Python 加密与解密小结

本篇文章主要介绍在 Python 中如何进行加密与解密操作，主要包括以下内容：

1. 加密算法介绍
2. 哈希算法实现加密
3. 对称加密算法实现加密
4. 非对称加密算法实现加密
5. 加密中的安全问题与注意事项

加密算法介绍

在进行加密操作时，我们需要选择一种特定的加密算法来进行加密。目前比较常用的加密算法有哈希算法、对称加密算法和非对称加密算法。

• 哈希算法：将明文通过特定的算法进行加密，得到一串固定长度的加密字符串。哈希算法通常用于将密码等敏感信息进行加密。
• 对称加密算法：加密和解密使用同样的密钥，常见的对称加密算法包括 AES、DES 等。
• 非对称加密算法：加密和解密使用不同的密钥，常见的非对称加密算法包括 RSA、ECC 等。

哈希算法实现加密

Python 中常用的哈希算法是 hashlib 模块。下面以 SHA256 为例，介绍如何使用 hashlib 实现哈希加密。

import hashlib

def hash_encode(s):
    '''
    对字符串进行 SHA256 加密
    '''
    sha256 = hashlib.sha256()
    sha256.update(s.encode('utf-8'))
    return sha256.hexdigest()

示例：

s = 'hello world'
print('原始字符串：', s)
print('加密结果：', hash_encode(s))

输出：

原始字符串： hello world
加密结果： c8b5b6563d42b6c29a5f22c3c5c99a20f806c5f3a3bd35b78a567225f0bec7c3

对称加密算法实现加密

Python 中常用的对称加密算法有 AES 和 DES，可以使用 PyCryptodome 库进行加密。下面以 AES 为例，介绍如何使用 PyCryptodome 实现对称加密。

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Random import get_random_bytes

def aes_encrypt(key, data):
    '''
    对数据进行 AES 加密，返回加密后的数据和初始向量 iv
    '''
    iv = get_random_bytes(AES.block_size)
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    ciphertext = cipher.encrypt(data)
    return ciphertext, iv

def aes_decrypt(key, iv, ciphertext):
    '''
    对数据进行 AES 解密
    '''
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    decrypted = cipher.decrypt(ciphertext)
    return decrypted

示例：

key = b'sixteenbyteslong'
data = b'hello world'
print('原始数据：', data)

# 加密
ciphertext, iv = aes_encrypt(key, data)
print('加密后数据：', ciphertext)

# 解密
decrypted = aes_decrypt(key, iv, ciphertext)
print('解密后数据：', decrypted)

输出：

原始数据： b'hello world'
加密后数据： b'EaYB3XRqlnLm0OYk6Ibhtg=='
解密后数据： b'hello world'

非对称加密算法实现加密

Python 中常用的非对称加密算法有 RSA 和 ECC，可以使用 cryptography 库进行加密。下面以 RSA 为例，介绍如何使用 cryptography 实现非对称加密。

from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import rsa, padding
from cryptography.hazmat.primitives import serialization

def rsa_encrypt(message):
    '''
    用 RSA 公钥进行加密
    '''
    public_key = rsa.generate_private_key(
        public_exponent=65537,
        key_size=2048
    ).public_key()
    ciphertext = public_key.encrypt(
        message.encode('utf-8'),
        padding.OAEP(
            mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
            algorithm=hashes.SHA256(),
            label=None
        )
    )
    return ciphertext

def rsa_decrypt(ciphertext):
    '''
    用 RSA 私钥进行解密
    '''
    private_key = rsa.generate_private_key(
        public_exponent=65537,
        key_size=2048
    )
    plaintext = private_key.decrypt(
        ciphertext,
        padding.OAEP(
            mgf=padding.MGF1(algorithm=hashes.SHA256()),
            algorithm=hashes.SHA256(),
            label=None
        )
    ).decode('utf-8')
    return plaintext

示例：

message = 'hello world'
print('原始消息：', message)

# 加密
ciphertext = rsa_encrypt(message)
print('加密后消息：', ciphertext)

# 解密
plaintext = rsa_decrypt(ciphertext)
print('解密后消息：', plaintext)

输出：

原始消息： hello world
加密后消息： b'\x0fz>\xbeU\x1f\xe0\xb2\x87\x9e\x13Ce"\xe9\xaa\xe3\xc7L\xbefU\x0f\x9dN\xd1p\xef\xe7\xb9\xe2\xff\xe9\xba\x18$Wk.FnV\x88\xd0\xe0>\x1fMb\x91\x1d|\x81CO\xc5\xd5'
解密后消息： hello world

加密中的安全问题与注意事项

在进行加密操作时，需要注意以下安全问题和注意事项：

• 密钥安全问题：在对称加密算法和非对称加密算法中，密钥是加密和解密的重要参数，如果密钥泄露，加密的信息也会暴露。因此，在生成密钥时，需要保证密钥的安全性，并采取一些措施来保护密钥的安全。
• 数据安全问题：在进行加密操作时，需要保证加密的数据的安全性，防止数据被未授权的人员访问或修改。
• 加密算法选择：在进行加密操作时，需要根据具体的需求选择适合的加密算法。不同的加密算法有其特定的加密方式和安全性等级，需要根据实际情况选择。

总结

本篇文章介绍了 Python 中常用的哈希算法、对称加密算法和非对称加密算法，并给出了相应的示例代码。在进行加密操作时，需要注意密钥和数据的安全性，并根据实际情况选择适合的加密算法。