Cifrador muy simple basado en Vernam, para uso conceptual

scratch_vernam.py

"""Cifrador simple basado en cifrado de Vernam
   hecho por @iordic

   Este script está creado con fines educativos para tener nociones de cifrado simétrico
   basándonos en el algoritmo más simple que se me ha ocurrido: el cifrado Vernam.

   Se puede usar con cualquier fichero, ya que el fichero de entrada se lee la 
   información binaria del fichero. De todos modos te recomiendo que uses ficheros de
   texto para comprobar los resultados.

   No usar para cifrar información sensible, no es un programa creado con esa finalidad
   ni es seguro, ni pretende ser un script que se use para un entorno real.
   
   No se ofrece ninguna garantía asociada a este software, no me culpes de ningún daño
   ocasionado ni me hagas reclamaciones de ningún tipo por el uso de este.
"""
import os
import sys
import getopt


FICHERO_CLAVE = "clave.bin"
EXTENSION_CIFRADO = ".enc"


def generar_clave(datos, fichero):
    """Genera una clave del mismo tamaño que el fichero a cifrar.
       
       Se obtienen n bytes aleatorios y los devuelve. Además los guarda en un fichero
       para poder descifrarlo en un futuro, ese fichero es la clave, sin ella no se puede
       descifrar el fichero.
    """
    n_bytes = len(datos)
    clave = os.urandom(n_bytes)
    escribir_fichero(fichero, clave)
    return clave


def cifrar(clave, datos):
    """Aplica el cifrado de Vernam

       Para cada byte de datos y byte de la clave en la misma posición se aplica la
       operación XOR. Si no coninciden los tamaños se devuelve un error.
    """
    n = len(datos)
    if len(clave) != n:
        print("Error: la longitud de clave y los datos no coincide.")
        return
    
    resultado = []

    for i in range(0, n):
        resultado.append(clave[i] ^ datos[i])
    return resultado


def descifrar(clave, datos):
    """Recordemos que es cifrado simétrico, se cifra del mismo modo que descifra.
       El uso de esta función le da mas legibilidad al código aunque sea inútil.
    """
    return cifrar(clave, datos)


def cargar_fichero(fichero):
    """Cargar la información binaria del fichero en una variable

       A veces da error de codificación UTF-8 porque no reconoce lo que lee
       al tratarse de información binaria aleatoria. Para ello en internet
       aconsejan leer los ficheros como "latin-1" pero no hace falta para
       el uso que le vamos a dar, si quieres arreglarlo usa: f.read('latin-1').
    """
    with open(fichero, 'rb') as f:
        datos = bytearray(f.read())
    f.close()
    return datos


def escribir_fichero(fichero, datos):
    with open(fichero, 'wb') as f:
        f.write(bytearray(datos))
    f.close()
    return


def main(args):
    try:
        opts, args = getopt.getopt(args, "c:d:k:h", ["cifrar=", "descifrar=", "clave=", "help"])
    except getopt.GetoptError as err:
        usage()

    fichero = None
    fichero_clave = None
    cifra = False
    descifra = False

    for opt, arg in opts:
        if opt in ('-h', '--help'):
            usage()
        if opt in ('-c', '--cifrar'):
            fichero = arg
            cifra = True
        if opt in ('-d', '--descifrar'):
            fichero = arg
            descifra = True
        if opt in ('-k', '--clave'):
            fichero_clave = arg

    if fichero is None:
        usage()

    datos = cargar_fichero(fichero)

    if fichero_clave is None and cifra:
        fichero_clave = FICHERO_CLAVE
        clave = generar_clave(datos, fichero_clave)
    elif fichero_clave is None and descifra:
        clave = cargar_fichero(FICHERO_CLAVE)
    else:
        clave = cargar_fichero(fichero_clave)

    if cifra and not descifra:
        resultado = cifrar(clave, datos)
        fichero += EXTENSION_CIFRADO
        escribir_fichero(fichero, resultado)
        print("Se ha cifrado el fichero en {}".format(fichero))
    elif not cifra and descifra:
        resultado = descifrar(clave, datos)
        fichero = fichero.strip(EXTENSION_CIFRADO)
        escribir_fichero(fichero, resultado)
        print("Se ha descifrado el fichero en {}".format(fichero))
    else:
        usage()


def usage():
    print("\nCifrador simple basado en Vernam:")
    print("uso: python3 cifrador.py [argumentos]\n")
    print("Argumentos:")
    print("-h, --help                   Imprime este mensaje.")
    print("-c, --cifrar=<fichero>       Genera una clave aleatoria del mismo tamaño que")
    print("                             el fichero a cifrar y lo guarda en \"{}\"."
                                        .format(FICHERO_CLAVE))
    print("-d, --descifrar=<fichero>    Descifra el fichero con la clave (debe existir en")
    print("                             directorio el fichero \"{}\").".format(FICHERO_CLAVE))
    print("-k, --clave=<fichero>        Usa el fichero como clave, si no se proporciona una")
    print("                             se buscará el fichero \"{}\"".format(FICHERO_CLAVE))
    quit()


if __name__ == '__main__':
    if len(sys.argv) > 1:
        main(sys.argv[1:])
    else:
        usage()