Python 通过 UDP 在一条消息中发送字符串和字节

Question

在此程序中，我尝试通过 UDP 广播向客户端发送密钥共享。我面临的问题是将字符串和字节编码为一条消息，会产生许多错误。

我想从服务器向客户端发送一个随机 ID 和一个密钥共享，其中包括索引（整数）和共享（16 字节字符串）。我在 id、index 和 share 之间添加了“:”，以便稍后能够在客户端进行管理（通过将消息拆分为多个部分）。

我尝试过将所有内容都转换为字符串，例如： message = (str(id) + ":" + str(index) + ":").encode('utf-16') + str(share, 'utf-16')。但这会导致客户端的密钥重建出现问题，其中密钥共享应该是字节字符串，它看起来像 b"b'\xff\xfej\xb9\xdb\x8c&\x7f\x06\x87\x98Ig \xfc\x1eJ\xf6\xb5'"。

然后我尝试将 id 和索引编码为 utf-16 并向客户端发送消息，然后对其进行解码，但这不允许我重建密钥，并且出现错误： ValueError: 编码值必须是整数或 16 字节字符串。

当我在客户端解码时，数据如下所示：f91f7e52-865d-49bc-bb45-ad80255e9ef9:5:륪赞缦蚬䦘ﱧ䨞뗶。然而，有些共享在解码后不包含分隔符，因此无法拆分。

有没有一种方法可以让服务器在一条消息中发送所有以下数据（id、index、share），以便在客户端正确区分它们？

服务器所需的输出为（id = string，index = int，share = 16 字节字符串）：

id = f91f7e52-865d-49bc-bb45-ad80255e9ef9
index = 5 
share = b'\xff\xfej\xb9\xdb\x8c&\x7f\x06\x87\x98Ig\xfc\x1eJ\xf6\xb5'

Server.py

from socket import * 
import socket
import time
import uuid
from Crypto.Random import get_random_bytes
from Crypto.Protocol.SecretSharing import Shamir

server = socket.socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
server.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, 1)
server.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, 1)

id = uuid.uuid4()

# generate 16-byte key
key = get_random_bytes(16)
# prepare k chunks of key
shares = Shamir.split(3, 5, key)

while True:
    for index, share in shares:
        message = (str(id) + ":" + str(index) + ":").encode('utf-16') + share
        # send bytes 
        server.sendto(message, ('<broadcast>', 37020))
        print("message sent!")
        time.sleep(1)

Client.py

from socket import * 
from Crypto.Protocol.SecretSharing import Shamir

audienceSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
audienceSocket.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, 1)
audienceSocket.bind(('', 37020))

receivedShares = {}
reconstruct = []

while True:
    # get data from sender
    data, address = audienceSocket.recvfrom(1024)
    
    decoded = data.decode('utf-16')
    print("Decoded:", decoded)

    id, index = decoded.split(":", 1)
    index, share = index.split(":", 1)
    share = share.encode('utf-16')

    print(id)
    print(index)
    print(share)

    if id not in receivedShares:
        receivedShares[id] = set() 
    receivedShares[id].add((index, share))
    print(receivedShares)
    
    for shares in receivedShares:
        if len(shares) >= 3: 
            for share in shares:
                reconstruct.append(share)
            # reconstrcut the key  
            key = Shamir.combine(reconstruct)
            print("The key is:", key)

Answer 1

UUID可以被编码为16字节值，例如4字节的整数并且share具有16字节的长度。因此，数据可以简单地连接而无需分隔符并按其长度分隔，例如：

import uuid
from Crypto.Random import get_random_bytes
from Crypto.Protocol.SecretSharing import Shamir

id_sender = uuid.uuid4()
key = get_random_bytes(16)
shares = Shamir.split(3, 5, key)

for index_sender, share_sender in shares:
    
    # Encode
    message = id_sender.bytes + index_sender.to_bytes(4, byteorder='big') + share_sender 

    # Send message via socket

    # Decode  
    id_receiver = uuid.UUID(bytes=message[:16])
    index_receiver = int.from_bytes(message[16:20], byteorder='big')
    share_receiver = message[20:]

    print(id_sender == id_receiver, index_sender == index_receiver, share_sender == share_receiver) # True True True