Python中常见的加密解密算法总结

在Python中，有许多常见的加密解密算法，包括对称加密算法、非对称加密算法、哈希算法等。本文将对这些算法进行总结，并提供两个示例说明。

对称加密算法

对称加密算法是一种加密方式，它使用相同的密钥进行加密和解密。常见的对称加密算法包括AES、DES、3DES等。

示例1：使用AES对称加密算法加密和解密数据

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

def encrypt_AES_GCM(data, key):
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_GCM)
    nonce = cipher.nonce
    ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(data)
    return nonce + ciphertext + tag

def decrypt_AES_GCM(ciphertext, key):
    nonce = ciphertext[:16]
    tag = ciphertext[-16:]
    ciphertext = ciphertext[16:-16]
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_GCM, nonce=nonce)
    data = cipher.decrypt_and_verify(ciphertext, tag)
    return data

key = get_random_bytes(16)
data = b'Hello, world!'
ciphertext = encrypt_AES_GCM(data, key)
plaintext = decrypt_AES_GCM(ciphertext, key)

print('Key:', key)
print('Ciphertext:', ciphertext)
print('Plaintext:', plaintext)

在这个示例中，我们使用Crypto库中的AES模块实现了对称加密算法。我们首先定义了encrypt_AES_GCM和decrypt_AES_GCM两个函数，分别用于加密和解密数据。我们使用get_random_bytes函数生成一个16字节的随机密钥key。我们使用AES.new函数创建一个AES对象cipher，并使用MODE_GCM模式进行加密。我们使用cipher.nonce获取一个16字节的随机数nonce，使用cipher.encrypt_and_digest函数对数据进行加密，并获取密文ciphertext和tag。我们将nonce、ciphertext和tag拼接在一起，返回加密后的数据。

在decrypt_AES_GCM函数中，我们首先从密文中获取nonce和tag，使用ciphertext[16:-16]获取加密后的数据。我们使用AES.new函数创建一个AES对象cipher，并使用MODE_GCM模式进行解密。我们使用cipher.decrypt_and_verify函数对数据进行解密，并获取明文data。最后，我们返回解密后的数据。

在主程序中，我们使用get_random_bytes函数生成一个16字节的随机密钥key，使用b'Hello, world!'作为待加密的数据。我们使用encrypt_AES_GCM函数对数据进行加密，使用decrypt_AES_GCM函数对数据进行解密。最后，我们输出密钥、密文和明文。

非对称加密算法

非对称加密算法是一种加密方式，它使用公钥和私钥进行加密和解密。常见的非对称加密算法包括RSA、DSA、ECC等。

示例2：使用RSA非对称加密算法加密和解密数据

from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP

def encrypt_RSA_OAEP(data, public_key):
    cipher = PKCS1_OAEP.new(public_key)
    ciphertext = cipher.encrypt(data)
    return ciphertext

def decrypt_RSA_OAEP(ciphertext, private_key):
    cipher = PKCS1_OAEP.new(private_key)
    data = cipher.decrypt(ciphertext)
    return data

key = RSA.generate(2048)
public_key = key.publickey()
private_key = key

data = b'Hello, world!'
ciphertext = encrypt_RSA_OAEP(data, public_key)
plaintext = decrypt_RSA_OAEP(ciphertext, private_key)

print('Public key:', public_key.export_key())
print('Private key:', private_key.export_key())
print('Ciphertext:', ciphertext)
print('Plaintext:', plaintext)

在这个示例中，我们使用Crypto库中的RSA模块实现了非对称加密算法。我们首先定义了encrypt_RSA_OAEP和decrypt_RSA_OAEP两个函数，分别用于加密和解密数据。我们使用RSA.generate函数生成一个2048位的RSA密钥对key，使用key.publickey()获取公钥public_key，使用key获取私钥private_key。

在encrypt_RSA_OAEP函数中，我们使用PKCS1_OAEP.new函数创建一个PKCS1_OAEP对象cipher，并使用公钥进行加密。我们使用cipher.encrypt函数对数据进行加密，并获取密文ciphertext。最后，我们返回加密后的数据。

在decrypt_RSA_OAEP函数中，我们使用PKCS1_OAEP.new函数创建一个PKCS1_OAEP对象cipher，并使用私钥进行解密。我们使用cipher.decrypt函数对数据进行解密，并获取明文data。最后，我们返回解密后的数据。

在主程序中，我们使用RSA.generate函数生成一个2048位的RSA密钥对key，使用b'Hello, world!'作为待加密的数据。我们使用encrypt_RSA_OAEP函数对数据进行加密，使用decrypt_RSA_OAEP函数对数据进行解密。最后，我们输出公钥、私钥、密文和明文。