端到端加密项目 KaleidoTalk：你的聊天记录，只有你能看见
法律提示及免责声明
KaleidoTalk 是一个开源的端到端加密聊天软件，仅供技术学习和合法用途。 作者不运营任何公开的 KaleidoTalk 服务器。如果您计划在公网部署本软件，请自行确保符合所在地法律法规。 详细的合规声明请参阅 COMPLIANCE.md
功能概览
KaleidoTalk 实现了以下核心功能：
| 功能 | 说明 |
|---|---|
| 端到端加密 | Ed25519 + X25519 + AES-256-GCM，消息仅收发双方可解密 |
| 双模式私钥存储 | 可选择将私钥加密存放于服务器（跨设备登录），或完全本地存储 |
| 用户信任验证 | 通过指纹（公钥哈希）验证好友身份，防止中间人攻击 |
| 离线消息队列 | 用户上线后自动接收离线期间的消息 |
| IP / 用户封禁 | 管理员可封禁恶意 IP 或用户，支持临时 / 永久封禁 |
| DoS 防护 | 注册 / 登录频率限制，自动封禁异常 IP |
| 跨平台 GUI | 基于 CustomTkinter 的图形界面，支持 Windows/Linux/macOS |
核心加密协议设计
KaleidoTalk 采用了一套完整的现代加密体系，各组件协同工作：
| 组件 | 算法 | 用途 |
|---|---|---|
| 身份密钥 | Ed25519 | 数字签名，验证消息发送者身份 |
| 密钥交换 | X25519 | ECDH 协商共享密钥 |
| 对称加密 | AES-256-GCM | 消息加密，同时提供认证 |
| 密钥派生 | HKDF-SHA256 | 从 ECDH 共享密钥派生 AES key 和 nonce |
| 密码存储 | PBKDF2-SHA256 (600k 迭代) | 服务端存储密码哈希 |
消息加密流程
一条消息从发送到接收，经历了以下步骤：
- 发送方生成临时 X25519 密钥对
- 通过 ECDH 与接收方公钥协商共享密钥
- 使用 HKDF 派生 AES-256-GCM 所需的 key 和 nonce
- 加密消息明文，得到密文和认证标签
- 使用发送方的 Ed25519 私钥对（临时公钥 + 密文 + tag）进行签名
- 将加密包发送给服务器，服务器转发给接收方
- 接收方验证签名，确认消息确实来自发送方
- 使用自己的 X25519 私钥解密，得到明文
这套流程保证了：
- 机密性：只有接收方能解密
- 完整性：任何篡改都会被 GCM 检测
- 身份认证：Ed25519 签名确保发送者身份真实
- 前向安全：每次使用临时密钥对，历史消息不受未来密钥泄露影响
工程实现与架构解析
整体架构
KaleidoTalk 采用经典的客户端 - 服务器（C / S）模型：
[客户端A] <--加密信道--> [服务器] <--加密信道--> [客户端B]- 服务器：负责用户认证、消息转发、离线消息存储，无法解密消息内容
- 客户端：负责密钥生成、消息加密 / 解密、信任库管理
模块划分
KaleidoTalk/ ├── client.py # 客户端GUI + 核心逻辑 ├── server.py # 服务端（多线程、会话管理） ├── crypto_utils.py # 加密模块（密钥生成、加解密） ├── network.py # 通信协议（JSON + 长度头） ├── admin.py # 管理员脚本（邀请码、封禁管理） └── COPYING # GPL v3许可证通信协议
采用简单的4 字节长度头 + JSON 消息体格式：
def send_msg(sock, obj): data = json.dumps(obj).encode('utf-8') length = len(data) sock.sendall(struct.pack('>I', length) + data) def recv_msg(sock): raw = sock.recv(4) length = struct.unpack('>I', raw)[0] data = sock.recv(length) return json.loads(data.decode('utf-8'))服务端关键设计
- 多线程模型：每个客户端独立线程，互不阻塞
- Token 认证：登录后下发随机 token，后续请求携带 token
- 单点登录：新登录踢掉旧连接
- 离线消息队列：用户离线时消息暂存，上线后批量推送
- DoS 防护：IP 级别的注册 / 登录频率限制
- 持久化封禁：
admin.py可封禁 IP / 用户，封禁信息持久化到bans.json
客户端关键设计
- 信任库：服务器指纹和好友指纹存储于本地，使用 HMAC - SHA256 防篡改
- 消息缓存：若发送时对方公钥未知，消息暂存，获取公钥后自动发送
- 指纹验证：首次通信时要求用户通过安全渠道核对指纹
快速上手指南
环境要求
- Python 3.8+
- 依赖库：
cryptography、pystray、Pillow、customtkinter
下载源码
访问项目 GitHub 仓库：GitHub - hbzsoft/KaleidoTalk: Secure end-to-end encrypted chat software with cover traffic · GitHub
方法一：下载 ZIP（推荐，无需 Git）
- 点击绿色的
<> Code按钮 - 选择
Download ZIP - 解压到任意文件夹（例如桌面）
方法二：使用 Git 克隆（适合有 Git 经验的用户）
git clone https://github.com/hbzsoft/KaleidoTalk.git cd KaleidoTalk安装 Python（如已安装可跳过）
如果电脑没有 Python：
- 访问 https://python.org/downloads/
- 下载 Python 3.8 或更高版本
- 安装时务必勾选
Add Python to PATH（这一步很重要） - 安装完成后，打开终端（cmd 或 PowerShell）输入：
python --version显示版本号即表示安装成功。
安装依赖
在项目文件夹内打开终端，执行：
pip install cryptography pystray Pillow customtkinter如果下载速度慢，可以使用国内镜像源：
pip install cryptography pystray Pillow customtkinter -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple启动服务器
python server.py首次启动会要求设置管理员密码（请务必记住，后续管理需要用到）。
看到类似以下输出表示服务器启动成功：
服务器已启动 0.0.0.0:5555 服务器 ed25519 指纹: xxxxxx...启动客户端
打开另一个新的终端，在项目文件夹内执行：
python client.py客户端启动后会弹出登录窗口：
- 点击「连接」，服务器地址默认
127.0.0.1:5555（本机测试） - 点击「注册」创建账号（用户名 3-20 位字母数字，密码至少 8 位含字母数字）
- 注册成功后，返回登录窗口登录
管理员命令（可选）
admin.py提供服务器管理功能，仅在服务器本机运行：
# 生成邀请码（5个，每个只能用1次，长度8位） python admin.py invites add --count 5 --uses 1 --length 8 # 开启邀请码注册（新用户需要邀请码才能注册） python admin.py invites set-require true # 封禁IP（3600秒 = 1小时） python admin.py ban ip 192.168.1.10 --duration 3600 # 封禁用户 python admin.py ban user alice # 查看封禁列表 python admin.py list-bans # 解封 python admin.py unban ip 192.168.1.10 python admin.py unban user alice常见问题
Q: 提示python 不是内部或外部命令？
A: Python 没有正确安装或未添加到 PATH。请重新安装 Python，并勾选Add Python to PATH。
Q: 提示pip 不是内部或外部命令？
A: 同上，Python 未正确安装。或者尝试使用python -m pip install ...代替pip install ...。
Q: 客户端连接服务器失败？
A: 确保服务器已经启动（显示了服务器已启动的提示），并且客户端填写的地址和端口正确。本机测试使用127.0.0.1:5555。
Q: 注册时提示邀请码无效？
A: 管理员可能开启了邀请码注册。请联系服务器管理员获取邀请码，或让管理员执行python admin.py invites set-require false关闭邀请码要求。
Q: 端口被占用怎么办？
A: 可以修改server.py最后一行start_server('0.0.0.0', 5555)中的端口号，客户端连接时填写对应端口即可。
技术亮点
亮点
- 完整的加密体系：从身份密钥到消息加密，形成闭环
- 灵活的私钥存储：用户可选择服务器托管或完全本地存储
- 信任网络：通过指纹验证建立信任，防止 MITM 攻击
- 工程健壮性：DoS 防护、封禁系统、离线消息队列等
未来计划
- 支持文件传输（分块加密传输）
- 支持群聊（群组密钥分发）
- 支持更友好的 UI（考虑迁移到 Qt 或 Web 版）
- 支持端到端加密的音视频通话
许可证与致谢
KaleidoTalk 采用GNU General Public License v3.0开源，任何人可以自由使用、修改、分发，但必须公开源代码。