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今

日

雞

湯

移舟泊煙渚，日暮客愁新。

生活在信息化高度發(fā)展的時代，人們對信息安全和保密的意識也不斷提高，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸過程中往往需要對敏感數(shù)據(jù)進行加密處理，以保證數(shù)據(jù)的安全性。

本文主要介紹Base64、MD5，SHA-1，HMAC，DES/AES，RSA這幾種加密算法和python實現(xiàn)代碼示例。常用的加密方法基本都有對應(yīng)的Python庫，只需調(diào)用具體方法使用即可。

Base64位加密

最簡單的加密方式，無密鑰，只要拿到密文，就可以直接解密，一般情況下不單獨使用，可以和其他加密方式混合使用，作為一層外部包裝。

import?base64

#?要加密的字符串
str_encrypt?=?'hello！'
#?加密方法
#?轉(zhuǎn)化為byte類型
base64_encrypt?=?base64.b64encode(str_encrypt.encode())
#?將字節(jié)串轉(zhuǎn)為字符串
base64_encrypt_str?=?base64_encrypt.decode()

print("BASE64加密串:",?base64_encrypt_str,?type(base64_encrypt_str))

#解密方法
#?字符串轉(zhuǎn)為字節(jié)串
base64_decrypt?=?base64_encrypt_str.encode()
#?得到加密的字符串
str_decrypt?=?base64.b64decode(base64_decrypt).decode()
print("BASE64解密串:",?str_decrypt,?type(str_decrypt))

BASE64加密串: aGVsbG/vvIE= ?

BASE64解密串: hello！

MD5加密

MD5 信息-摘要算法（MD5 Message-Digest Algorithm），具有很高的安全性，可以產(chǎn)生出一個128位（16字節(jié)）的散列值（hash value），它對應(yīng)任何字符串都可以加密成一段唯一的固定長度的代碼，用于確保信息傳輸完整一致。目前MD5加密算法是不可逆的，當(dāng)然這種方式加密的密文也不需要解密，需要的時候直接發(fā)送原始密文就好。

Python代碼：

import?hashlib

str_encrypt?=?"hello！"
#?對要加密的字符串進行加密
hash?=?hashlib.md5(str_encrypt.encode())
hash.update(str_encrypt.encode("utf8"))
value?=?hash.digest()
#?二進制
print("二進制的字符串",?repr(value))

#?十六進制
print("十六進制的字符串",?hash.hexdigest())

二進制的字符串：b'%\xe2\n\x04\x86\xa7\xf4\xc5Y@\xfa\xc7\xd6\xdc\t_'
十六進制的字符串：25e20a0486a7f4c55940fac7d6dc095f

SHA1加密

安全哈希算法（Secure Hash Algorithm）主要適用于數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)（Digital Signature Standard DSS）里面定義的數(shù)字簽名算法（Digital Signature Algorithm DSA），SHA1基于MD5，SHA1比MD5的安全性更強。對于長度小于2^ 64位的消息，SHA1會產(chǎn)生一個160位的報文摘要。

通過散列算法可實現(xiàn)數(shù)字簽名實現(xiàn)，數(shù)字簽名的原理是將要傳送的明文通過一種函數(shù)運算（Hash）轉(zhuǎn)換成報文摘要，報文摘要加密后與明文一起傳送給接受方，接受方將接受的明文產(chǎn)生新的報文摘要與發(fā)送方的發(fā)來報文摘要解密比較，如果不一致表示明文已被篡改。

Python代碼：

import?hashlib

str_encrypt?=?"hello！"

#?對要加密的字符串進行加密
hash?=?hashlib.sha1(str_encrypt.encode())
hash.update(str_encrypt.encode("utf8"))
value?=?hash.hexdigest()

#?十六進制
print("十六進制的字符串",value)

十六進制的字符串 b8b92f40e0c5df69dcf5cdc1e327e1f87188aeb9

HMAC加密

散列信息鑒別碼（Hash Message Authentication Code）， HMAC加密算法是一種安全的基于加密hash函數(shù)和共享密鑰的消息認(rèn)證協(xié)議。

實現(xiàn)原理是用公開函數(shù)和密鑰產(chǎn)生一個固定長度的值作為認(rèn)證標(biāo)識，用這個標(biāo)識鑒別消息的完整性。

Python代碼：

import?hmac
import?hashlib

str_encrypt?=?"hello！"
key="abc"
#?第一個參數(shù)是密鑰key，第二個參數(shù)是待加密的字符串，第三個參數(shù)是hash函數(shù)

mac?=?hmac.new(key.encode(encoding="utf-8"),str_encrypt.encode("utf8"),hashlib.md5)

value=mac.hexdigest()??#?加密后字符串的十六進制格式

#?十六進制
print("十六進制的字符串",value)

十六進制的字符串 221479c27474cdf1ee245ffef26cfeee

DES加密

數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（Data Encryption Standard），屬于對稱加密算法。是一種使用密鑰加密的塊算法。接口參數(shù)有三個：Key、Data、Mode，Key為工作密鑰；Data為8個字節(jié)64位，是要被加密或被解密的數(shù)據(jù)；Mode工作方式：加密或解密。

Python代碼：

import?binascii
from?pyDes?import?des,?CBC,?PAD_PKCS5
#?需要安裝?pip?install?pyDes

#加密過程
def?des_encrypt(secret_key,s):
????iv?=?secret_key
????k?=?des(secret_key,?CBC,?iv,?pad=None,?padmode=PAD_PKCS5)
????en?=?k.encrypt(s,?padmode=PAD_PKCS5)
????return?binascii.b2a_hex(en)

#解密過程
def?des_decrypt(secret_key,?s):
????iv?=?secret_key
????k?=?des(secret_key,?CBC,?iv,?pad=None,?padmode=PAD_PKCS5)
????de?=?k.decrypt(binascii.a2b_hex(s),?padmode=PAD_PKCS5)
????return?de

secret_str?=?des_encrypt('12345678',?'hello!')
print(secret_str)

clear_str?=?des_decrypt('12345678',?secret_str)
print(clear_str)

b'7c48af7e37ecd280'?

b'hello!'

AES加密

高級加密標(biāo)準(zhǔn)（Advanced Encryption Standard），又稱Rijndael加密法，是美國聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn)。對加密快和密鑰的字節(jié)數(shù)都有一定的要求，AES密鑰長度的最少支持為128、192、256，加密塊分組長度128位。需要知道密鑰才能解密。

使用命令pip3 install pycryptodome，安裝pycryptodome

分組密碼加密中的四種模式有ECB、CBC、CFB、OFB。其中最常見的有ECB和CBC。

1、ECB模式

對明文分組，每組明文通過加密算法和密鑰位運算得到密文，之后按照順序?qū)⒂嬎闼玫拿芪倪B在一起即可，各段數(shù)據(jù)之間互不影響。

2、CBC模式（使用最多的模式）

CBC模式需要一個初始化向量iv（和密鑰長度相等的字符串），一般通過密鑰生成器獲取。

加密步驟如下：

1）首先將數(shù)據(jù)分組得到D1D2…Dn

2）第一組數(shù)據(jù)D1與初始化向量iv位運算的結(jié)果進行加密得到第一組密文C1

3）第二組數(shù)據(jù)D2與第一組的加密結(jié)果C1位運算以后的結(jié)果進行加密，得到第二組密文C2

4）之后的數(shù)據(jù)以此類推，得到Cn

5）按順序連為C1C2C3…Cn即為加密結(jié)果。

特點：

1.不容易主動攻擊,安全性好于ECB,適合傳輸長度長的報文,是SSL、IPSec的標(biāo)準(zhǔn)。每個密文塊依賴于所有的信息塊，明文消息中一個改變會影響所有密文塊

2.發(fā)送方和接收方都需要知道初始化向量

3.加密過程是串行的，無法被并行化（在解密時，從兩個鄰接的密文塊中即可得到一個平文塊。因此，解密過程可以被并行化。）

4.解密時初始化向量必須相同

Python代碼：

ECB加密模式

import?base64
from?Crypto.Cipher?import?AES

#ECB加密模式

import?base64
from?Crypto.Cipher?import?AES


#使用補0方法

#?#?需要補位，補足為16的倍數(shù)
def?add_to_16(s):
????while?len(s)?%?16?!=?0:
????????s?+=?'\0'
????return?str.encode(s)??#?返回bytes

#?密鑰長度必須為16、24或32位，分別對應(yīng)AES-128、AES-192和AES-256
key?=?'abc4567890abc458'
#?待加密文本
text?=?'hello'
#?初始化加密器
aes?=?AES.new(add_to_16(key),?AES.MODE_ECB)
#?加密
encrypted_text?=?str(base64.encodebytes(aes.encrypt(add_to_16(text))),?encoding='utf8').replace('\n',?'')
#?解密
decrypted_text?=?str(
????aes.decrypt(base64.decodebytes(bytes(encrypted_text,?encoding='utf8'))).rstrip(b'\0').decode("utf8"))

print('加密值：',?encrypted_text)
print('解密值：',?decrypted_text)

加密值：p3i7p25Ypel2X2yrFG4rCQ==
解密值：hello

CBC加密模式（一）

#CBC加密模式
import?base64
from?Crypto.Cipher?import?AES
from?urllib?import?parse

AES_SECRET_KEY?=?'helloBrook2abcde'??#?此處16|24|32個字符
IV?=?'helloBrook2abcde'?


#?padding算法

BS?=?len(AES_SECRET_KEY)

#?填充方案
pad?=?lambda?s:?s?+?(BS?-?len(s)?%?BS)?*?chr(BS?-?len(s)?%?BS)

#?解密時刪除填充的值

unpad?=?lambda?s:?s[0:-ord(s[-1:])]

def?cryptoEn(string,?key,?iv):

#?param?string:?原始數(shù)據(jù)
#?param?key:?密鑰
#?param?iv:?向

????mode?=?AES.MODE_CBC

????cipher?=?AES.new(key.encode("utf8"),mode,iv.encode("utf8"))

????encrypted?=?cipher.encrypt(bytes(pad(string),?encoding="utf8"))

????return?base64.b64encode(encrypted).decode("utf-8")


#CBC模式的解密代碼

def?cryptoDe(destring,?key,?iv):

#?param?destring:?需要解密的數(shù)據(jù)
#?param?key:?密鑰
#?param?iv:?向量

????mode?=?AES.MODE_CBC
????
????decode?=?base64.b64decode(destring)

????cipher?=?AES.new(key.encode("utf8"),mode,iv.encode("utf8"))

????decrypted?=?cipher.decrypt(decode)

????return?unpad(decrypted).decode("utf-8")


secret_str?=?cryptoEn('hello',?AES_SECRET_KEY,IV)
print(secret_str)

clear_str?=?cryptoDe(secret_str.encode("utf8"),?AES_SECRET_KEY,IV)
print(clear_str)

sqlpZ0AdaRAOQRabchzltQ==
hello

CBC加密模式（二）
import?base64
from?Crypto.Cipher?import?AES
from?urllib?import?parse

AES_SECRET_KEY?=?'helloBrook2abcde'??#?此處16|24|32個字符
IV?=?'helloBrook2abcde'?

#?padding算法
BS?=?len(AES_SECRET_KEY)
pad?=?lambda?s:?s?+?(BS?-?len(s)?%?BS)?*?chr(BS?-?len(s)?%?BS)
unpad?=?lambda?s:?s[0:-ord(s[-1:])]


class?AES_ENCRYPT(object):
????def?__init__(self):
????????self.key?=?AES_SECRET_KEY
????????self.mode?=?AES.MODE_CBC

????#?加密函數(shù)
????def?encrypt(self,?text):
????????cryptor?=?AES.new(self.key.encode("utf8"),?self.mode,?IV.encode("utf8"))
????????self.ciphertext?=?cryptor.encrypt(bytes(pad(text),?encoding="utf8"))
????????#?AES加密時候得到的字符串不一定是ascii字符集的，輸出到終端或者保存時候可能存在問題，使用base64編碼
????????return?base64.b64encode(self.ciphertext).decode("utf-8")

????#?解密函數(shù)
????def?decrypt(self,?text):
????????decode?=?base64.b64decode(text)
????????cryptor?=?AES.new(self.key.encode("utf8"),?self.mode,?IV.encode("utf8"))
????????plain_text?=?cryptor.decrypt(decode)
????????return?unpad(plain_text).decode("utf-8")


if?__name__?==?'__main__':
????aes_encrypt?=?AES_ENCRYPT()
????text?=?"Python"
????e?=?aes_encrypt.encrypt(text)
????d?=?aes_encrypt.decrypt(e)
????print(text)
????print(e)
????print(d)
待加密字符串：Python
加密值：X09JC6IqnsDFp9b9C57cUA==
解密值：Python
如果字符串包含中文，先對文本轉(zhuǎn)ascii碼，將支持中文加密
text?=?base64.b64encode(text.encode('utf-8')).decode('ascii')