前面介绍了对称加密算法,本文将介绍密码学中另一类重要应用:消息摘要(Digest),什么是消息摘要?简单的定义是:对一份数据,进行一个单向的Hash函数,生成一个固定长度的Hash值,这个值就是这份数据的摘要,也称为指纹。
常见的摘要算法有:
- MD5
- SHA1
- SHA256
- 其它
特点如下:
-
无论输入的消息有多长,计算出来的消息摘要的长度总是固定的。例如应用MD5算法摘要的消息有128个比特位,一般认为,摘要的最终输出越长,该摘要算法就越安全。变长输入,定长输出。
-
一般地,只要输入的消息不同,对其进行摘要以后产生的摘要消息也必不相同;但相同的输入必会产生相同的输出。
-
消息摘要函数是单向函数,即只能进行正向的信息摘要,而无法从摘要中恢复出任何的消息,甚至根本就找不到任何与原信息相关的信息。
-
优秀的摘要算法,没有人能从中找到“碰撞”,即无法找到两条不同的消息,使它们的摘要相同。
在python3中,关于hash加密算法都放在hashlib这个标准库中,如SHA1、SHA224、SHA256、SHA384、SHA512和MD5算法等。md5算法以前单列,而在python3的标准库中,也放在hashlib库中。在不同的平台上hashlib的能力不同,使用以下代码进行检测。
import hashlib def capacity(): print(hashlib.algorithms_guaranteed) print(hashlib.algorithms_available) capacity()
MD5即Message-Digest Algorithm 5(信息-摘要算法5),用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一(又称摘要算法、哈希算法)。
MD5算法具有以下特点:
-
压缩性:任意长度的数据,算出的MD5值长度都是固定的。
-
容易计算:从原数据计算出MD5值很容易。
-
抗修改性:对原数据进行任何改动,哪怕只修改1个字节,所得到的MD5值都有很大区别。
-
强抗碰撞:已知原数据和其MD5值,想找到一个具有相同MD5值的数据(即伪造数据)是非常困难的。
MD5算法虽然应用广泛,但是它也有重大缺陷。
-
2010年CMU软件工程机构认为MD5摘要算法已经在密码学上被破译并且不适合使用。
-
2012年恶意软件利用了MD5的漏洞并伪造了微软的数字签名。
虽然md5存在重大问题,但在普通环境下,md5并非完全不可用,从时间、成本以及要处理对象综合考虑,仍然可以用md5做一些基本的工作。下面演示md5算法库的使用演示。
import hashlib def md5_demo(inputstr,codingname): return hashlib.md5(inputstr.encode(encoding=codingname)).hexdigest() codingnamelist = ['UTF-8','GBK','GB2312','GB18030'] data = ['欢迎关注陕西华路','stay hungry stay foolish'] for item in data: print(item) for cdn in codingnamelist: print(md5_demo(item,cdn)) print()
这段代码演示了中文与英文字符串,在使用不同编码方式下生成的不同的md5值。对于中文而言,不同的编码会导致不同的输出。
欢迎关注陕西华路
5da5f58a3f902c739c3860b28afed47c
de60ee00e3144efbd37c38f1f6579fa8
de60ee00e3144efbd37c38f1f6579fa8
de60ee00e3144efbd37c38f1f6579fa8
可以看出,使用UTF-8编码会与其它编码产生不同的MD5值。而对于英文来说,则没有区别。
stay hungry stay foolish
d0653ce06bdc9fad39d9ac2312eb8b34
d0653ce06bdc9fad39d9ac2312eb8b34
d0653ce06bdc9fad39d9ac2312eb8b34
d0653ce06bdc9fad39d9ac2312eb8b34
md5算法除了对字符串外,对于任何字节流对象都可以使用,尤其对文件的处理更是极为有用,例如:
-
下载文件时进行确认。从互联网下载文件时,为了确保文件下载时没有出现错误,或者被篡改(植入病毒),可以对下载后的文件进行md5的计算,并且与提供者发布的md5值进行比较,如果相同则可以放心使用。
-
对目录下的不同名称的文件去重。相对于根据文件名称、大小与时间这些非常容易变化的不可靠信息来说,对文件进行md5计算去重是非常准确的。相同的md5可以确定(极小概率不正确)是相同的文件。假设一个图片文件,被多次复制更名成为不同的文件名,经过md5计算完全可以判断为同一个文件。
对文件的md5计算也非常简单,以下代码简单的演示了主要代码片断。
@property def md5(self) -> str: """ 对文件做MD5操作,并且返回对应的MD5值 Returns: str: md5 """ with self._filename.open('rb') as fr: return hashlib.md5(fr.read()).hexdigest()
使用默认的方式对所有文件进行相同的md5计算,就不必顾及编码格式了。
本站文章如无特殊说明,均为本站原创,如若转载,请注明出处:Python工具箱系列(十六) - Python技术站