SecureChat

SecureChat 桌面加密通信原型，包含 PKI 证书、TOTP 多因素认证、证书指纹验证和客户端网络通信代码。

GUI 入口：test.py（该文件是客户端程序，不是自动化测试套件）。

客户端加密、PKI 与 MFA 的研究演示原型 Client-Side Encryption, PKI and MFA Prototype

验证边界： 本文以已提交源码为依据。当前仓库未提供独立安全审计、合规认证或可复现的性能、成功率报告，不能据此声明生产就绪。

🎯 核心特性 Core Features

🔐 加密与签名

AES-256-GCM - 消息加密实现（不代表加密模块获得 FIPS 认证）
Ed25519 - 签名和验签接口
X25519 - ECDH密钥交换；基础模块使用持久化密钥，未验证完美前向保密
SHA-256 - 加密哈希函数

🏛️ PKI证书基础设施

RSA-4096 - CA证书颁发机构
X.509 v3 - 标准数字证书
吊销记录 - 本地 JSON 序列号列表，未实现标准签名 CRL
指纹验证 - 人工比对证书指纹
信任管理 - 本地可信对等方记录

🔑 多因素认证 (MFA)

TOTP - 时间基础一次性密码（RFC 6238）
认证器配置 - 提供 otpauth URI 和 Base32 密钥
恢复码 - 10个备用恢复码

🛡️ 安全策略

密码规则 - GUI 注册路径要求最低16字符，包含大小写、数字、特殊字符
输入验证 - 用户名、消息等字段的校验接口
会话参数 - 策略包含30分钟超时和登录次数配置，GUI 尚未强制执行超时或失败锁定
事件日志 - 增强加密模块提供本地日志；当前 GUI 使用基础加密模块
防重放攻击 - 序列号机制

🌐 网络连接

WebSocket - test.py 默认使用 ws://，未配置 TLS
信令与中继 - 联网依赖外部服务，当前仓库未提交服务端实现
NAT与UDP打洞 - 提供客户端模块，跨网络可靠性尚未验证

📊 实现证据 Implementation Evidence

模块	已提交源码	范围
加密与签名	crypto_module.py	AES-GCM、Ed25519、X25519及序列号检查代码
PKI与信任	pki_manager.py	本地证书、密钥存储、吊销记录和指纹管理
MFA	mfa_module.py	TOTP与恢复码
输入与策略	security_policy.py	校验接口和策略参数
增强加密	crypto_module_enhanced.py	双棘轮和事件日志的实验性实现

源码存在不等于安全性、集成完整性或合规性已验证。

🚀 快速开始 Quick Start

1. 安装依赖

python3 -m pip install cryptography pycryptodome websockets qrcode pillow

需要带 Tkinter 的 Python 桌面环境。

2. 运行已提交入口

# 增强版 GUI 客户端
python3 test.py

# 另一套 GUI（使用 client/p2p_client.py，不含相同的PKI/MFA登录流程）
python3 main.py

联网前请配置 test.py 中的 SIGNALING_SERVER 并准备可用服务端；当前仓库未提交服务端。增强客户端目前从本机 ~/.securechat_military/keys/ 读取对端证书及公钥，跨机器密钥分发流程仍需补齐。这些启动命令不代表完整通信流程已验证。

首次使用:

输入用户名（3-32字符）
设置强密码（≥16字符）
将显示的密钥导入认证器并完成MFA验证
保存恢复码

日常使用:

输入用户名和密码
输入认证器中的6位数字
连接对等方并验证指纹
开始加密聊天

📁 项目结构

当前已提交文件：

SecureChat/
├── client/
│   ├── crypto_module.py
│   ├── crypto_module_enhanced.py
│   ├── hole_puncher.py
│   ├── mfa_module.py
│   ├── nat_detector.py
│   ├── p2p_client.py
│   └── pki_manager.py
├── common/
│   └── security_policy.py
├── README.md
├── main.py
├── run.sh
└── test.py

📚 文档导航

已提交入口与模块

内容	入口	用途
增强客户端	test.py	PKI、MFA与聊天GUI实现
基础客户端	main.py	另一套GUI与P2P客户端接入
PKI模块	pki_manager.py	证书与本地密钥管理
MFA模块	mfa_module.py	TOTP与恢复码实现
项目概览	README.md	当前公开范围与限制

快速链接

🎮 test.py - 增强GUI入口
🌐 p2p_client.py - 客户端连接逻辑
🔐 crypto_module.py - 基础加密实现
🧪 crypto_module_enhanced.py - 实验性增强模块

🎓 使用场景 Use Cases

原型展示与学习

加密、证书和TOTP模块的学习与代码研究
桌面GUI和异步网络通信的项目展示
受控环境中的一对一通信实验

尚未验证的场景

生产环境及需要独立安全审计、认证或合规验收的应用
高吞吐量、多用户并发或复杂NAT环境
移动端和带宽受限环境

🔒 安全特性详解

客户端加密流程

源码中的流程：

客户端先调用 AES-GCM 加密，再向网络发送密文
增强GUI从本地密钥存储读取身份与DH密钥
密钥分发、对端身份绑定和端到端安全性仍需进一步验证

PKI信任链

    [Root CA]
       |
       |-- 签名 ---> [Alice证书]
       |              (有效期1年)
       |
       |-- 签名 ---> [Bob证书]
                      (有效期1年)

验证流程:
1. 客户端选择对等方（当前读取本机记录）
2. 读取对端证书及公钥
3. 验证CA签名
4. 计算并检查已记录的证书指纹
5. 用户手动确认指纹 ✓
6. 添加到信任数据库

多因素认证 (MFA)

登录流程:
1. 用户名 + 密码 -----------> [第一因素]
2. TOTP 6位数字 -----------> [第二因素]
   (30秒周期，允许相邻时间步)
3. 可选: 恢复码 -----------> [备用因素]

说明:
- TOTP默认30秒周期，验证窗口允许相邻时间步
- 恢复码用于备用登录，不能替代私钥及配置备份

🛠️ 技术栈 Technology Stack

加密库

cryptography - 密钥、证书和签名实现所用的 Python 库
pycryptodome - AES-GCM 实现
hashlib/hmac - 当前 TOTP 模块使用的标准库

网络

websockets - WebSocket协议
asyncio - 异步网络通信；当前默认连接未启用 TLS

界面

tkinter - GUI框架（内置）

其他

qrcode - 二维码生成（MFA设置）
pillow - 图像处理

📈 性能指标 Performance

当前仓库未提供基准脚本、测试环境或可复现结果。加解密耗时、吞吐量、网络延迟与NAT穿透开销均需实测，本文不列出未经验证的数值。

🔐 合规性 Compliance

当前仓库未提供认证证书、第三方审计报告或合规验收材料，不声明已经取得 FIPS 140-2、SOC 2、ISO 27001 等认证或满足 GDPR、HIPAA、PCI DSS 等合规要求。

🐛 已知限制 Known Limitations

功能限制

群聊 - 当前代码围绕一对一通信，未包含群聊实现
文件传输 - 存在附件界面入口，未见完整文件传输协议实现
移动客户端 - 当前仅有桌面版
视频通话 - 未实现实时音视频

性能限制

并发连接 - 未提交服务端和容量基准，无法给出并发上限
消息长度 - 输入校验器默认限制10,000字符，不代表网络消息的字节上限
带宽与NAT - 未提供跨网络可靠性或低带宽测试结果

实验性功能

双棘轮算法 - client/crypto_module_enhanced.py 为实验性实现，需要进一步验证
- GUI 当前使用 client/crypto_module.py；不据此宣称其已通过安全审计

🔄 更新日志 Changelog

v2.0 (2025-11-25) - PKI与MFA模块

新功能:

✅ PKI证书模块（X.509, CA, 本地吊销记录）
✅ 多因素认证（TOTP, 恢复码）
客户端 WebSocket 通信代码（服务端未提交）
✅ 安全策略（输入验证, 密码要求）
✅ 本地信任管理（指纹比对）
增强加密模块的本地事件日志（实验性）
✅ GUI客户端（日常使用）

实现范围:

提供加密密钥保存与加载接口
提供证书、指纹验证和MFA登录接入
独立部署指南、安全审计和实现状态文档尚未提交

基础客户端路径（main.py / client/p2p_client.py）

功能:

客户端AES-256-GCM加密代码
STUN NAT检测与UDP打洞代码
WebSocket信令客户端

与增强GUI的差异:

未接入同样的PKI、MFA与本地密钥存储流程
仍依赖外部信令服务，不包含服务端认证实现

🤝 贡献 Contributing

报告问题

如发现安全漏洞，请私密报告：

不要公开披露
发送到安全邮箱（如有）
提供详细复现步骤

改进建议

欢迎提交改进建议：

性能优化
功能增强
文档改进
测试用例

📄 许可证 License

当前 README 声明采用 MIT；仓库尚未提供 LICENSE 文件，许可证正文待补充。

⚠️ 免责声明 Disclaimer

使用风险自负 - 本系统按"原样"提供
需要专业审计 - 生产部署前建议第三方安全审计
合规责任 - 用户需确保符合当地法律法规
出口管制 - 强加密可能受到出口管制

📞 技术支持 Support

获取帮助

查看文档 - 首先查阅相关文档
检查入口 - python3 test.py（GUI 客户端，不是自动化测试）
查看输出 - 当前客户端的控制台输出；增强模块日志尚未接入该 GUI

常见问题

Q: 证书验证失败？ A: 检查系统时间、证书有效期、CA证书

Q: MFA验证失败？ A: 同步手机时间、等待新的30秒周期

Q: 连接超时？ A: 检查网络、防火墙及 test.py 中的 SIGNALING_SERVER；当前仓库未提供服务端

Q: 如何备份数据？ A: 备份整个 ~/.securechat_military/ 目录

Q: 如何恢复MFA？ A: 使用注册时保存的10个恢复码

🎯 下一步 Next Steps

立即开始

# GUI入口；联网需额外准备服务端
python3 test.py

# 阅读已提交模块
cat client/crypto_module.py
cat client/pki_manager.py client/mfa_module.py

深入了解

📖 阅读 pki_manager.py - 本地证书和密钥管理
🔍 查看 crypto_module.py - 加密与序列号检查
🛠️ 研究 mfa_module.py - TOTP与恢复码
🧪 查看 crypto_module_enhanced.py - 实验性增强实现

🌟 当前可查看的实现

PKI证书、本地密钥存储、指纹及信任记录
TOTP与恢复码模块
桌面GUI与客户端加密通信代码
实验性双棘轮及事件日志模块

完整通信成功率、性能和生产部署结果仍需可复现验证。

SecureChat - 桌面加密通信原型

客户端加密 · PKI证书 · 多因素认证 · 实验性原型

最后更新: 2026-10-03 版本: 2.0 状态: 实验性原型，尚未完成生产验证

Name		Name	Last commit message	Last commit date
client		client
common		common
README.md		README.md
main.py		main.py
run.sh		run.sh
test.py		test.py

Latest commit

History

Folders and files

Repository files navigation