加密算法分類

對(duì)稱加密算法：

對(duì)稱加密采用了對(duì)稱密碼編碼技術(shù)，它的特點(diǎn)是文件加密和解密使用相同的密鑰

發(fā)送方和接收方需要持有同一把密鑰，發(fā)送消息和接收消息均使用該密鑰。

相對(duì)于非對(duì)稱加密，對(duì)稱加密具有更高的加解密速度，但雙方都需要事先知道密鑰，密鑰在傳輸過程中可能會(huì)被竊取，因此安全性沒有非對(duì)稱加密高。

常見的對(duì)稱加密算法：DES，AES，3DES等等

非對(duì)稱加密算法：

文件加密需要公開密鑰（publickey）和私有密鑰（privatekey）。

接收方在發(fā)送消息前需要事先生成公鑰和私鑰，然后將公鑰發(fā)送給發(fā)送方。發(fā)送放收到公鑰后，將待發(fā)送數(shù)據(jù)用公鑰加密，發(fā)送給接收方。接收到收到數(shù)據(jù)后，用私鑰解密。

在這個(gè)過程中，公鑰負(fù)責(zé)加密，私鑰負(fù)責(zé)解密，數(shù)據(jù)在傳輸過程中即使被截獲，攻擊者由于沒有私鑰，因此也無法破解。

非對(duì)稱加密算法的加解密速度低于對(duì)稱加密算法，但是安全性更高。

非對(duì)稱加密算法：RSA、DSA、ECC等算法

消息摘要算法：

消息摘要算法可以驗(yàn)證信息是否被篡改。

在數(shù)據(jù)發(fā)送前，首先使用消息摘要算法生成該數(shù)據(jù)的簽名，然后簽名和數(shù)據(jù)一同發(fā)送給接收者。

接收者收到數(shù)據(jù)后，對(duì)收到的數(shù)據(jù)采用消息摘要算法獲得簽名，最后比較簽名是否一致，以此來判斷數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否發(fā)生修改。

基礎(chǔ)知識(shí)掃盲

對(duì)稱加密

對(duì)稱密鑰加密 ， 又叫私鑰加密。即信息發(fā)送的方和接受方用一個(gè)密鑰去加密和揭秘?cái)?shù)據(jù)。 最大的優(yōu)勢是 加解密速度快，適合對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行加密， 對(duì)稱加密的缺點(diǎn)是密鑰的管理和分配， 換句話說就是 如何把密鑰發(fā)送到需要解密你的消息的人手里的問題。在發(fā)送密鑰的過程中， 密鑰有很大的風(fēng)險(xiǎn)被黑客攔截。 現(xiàn)實(shí)中的做法是將對(duì)稱加密的密鑰進(jìn)行非對(duì)稱加密然后傳給需要他的人。

非對(duì)稱加密

非對(duì)稱加密系統(tǒng)， 又稱公鑰密鑰加密。 非對(duì)稱加密為數(shù)據(jù)的加密與解密提供了一種非常安全的方式。她使用了一對(duì)密鑰， 私鑰和公鑰。 私鑰只能有一方安全保管， 不能外泄， 而公鑰可以發(fā)給任何請(qǐng)求她的人。非對(duì)稱加密使用這對(duì)密鑰中的一個(gè)進(jìn)行加密， 而解密卻需要一個(gè)另外一個(gè)密鑰。 比如你去銀行 你向銀行請(qǐng)求公鑰，銀行將公鑰發(fā)給你，你使用公鑰對(duì)消息加密，那么只有私鑰的持有人–銀行才能對(duì)你的消息解密。 與對(duì)稱加密的不同之處是， 銀行不需要將私鑰通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。因此安全性大大提高。 目前最常用的非對(duì)稱加密算法是RSA算法。公鑰機(jī)制靈活，但加密和解密速度卻比對(duì)稱密鑰加密慢得多。 公鑰機(jī)制靈活， 但是加密和解密速度卻要比堆成加密慢很多。

1） Alice需要在銀行的網(wǎng)站做一筆交易，她的瀏覽器首先生成了一個(gè)隨機(jī)數(shù)作為對(duì)稱密鑰。（2） Alice的瀏覽器向銀行的網(wǎng)站請(qǐng)求公鑰。（3） 銀行將公鑰發(fā)送給Alice。（4） Alice的瀏覽器使用銀行的公鑰將自己的對(duì)稱密鑰加密。（5） Alice的瀏覽器將加密后的對(duì)稱密鑰發(fā)送給銀行。（6） 銀行使用私鑰解密得到Alice瀏覽器的對(duì)稱密鑰。（7） Alice與銀行可以使用對(duì)稱密鑰來對(duì)溝通的內(nèi)容進(jìn)行加密與解密了。

總結(jié)

（1） 對(duì)稱加密加密與解密使用的是同樣的密鑰，所以速度快，但由于需要將密鑰在網(wǎng)絡(luò)傳輸，所以安全性不高。（2） 非對(duì)稱加密使用了一對(duì)密鑰，公鑰與私鑰，所以安全性高，但加密與解密速度慢。（3） 解決的辦法是將對(duì)稱加密的密鑰使用非對(duì)稱加密的公鑰進(jìn)行加密，然后發(fā)送出去，接收方使用私鑰進(jìn)行解密得到對(duì)稱加密的密鑰，然后雙方可以使用對(duì)稱加密來進(jìn)行溝通。

python中加密的注意點(diǎn)

我們所說的加密方式，都是對(duì)二進(jìn)制編碼的格式進(jìn)行加密的，對(duì)應(yīng)到Python中，則是我們的Bytes。

所以當(dāng)我們在Python中進(jìn)行加密操作的時(shí)候，要確保我們操作的是Bytes，否則就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

將字符串和Bytes互相轉(zhuǎn)換可以使用encode()和decode()方法。

Base64

Base64是一種用64個(gè)字符來表示任意二進(jìn)制數(shù)據(jù)的方法。

Base64編碼可以稱為密碼學(xué)的基石?？梢詫⑷我獾亩M(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行Base64編碼。所有的數(shù)據(jù)都能被編碼為并只用65個(gè)字符就能表示的文本文件。（ 65字符：A~Z a~z 0~9 + / = ）編碼后的數(shù)據(jù)~=編碼前數(shù)據(jù)的4/3，會(huì)大1/3左右。

原理

1.將所有字符轉(zhuǎn)化為ASCII碼。 2.將ASCII碼轉(zhuǎn)化為8位二進(jìn)制 。 3.將二進(jìn)制3個(gè)歸成一組(不足3個(gè)在后邊補(bǔ)0)共24位，再拆分成4組，每組6位。 4.統(tǒng)一在6位二進(jìn)制前補(bǔ)兩個(gè)0湊足8位。 5.將補(bǔ)0后的二進(jìn)制轉(zhuǎn)為十進(jìn)制。 6.從Base64編碼表獲取十進(jìn)制對(duì)應(yīng)的Base64編碼。

說明

轉(zhuǎn)換的時(shí)候，將三個(gè)byte的數(shù)據(jù)，先后放入一個(gè)24bit的緩沖區(qū)中，先來的byte占高位。數(shù)據(jù)不足3byte的話，于緩沖區(qū)中剩下的bit用0補(bǔ)足。然后，每次取出6個(gè)bit，按照其值選擇查表選擇對(duì)應(yīng)的字符作為編碼后的輸出。不斷進(jìn)行，直到全部輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成。如果最后剩下兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)，在編碼結(jié)果后加1個(gè)“=”。如果最后剩下一個(gè)輸入數(shù)據(jù)，編碼結(jié)果后加2個(gè)“=”。如果沒有剩下任何數(shù)據(jù)，就什么都不要加，這樣才可以保證資料還原的正確性。 Base64加密與解密

注意：

1.用于base64編碼的，要么是ASCII包含的字符，要么是二進(jìn)制數(shù)據(jù) 2.base64 是對(duì)稱加密

import base64

s = 'hello, world'
s = "你好"
# 加密
bs = base64.b64encode(s.encode("utf8"))
print(bs)

# 解密
decode = base64.b64decode(bs)
print(decode)
print(decode.decode("utf8"))

MD5

message-digest algorithm 5（信息-摘要算法）。經(jīng)常說的“MD5加密”，就是信息摘要算法。

md5，其實(shí)就是一種算法?？梢詫⒁粋€(gè)字符串，或文件，或壓縮包，執(zhí)行md5后，就可以生成一個(gè)固定長度為128bit的串。這個(gè)串，基本上是唯一的。

說明

壓縮性：任意長度的數(shù)據(jù)，算出的MD5值長度都是固定的。容易計(jì)算：從原數(shù)據(jù)計(jì)算出MD5值很容易?？剐薷男裕簩?duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行任何改動(dòng)，哪怕只修改1個(gè)字節(jié)，所得到的MD5值都有很大區(qū)別。強(qiáng)抗碰撞：已知原數(shù)據(jù)和其MD5值，想找到一個(gè)具有相同MD5值的數(shù)據(jù)（即偽造數(shù)據(jù)）是非常困難的。不可逆性：每個(gè)人都有不同的指紋，看到這個(gè)人，可以得出他的指紋等信息，并且唯一對(duì)應(yīng)，但你只看一個(gè)指紋，是不可能看到或讀到這個(gè)人的長相或身份等信息。

MD5加密與解密

由于MD5模塊在python3中被移除，在python3中使用hashlib模塊進(jìn)行md5操作

import hashlib
# 待加密信息
str = '這是一個(gè)測試'
# 創(chuàng)建md5對(duì)象
hl = hashlib.md5()
# 此處必須聲明encode
# 若寫法為hl.update(str) 報(bào)錯(cuò)為： Unicode-objects must be encoded before hashing
hl.update(str.encode(encoding='utf-8'))
print('MD5加密前為 ：' + str)
print('MD5加密后為 ：' + hl.hexdigest())

輸出結(jié)果

MD5加密前為 ：這是一個(gè)測試 MD5加密后為 ：cfca700b9e09cf664f3ae80733274d9f md5的長度，默認(rèn)為128bit，也就是128個(gè)0和1的二進(jìn)制串。這樣表達(dá)是很不友好的。所以將二進(jìn)制轉(zhuǎn)成了16進(jìn)制，每4個(gè)bit表示一個(gè)16進(jìn)制，所以128/4 = 32 換成16進(jìn)制表示后，為32位了。

為什么網(wǎng)上還有md5是16位的呢？

其實(shí)16位的長度，是從32位md5值來的。是將32位md5去掉前八位，去掉后八位得到的。

DES

介紹PyCrypto

PyCrypto是 Python 中密碼學(xué)方面最有名的第三方軟件包，提供了許多加密算法的使用?？上У氖牵拈_發(fā)工作于2012年就已停止。

幸運(yùn)的是，有一個(gè)該項(xiàng)目的分支PyCrytodome 取代了 PyCrypto 。

安裝與導(dǎo)入

安裝之前需要先安裝Microsoft Visual c++ 2015。

在Linux上安裝，可以使用以下 pip 命令：

pip install pycryptodome

導(dǎo)入：

import Crypto

在Windows 系統(tǒng)上安裝則稍有不同：

pip install pycryptodomex

導(dǎo)入：

import Cryptodome

DES介紹

DES算法為密碼體制中的對(duì)稱密碼體制，又被稱為美國數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)。 DES是一個(gè)分組加密算法，典型的DES以64位為分組對(duì)數(shù)據(jù)加密，加密和解密用的是同一個(gè)算法。 DES算法的入口參數(shù)有三個(gè)：Key、Data、Mode。其中Key為7個(gè)字節(jié)共56位，是DES算法的工作密鑰；Data為8個(gè)字節(jié)64位，是要被加密或被解密的數(shù)據(jù)；Mode為DES的工作方式,有兩種:加密或解密。密鑰長64位，密鑰事實(shí)上是56位參與DES運(yùn)算（第8、16、24、32、40、48、56、64位是校驗(yàn)位，使得每個(gè)密鑰都有奇數(shù)個(gè)1），分組后的明文組和56位的密鑰按位替代或交換的方法形成密文組。

加密原理

DES 使用一個(gè) 56 位的密鑰以及附加的 8 位奇偶校驗(yàn)位，產(chǎn)生最大 64 位的分組大小。這是一個(gè)迭代的分組密碼，使用稱為 Feistel 的技術(shù)，其中將加密的文本塊分成兩半。使用子密鑰對(duì)其中一半應(yīng)用循環(huán)功能，然后將輸出與另一半進(jìn)行“異或”運(yùn)算；接著交換這兩半，這一過程會(huì)繼續(xù)下去，但最后一個(gè)循環(huán)不交換。DES 使用 16 個(gè)循環(huán)，使用異或，置換，代換，移位操作四種基本運(yùn)算。

算法步驟

1）初始置換

其功能是把輸入的64位數(shù)據(jù)塊按位重新組合,并把輸出分為L0、R0兩部分,每部分各長3 2位,其置換規(guī)則為將輸入的第58位換到第一位,第50位換到第2位……依此類推,最后一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出后的兩部分，L0是輸出的左32位,R0是右32位,例:設(shè)置換前的輸入值為D1D2D3……D64,則經(jīng)過初始置換后的結(jié)果為:L0=D58D50……D8;R0=D57D49……D7。

其置換規(guī)則見下表：

58,50,42,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4, 62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8, 57,49,41,33,25,17,9,1,59,51,43,35,27,19,11,3, 61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,23,15,7,

2）逆置換

經(jīng)過16次迭代運(yùn)算后,得到L16、R16,將此作為輸入,進(jìn)行逆置換,逆置換正好是初始置換的逆運(yùn)算，由此即得到密文輸出。此算法是對(duì)稱加密算法體系中的代表,在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中廣泛使用.

DES加密與解密

# 導(dǎo)入DES模塊
from Cryptodome.Cipher import DES
import binascii

# 這是密鑰
key = b'abcdefgh'
# 需要去生成一個(gè)DES對(duì)象
des = DES.new(key, DES.MODE_ECB)
# 需要加密的數(shù)據(jù)
text = 'python spider!'
text = text + (8 - (len(text) % 8)) * '='

# 加密的過程
encrypto_text = des.encrypt(text.encode())
encrypto_text = binascii.b2a_hex(encrypto_text)
print(encrypto_text)

3DES

3DES（或稱為Triple DES）是三重?cái)?shù)據(jù)加密算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）塊密碼的通稱。它相當(dāng)于是對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊應(yīng)用三次DES加密算法。

由于計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的增強(qiáng)，原版DES密碼的密鑰長度變得容易被暴力破解。3DES即是設(shè)計(jì)用來提供一種相對(duì)簡單的方法，即通過增加DES的密鑰長度來避免類似的攻擊，而不是設(shè)計(jì)一種全新的塊密碼算法。

3DES（即Triple DES）是DES向AES過渡的加密算法（1999年，NIST將3-DES指定為過渡的加密標(biāo)準(zhǔn)），加密算法，其具體實(shí)現(xiàn)如下：設(shè)Ek()和Dk()代表DES算法的加密和解密過程，K代表DES算法使用的密鑰，M代表明文，C代表密文，這樣：

3DES加密過程為：C=Ek3(Dk2(Ek1(M)))

3DES解密過程為：M=Dk1(EK2(Dk3(C)))

AES

高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（英語：Advanced Encryption Standard，縮寫：AES），在密碼學(xué)中又稱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)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用來替代原先的DES，已經(jīng)被多方分析且廣為全世界所使用。經(jīng)過五年的甄選流程，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）于2001年11月26日發(fā)布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成為有效的標(biāo)準(zhǔn)。2006年，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)已然成為對(duì)稱密鑰加密中最流行的算法之一。

AES在軟件及硬件上都能快速地加解密，相對(duì)來說較易于實(shí)作，且只需要很少的存儲(chǔ)器。作為一個(gè)新的加密標(biāo)準(zhǔn)，目前正被部署應(yīng)用到更廣大的范圍。

特點(diǎn)

抵抗所有已知的攻擊。在多個(gè)平臺(tái)上速度快，編碼緊湊。設(shè)計(jì)簡單。

AES加密與解碼

AES為分組密碼，分組密碼也就是把明文分成一組一組的，每組長度相等，每次加密一組數(shù)據(jù)，直到加密完整個(gè)明文。在AES標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，分組長度只能是128位，也就是說，每個(gè)分組為16個(gè)字節(jié)（每個(gè)字節(jié)8位）。密鑰的長度可以使用128位、192位或256位。密鑰的長度不同，推薦加密輪數(shù)也不同。

一般常用的是128位

from Cryptodome.Cipher import AES
from Cryptodome import Random

from binascii import a2b_hex

# 要加密的明文
data = '南來北往'
# 密鑰key必須為 16（AES-128）， 24（AES-192）， 32（AES-256）
key = b'this is a 16 key'
# 生成長度等于AES 塊大小的不可重復(fù)的密鑰向量
iv = Random.new().read(AES.block_size)
print(iv)
# 使用 key 和iv 初始化AES 對(duì)象， 使用MODE_CFB模式
mycipher = AES.new(key, AES.MODE_CFB, iv)
print(mycipher)
# 加密的明文長度必須為16的倍數(shù)， 如果長度不為16的倍數(shù)， 則需要補(bǔ)足為16的倍數(shù)
# 將iv(密鑰向量)加到加密的密鑰開頭， 一起傳輸
ciptext = iv + mycipher.encrypt(data.encode())
# 解密的話需要用key 和iv 生成的AES對(duì)象
print(ciptext)
mydecrypt = AES.new(key, AES.MODE_CFB, ciptext[:16])
# 使用新生成的AES 對(duì)象， 將加密的密鑰解密
decrytext = mydecrypt.decrypt(ciptext[16:])
print(decrytext.decode())

RSA

RSA加密算法是一種非對(duì)稱加密算法。在公開密鑰加密和電子商業(yè)中RSA被廣泛使用。

該算法基于一個(gè)十分簡單的數(shù)論事實(shí)：將兩個(gè)大素?cái)?shù)相乘十分容易，但那時(shí)想要對(duì)其乘積進(jìn)行因式分解卻極其困難，因此可以將乘積公開作為加密密鑰，即公鑰，而兩個(gè)大素?cái)?shù)組合成私鑰。公鑰是可發(fā)布的供任何人使用，私鑰則為自己所有，供解密之用。

非對(duì)稱加密

典型的如RSA等，常見方法，使用openssl ,keytools等工具生成一對(duì)公私鑰對(duì)，使用被公鑰加密的數(shù)據(jù)可以使用私鑰來解密，反之亦然（被私鑰加密的數(shù)據(jù)也可以被公鑰解密) 。

在實(shí)際使用中私鑰一般保存在發(fā)布者手中，是私有的不對(duì)外公開的，只將公鑰對(duì)外公布，就能實(shí)現(xiàn)只有私鑰的持有者才能將數(shù)據(jù)解密的方法。 這種加密方式安全系數(shù)很高，因?yàn)樗挥脤⒔饷艿拿荑€進(jìn)行傳遞，從而沒有密鑰在傳遞過程中被截獲的風(fēng)險(xiǎn)，而破解密文幾乎又是不可能的。

但是算法的效率低，所以常用于很重要數(shù)據(jù)的加密，常和對(duì)稱配合使用，使用非對(duì)稱加密的密鑰去加密對(duì)稱加密的密鑰。

RSA加密與解密

首先我們需要安裝一個(gè)rsa模塊：

pip install rsa

而且，因?yàn)镽SA加密算法的特性，RSA的公鑰私鑰都是10進(jìn)制的，但公鑰的值常常保存為16進(jìn)制的格式，所以需要將其用int()方法轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制格式。

import rsa
import binascii

# 使用網(wǎng)頁中獲得的n和e值，將明文加密
def rsa_encrypt(rsa_n, rsa_e, message):
 # 用n值和e值生成公鑰
 key = rsa.PublicKey(rsa_n, rsa_e)
 # 用公鑰把明文加密
 message = rsa.encrypt(message.encode(), key)
 # 轉(zhuǎn)化成常用的可讀性高的十六進(jìn)制
 message = binascii.b2a_hex(message)
 # 將加密結(jié)果轉(zhuǎn)化回字符串并返回
 return message.decode()

# RSA的公鑰有兩個(gè)值n和e，我們在網(wǎng)站中獲得的公鑰一般就是這樣的兩個(gè)值。
# n常常為長度為256的十六進(jìn)制字符串
# e常常為十六進(jìn)制‘10001'
pubkey_n = '8d7e6949d411ce14d7d233d7160f5b2cc753930caba4d5ad24f923a505253b9c39b09a059732250e56c594d735077cfcb0c3508e9f544f101bdf7e97fe1b0d97f273468264b8b24caaa2a90cd9708a417c51cf8ba35444d37c514a0490441a773ccb121034f29748763c6c4f76eb0303559c57071fd89234d140c8bb965f9725'
pubkey_e = '10001'
# 需要將十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制
rsa_n = int(pubkey_n, 16)
rsa_e = int(pubkey_e, 16)
# 要加密的明文
message = '南北今天很忙'

print("公鑰n值長度：", len(pubkey_n))
print(rsa_encrypt(rsa_n, rsa_e, message))

運(yùn)行結(jié)果：

公鑰n值長度： 256
480f302eed822c8250256511ddeb017fcb28949cc05739ae66440eecc4ab76e7a7b2f1df398aefdfef2b9bfce6d6152bf6cc1552a0ed8bebee9e094a7ce9a52622487a6412632144787aa81f6ec9b96be95890c4c28a31b3e8d9ea430080d79297c5d75cd11df04df6e71b237511164399d72ccb2f4c34022b1ea7b76189a56e

總結(jié)

以上所述是小編給大家介紹的python實(shí)現(xiàn)加密的方式總結(jié)，希望對(duì)大家有所幫助，如果大家有任何疑問請(qǐng)給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持！如果你覺得本文對(duì)你有幫助，歡迎轉(zhuǎn)載，煩請(qǐng)注明出處，謝謝！

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