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python的一些加密方法及python 加密模块

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Python的一些加密方法及Python加密模块

在Python编程语言中，有多种加密方式和方法可以对数据和信息进行加密，保护信息安全。本文将讲解Python中一些常用的加密方法和加密模块。

常用的加密方法

哈希

哈希是将明文数据转换为一串由数字和字母组成的固定长度的代码，也称为摘要。哈希算法是不可逆的，也就是说，无法从哈希值中还原出原始明文数据。Python中常用的哈希算法模块是hashlib。

import hashlib

def md5_encode(s: str) -> str:
    """
    使用MD5哈希算法对字符串s进行加密
    """
    m = hashlib.md5()
    m.update(s.encode('utf-8'))
    return m.hexdigest()

if __name__ == '__main__':
    s = "Hello, World!"
    print(f"明文: {s}")
    print(f"MD5加密后: {md5_encode(s)}")

对称加密

对称加密是指使用相同密钥进行加密和解密的加密方式。Python中常用的对称加密模块是cryptography。

from cryptography.fernet import Fernet

def encrypt(s: str, key: bytes) -> bytes:
    """
    使用Fernet对称加密算法对字符串s进行加密，key是密钥
    """
    f = Fernet(key)
    return f.encrypt(s.encode('utf-8'))

def decrypt(ciphertext: bytes, key: bytes) -> str:
    """
    使用Fernet对称加密算法对密文进行解密，key是密钥
    """
    f = Fernet(key)
    return f.decrypt(ciphertext).decode('utf-8')

if __name__ == '__main__':
    key = Fernet.generate_key()
    s = "Hello, World!"
    print(f"明文: {s}")
    ciphertext = encrypt(s, key)
    print(f"加密后的密文: {ciphertext}")
    plaintext = decrypt(ciphertext, key)
    print(f"解密后的明文: {plaintext}")

非对称加密

非对称加密是指使用私钥进行加密，使用公钥进行解密，或者使用公钥进行加密，使用私钥进行解密的加密方式。Python中常用的非对称加密模块是pycryptodome。

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

def generate_key() -> RSA.RsaKey:
    """
    生成公私钥对
    """
    key = RSA.generate(2048)
    return key

def encrypt(s: str, key: RSA.RsaKey) -> bytes:
    """
    使用公钥key进行RSA非对称加密
    """
    cipher = PKCS1_OAEP.new(key)
    return cipher.encrypt(s.encode('utf-8'))

def decrypt(ciphertext: bytes, key: RSA.RsaKey) -> str:
    """
    使用私钥key进行RSA非对称解密
    """
    cipher = PKCS1_OAEP.new(key)
    return cipher.decrypt(ciphertext).decode('utf-8')

if __name__ == '__main__':
    private_key = generate_key()
    public_key = private_key.publickey()
    s = "Hello, World!"
    print(f"明文: {s}")
    ciphertext = encrypt(s, public_key)
    print(f"加密后的密文: {ciphertext}")
    plaintext = decrypt(ciphertext, private_key)
    print(f"解密后的明文: {plaintext}")

常用的加密模块

cryptography

cryptography是Python中一个常用的加密模块。它支持多种对称和非对称加密算法，包括AES、Blowfish、RSA和DSA等。cryptography还支持密码学安全伪随机数生成器、密码哈希函数和密码学证书等。使用该模块可以快速实现各种加密需求。

from cryptography.hazmat.primitives.ciphers import Cipher, algorithms, modes
from cryptography.hazmat.backends import default_backend

def encrypt(s: str, key: bytes, iv: bytes) -> bytes:
    """
    使用AES对称加密算法对字符串s进行加密，key是密钥，iv是初始化向量
    """
    cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.CBC(iv), backend=default_backend())
    encryptor = cipher.encryptor()
    return encryptor.update(s.encode('utf-8')) + encryptor.finalize()

def decrypt(ciphertext: bytes, key: bytes, iv: bytes) -> str:
    """
    使用AES对称加密算法对密文进行解密，key是密钥，iv是初始化向量
    """
    cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.CBC(iv), backend=default_backend())
    decryptor = cipher.decryptor()
    return decryptor.update(ciphertext) + decryptor.finalize()

if __name__ == '__main__':
    key = b'0123456789abcdef'
    iv = b'0123456789abcdef'
    s = "Hello, World!"
    print(f"明文: {s}")
    ciphertext = encrypt(s, key, iv)
    print(f"加密后的密文: {ciphertext}")
    plaintext = decrypt(ciphertext, key, iv)
    print(f"解密后的明文: {plaintext}")

hashlib

hashlib模块是Python中一个常用的哈希算法模块，支持多种哈希算法，如MD5、SHA1、SHA224、SHA256、SHA384和SHA512等。使用该模块可以方便地实现哈希运算。

import hashlib

def sha256_encode(s: str) -> str:
    """
    使用SHA256哈希算法对字符串s进行加密
    """
    m = hashlib.sha256()
    m.update(s.encode('utf-8'))
    return m.hexdigest()

if __name__ == '__main__':
    s = "Hello, World!"
    print(f"明文: {s}")
    print(f"SHA256加密后: {sha256_encode(s)}")

pycryptodome

pycryptodome是Python中一个常用的加密模块。它是Cryptography及PyCrypto项目的继承者，可以支持多种对称和非对称加密算法，包括AES、Blowfish、RSA和DSA等。pycryptodome同样支持密码学安全伪随机数生成器、密码哈希函数和密码学证书等。使用该模块可以快速实现各种加密需求。

from Crypto.Cipher import AES

def encrypt(s: str, key: bytes, iv: bytes) -> bytes:
    """
    使用AES对称加密算法对字符串s进行加密，key是密钥，iv是初始化向量
    """
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    padded_data = s.encode() + (AES.block_size - len(s) % AES.block_size) * chr(AES.block_size - len(s) % AES.block_size)
    ciphertext = cipher.encrypt(padded_data.encode())
    return ciphertext

def decrypt(ciphertext: bytes, key: bytes, iv: bytes) -> str:
    """
    使用AES对称加密算法对密文进行解密，key是密钥，iv是初始化向量
    """
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    padded_data = cipher.decrypt(ciphertext)
    return padded_data.decode().rstrip(chr(AES.block_size - len(padded_data) % AES.block_size))

if __name__ == '__main__':
    key = b'0123456789abcdef'
    iv = b'0123456789abcdef'
    s = "Hello, World!"
    print(f"明文: {s}")
    ciphertext = encrypt(s, key, iv)
    print(f"加密后的密文: {ciphertext}")
    plaintext = decrypt(ciphertext, key, iv)
    print(f"解密后的明文: {plaintext}")

示例说明

哈希

在示例代码中，我们使用了hashlib模块中的md5()函数对字符串进行哈希运算，返回哈希值的16进制表示形式。

import hashlib

def md5_encode(s: str) -> str:
    """
    使用MD5哈希算法对字符串s进行加密
    """
    m = hashlib.md5()
    m.update(s.encode('utf-8'))
    return m.hexdigest()

if __name__ == '__main__':
    s = "Hello, World!"
    print(f"明文: {s}")
    print(f"MD5加密后: {md5_encode(s)}")

非对称加密

在示例代码中，我们使用了pycryptodome模块中的RSA和PKCS1_OAEP类实现RSA非对称加密和解密。

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

def generate_key() -> RSA.RsaKey:
    """
    生成公私钥对
    """
    key = RSA.generate(2048)
    return key

def encrypt(s: str, key: RSA.RsaKey) -> bytes:
    """
    使用公钥key进行RSA非对称加密
    """
    cipher = PKCS1_OAEP.new(key)
    return cipher.encrypt(s.encode('utf-8'))

def decrypt(ciphertext: bytes, key: RSA.RsaKey) -> str:
    """
    使用私钥key进行RSA非对称解密
    """
    cipher = PKCS1_OAEP.new(key)
    return cipher.decrypt(ciphertext).decode('utf-8')

if __name__ == '__main__':
    private_key = generate_key()
    public_key = private_key.publickey()
    s = "Hello, World!"
    print(f"明文: {s}")
    ciphertext = encrypt(s, public_key)
    print(f"加密后的密文: {ciphertext}")
    plaintext = decrypt(ciphertext, private_key)
    print(f"解密后的明文: {plaintext}")

对称加密

在示例代码中，我们使用了cryptography模块中的Fernet类实现AES对称加密和解密。

from cryptography.fernet import Fernet

def encrypt(s: str, key: bytes) -> bytes:
    """
    使用Fernet对称加密算法对字符串s进行加密，key是密钥
    """
    f = Fernet(key)
    return f.encrypt(s.encode('utf-8'))

def decrypt(ciphertext: bytes, key: bytes) -> str:
    """
    使用Fernet对称加密算法对密文进行解密，key是密钥
    """
    f = Fernet(key)
    return f.decrypt(ciphertext).decode('utf-8')

if __name__ == '__main__':
    key = Fernet.generate_key()
    s = "Hello, World!"
    print(f"明文: {s}")
    ciphertext = encrypt(s, key)
    print(f"加密后的密文: {ciphertext}")
    plaintext = decrypt(ciphertext, key)
    print(f"解密后的明文: {plaintext}")

总结

Python中有多种加密方法和模块可以用于对数据和信息进行加密，保护信息安全。在选择使用加密方法和模块时，应根据实际需求和情况选择合适的方法和模块，确保加密效率和安全性，同时注意保护密钥的安全性。

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