将文件解密为流并将流读入 p​​andas（hdf 或 stata）

Question

概述我正在尝试做的事情。我有需要读入 pandas 的文件的加密版本。由于多种原因，解密到流而不是文件要好得多，所以这是我下面的兴趣，尽管我也尝试解密到文件只是作为中间步骤（但这也不起作用）。

我可以让它适用于 csv，但不适用于 hdf 或 stata（我接受适用于 hdf 或 stata 的答案，尽管两者的答案可能相同，这就是为什么我合并为一个问题）。

加密/解密文件的代码取自另一个stackoverflow问题（我目前找不到）。

import pandas as pd
import io
from Crypto import Random
from Crypto.Cipher import AES

def pad(s):
    return s + b"\0" * (AES.block_size - len(s) % AES.block_size)

def encrypt(message, key, key_size=256):
    message = pad(message)
    iv = Random.new().read(AES.block_size)
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    return iv + cipher.encrypt(message)

def decrypt(ciphertext, key):
    iv = ciphertext[:AES.block_size]
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    plaintext = cipher.decrypt(ciphertext[AES.block_size:])
    return plaintext.rstrip(b"\0")

def encrypt_file(file_name, key):
    with open(file_name, 'rb') as fo:
        plaintext = fo.read()
    enc = encrypt(plaintext, key)
    with open(file_name + ".enc", 'wb') as fo:
        fo.write(enc)

def decrypt_file(file_name, key):
    with open(file_name, 'rb') as fo:
        ciphertext = fo.read()
    dec = decrypt(ciphertext, key)
    with open(file_name[:-4], 'wb') as fo:
        fo.write(dec)

这是我尝试扩展代码以解密为流而不是文件。

def decrypt_stream(file_name, key):
    with open(file_name, 'rb') as fo:
        ciphertext = fo.read()
    dec = decrypt(ciphertext, key)
    cipherbyte = io.BytesIO()
    cipherbyte.write(dec)
    cipherbyte.seek(0)
    return cipherbyte 

最后，这是包含示例数据的示例程序，试图使其工作：

key = 'this is an example key'[:16]
df = pd.DataFrame({ 'x':[1,2], 'y':[3,4] })

df.to_csv('test.csv',index=False)
df.to_hdf('test.h5','test',mode='w')
df.to_stata('test.dta')

encrypt_file('test.csv',key)
encrypt_file('test.h5',key)
encrypt_file('test.dta',key)

decrypt_file('test.csv.enc',key)
decrypt_file('test.h5.enc',key)
decrypt_file('test.dta.enc',key)

# csv works here but hdf and stata don't
# I'm less interested in this part but include it for completeness
df_from_file = pd.read_csv('test.csv')
df_from_file = pd.read_hdf('test.h5','test')
df_from_file = pd.read_stata('test.dta')

# csv works here but hdf and stata don't
# the hdf and stata lines below are what I really need to get working
df_from_stream = pd.read_csv( decrypt_stream('test.csv.enc',key) )
df_from_stream = pd.read_hdf( decrypt_stream('test.h5.enc',key), 'test' )
df_from_stream = pd.read_stata( decrypt_stream('test.dta.enc',key) )

不幸的是，我认为我不能再缩小这段代码并且仍然有一个完整的示例。

再次，我希望所有 4 个非工作行都能正常工作（hdf 和 stata 的文件和流），但我很高兴接受仅适用于 hdf 流或仅适用于 stata 流的答案。

另外，我对其他加密替代方案持开放态度，我只是使用了一些现有的基于 pycrypto 的代码，这些代码是我在 SO 上找到的。我的工作明确需要 256 位 AES，但除此之外我是开放的，因此该解决方案不需要专门基于 pycrypto 库或上面的特定代码示例。

有关我的设置的信息：

python: 3.4.3
pandas: 0.17.0 (anaconda 2.3.0 distribution)
mac os: 10.11.3

Answer 1

最大的问题是填充/取消填充方法。它假定空字符不能是实际内容的一部分。由于stata/hdf文件是二进制的，因此使用我们使用的额外字节数进行填充（编码为字符）会更安全。该数字将在取消填充期间使用。

此外，目前read_hdf还不支持从文件之类的对象中读取数据，即使 API 文档如此声明。如果我们限制自己的格式stata，以下代码将执行您需要的操作：

import pandas as pd
import io
from Crypto import Random
from Crypto.Cipher import AES

def pad(s):
    n = AES.block_size - len(s) % AES.block_size
    return s + n * chr(n)

def unpad(s):
    return s[:-ord(s[-1])]

def encrypt(message, key, key_size=256):
    message = pad(message)
    iv = Random.new().read(AES.block_size)
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    return iv + cipher.encrypt(message)

def decrypt(ciphertext, key):
    iv = ciphertext[:AES.block_size]
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    plaintext = cipher.decrypt(ciphertext[AES.block_size:])
    return unpad(plaintext)

def encrypt_file(file_name, key):
    with open(file_name, 'rb') as fo:
        plaintext = fo.read()
    enc = encrypt(plaintext, key)
    with open(file_name + ".enc", 'wb') as fo:
        fo.write(enc)

def decrypt_stream(file_name, key):
    with open(file_name, 'rb') as fo:
        ciphertext = fo.read()
    dec = decrypt(ciphertext, key)
    cipherbyte = io.BytesIO()
    cipherbyte.write(dec)
    cipherbyte.seek(0)
    return cipherbyte

key = 'this is an example key'[:16]

df = pd.DataFrame({
    'x': [1,2],
    'y': [3,4]
})

df.to_stata('test.dta')

encrypt_file('test.dta', key)

print pd.read_stata(decrypt_stream('test.dta.enc', key))

输出：

   index  x  y
0      0  1  3
1      1  2  4

在 python 3 中，您可以使用以下pad版本unpad：

def pad(s):
    n = AES.block_size - len(s) % AES.block_size
    return s + bytearray([n] * n)

def unpad(s):
    return s[:-s[-1]]