567f30b806812b08551a5130be3725d44770fbace8a7357bfb45bf96c6f6c4dd00b7049f414a4c207bf74b7a8242b6777253c59fef7ae01ffd21bc52b3e5e" > pub.key
產生原始資料之後，就可以使用 eciespy 指令進行 ECIES 加密：
# 產生原始資料 echo 'top secret!!!' > data.txt # ECIES 加密 eciespy -e -k pub.key -D data.txt -O data.txt.enc
這裡 eciespy 參數意義如下：
-e：進行 ECIES 加密。-k：指定金鑰檔案。-D：指定輸入資料檔案。-O：指定資料輸出檔案。
加密之後，可用以下指令解密：
# ECIES 解密 eciespy -d -k priv.key -D data.txt.enc -O data.txt.out
解密的指令參數大同小異，只有將加密參數 -e 改為解密參數 -d，並指定私鑰。解密之後，可以驗證資料的正確性：
# 檢查資料正確性
md5sum data.txt data.txt.out
88338e46f94cb95b867bc4e6087f61f0 data.txt 88338e46f94cb95b867bc4e6087f61f0 data.txt.out
Python 程式加密與解密
以下是在 Python 程式中使用 eciespy 模組進行 ECC 加密與解密的範例：
from ecies.utils import generate_eth_key, generate_key from ecies import encrypt, decrypt # 產生 ECC 私鑰 privKey = generate_eth_key() # 產生 ECC 公鑰 pubKey = privKey.public_key # 原始資料 data = b'top secret!!!' # 以 ECC 公鑰加密 dataEnc = encrypt(pubKey.to_hex(), data) # 以 ECC 私鑰解密 dataOut = decrypt(privKey.to_hex(), dataEnc) # 確認解密輸出 print(dataOut)
b'top secret!!!'
Python 程式實作 ECDH 金鑰交換
若要在 Python 程式中實作 ECDH（Elliptic Curve Diffie–Hellman，簡稱 ECDH）金鑰交換，可以參考以下範例：
from coincurve import PrivateKey # 產生 ECC 私鑰 privKey1 = PrivateKey.from_int(1) privKey2 = PrivateKey.from_int(2) # 產生 ECC 公鑰 pubKey1 = privKey1.public_key pubKey2 = privKey2.public_key # 計算共享密鑰 secret1 = privKey1.ecdh(pubKey2.format()) secret2 = privKey2.ecdh(pubKey1.format()) print(secret1 == secret2)
True
參考資料：PyCryptodome、Practical Cryptography for Developers：ECIES Hybrid Encryption Scheme