Введение

В мире криптографии надёжность, простота и безопасность имеют первостепенное значение. Когда речь заходит о безопасной передаче данных, аутентификации и цифровых подписях, библиотека PyNaCl предлагает мощный, современный и проверенный инструментарий.

PyNaCl — это Python-обёртка над библиотекой libsodium, реализацией криптографической библиотеки NaCl (Networking and Cryptography Library). Она предоставляет доступ к современным алгоритмам, включая Curve25519, Ed25519, XSalsa20-Poly1305 и SHA-512.

PyNaCl популярен в проектах, где безопасность критична: обмен сообщениями, защищённые API, P2P-протоколы, ZeroMQ, VPN и блокчейн-проекты. В этой статье представлен полный обзор возможностей PyNaCl, с примерами и рекомендациями.

Основная часть

Установка

pip install pynacl

Архитектура PyNaCl

• Box: шифрование/расшифровка между двумя ключами

• SecretBox: симметричное шифрование

• SigningKey/VerifyKey: цифровая подпись

• PublicKey/PrivateKey: публично-ключевая криптография

• Nonce: одноразовый уникальный идентификатор

Генерация ключей

from nacl.public import PrivateKey

private_key = PrivateKey.generate()
public_key = private_key.public_key

Box: шифрование между двумя пользователями

from nacl.public import Box

alice_box = Box(alice_private, bob_public)
ciphertext = alice_box.encrypt(b"Hello")

bob_box = Box(bob_private, alice_public)
plaintext = bob_box.decrypt(ciphertext)

Box использует Curve25519 для обмена ключами и XSalsa20 + Poly1305 для шифрования/аутентификации.

SecretBox: симметричное шифрование

from nacl.secret import SecretBox
from nacl.utils import random

key = random(SecretBox.KEY_SIZE)
box = SecretBox(key)
cipher = box.encrypt(b"Top Secret")
message = box.decrypt(cipher)

SigningKey и VerifyKey: цифровая подпись

from nacl.signing import SigningKey

signing_key = SigningKey.generate()
verify_key = signing_key.verify_key

signed = signing_key.sign(b"Important data")
verify_key.verify(signed)

PyNaCl использует Ed25519 — быстрый и надёжный алгоритм подписи.

Хэш-функции

from nacl.hash import sha512
from nacl.encoding import HexEncoder

hash = sha512(b"message", encoder=HexEncoder)

Работа с nonce (одноразовый идентификатор)

nonce = random(Box.NONCE_SIZE)

Nonce должен быть уникальным для каждой операции. Это гарантирует защиту от повторной атаки (replay attack).

Ключевые API и методы

Использование в API / Web / P2P

• API: подпись запроса клиента (вместо токена)

• IoT: защищённый обмен сообщениями через Box

• P2P-сети: Curve25519 для обмена ключами

• Файловая безопасность: SecretBox для защиты на диске

Сравнение с другими библиотеками

Лучшие практики

• Используйте случайные nonce, не повторяйте их

• Не храните закрытые ключи в открытом виде

• Проверяйте подписи перед декодированием

• Используйте SecretBox для защищённых логов

Полный список функций и свойств библиотеки PyNaCl с описанием, сгруппированных по категориям

Шифрование с открытым ключом (Public-key Encryption)

Симметричное шифрование (SecretBox)

Цифровые подписи (Signing)

Хеширование и безопасные сравнения

Работа с паролями (Password hashing)

Константы и размеры

Заключение

PyNaCl предоставляет простую, но мощную криптографическую модель, основанную на безопасных алгоритмах. Он позволяет реализовать надёжную защиту данных, обмена сообщениями, авторизации и верификации. Особенно полезен для разработчиков API, криптовалют, мессенджеров и всех, кому требуется современная криптография в Python.