深入挖掘Python自定義加密算法的設計與實現(xiàn)
在正式編寫各種加解密前，我們先寫個小案例，如下。
基礎加解密-源碼
# 加密
def encode():
source01 = '樂茵'
for c in source01:
ascii01 = ord(c)
ascii01 += 1
print(chr(ascii01), end='')
# 解密
def decode():
source02 = '乑茶'
for c in source02:
ascii01 = ord(c)
ascii01 -= 1
print(chr(ascii01), end='')
if __name__ == '__main__':
# encode()
decode()基礎加解密-源碼解析
這段代碼包含兩個函數(shù)：encode() 和 decode()，以及一個主程序入口
encode() 函數(shù)
這個函數(shù)的作用是對字符串 "樂茵" 進行加密。加密的方法是將每個字符的 ASCII 碼值加 1，然后將新的 ASCII 碼值轉換回字符。
定義一個字符串 source01，值為 "樂茵"。
使用 for 循環(huán)遍歷 source01 中的每個字符 c。
使用 ord() 函數(shù)獲取字符 c 的 ASCII 碼值，將其賦值給 ascii01。
將 ascii01 的值加 1。
使用 chr() 函數(shù)將新的 ASCII 碼值轉換回字符，并打印出來。注意這里使用 end='' 參數(shù)，使得打印結果不換行。
decode() 函數(shù)
這個函數(shù)的作用是對字符串 "乑茶" 進行解密。解密的方法是將每個字符的 ASCII 碼值減 1，然后將新的 ASCII 碼值轉換回字符。
定義一個字符串 source02，值為 "乑茶"。
使用 for 循環(huán)遍歷 source02 中的每個字符 c。
使用 ord() 函數(shù)獲取字符 c 的 ASCII 碼值，將其賦值給 ascii01。
將 ascii01 的值減 1。
使用 chr() 函數(shù)將新的 ASCII 碼值轉換回字符，并打印出來。注意這里使用 end='' 參數(shù)，使得打印結果不換行。
主程序入口
在主程序入口中，調用 decode() 函數(shù)進行解密操作。如果需要加密，可以取消 encode() 函數(shù)前的注釋，然后注釋掉 decode() 函數(shù)的調用。
這段代碼的主要作用是演示了一個簡單的字符加密和解密方法，即將每個字符的 ASCII 碼值加 1 或減 1。這種方法非常簡單，但安全性較低，不適用于實際的安全需求。
base64加解密-源碼
# base64加密
import base64
# 二進制與十六進制完全等價在計算機中，每四個二進制位等于一個十六進制位
source = 'echo'
print(base64.b64encode(source.encode()))
# base64解密
source = 'ZWNobw=='
print(base64.b64decode(source.encode()))
def decode():
de_source = 'ZWNobw=='
print(base64.b64decode(de_source).decode())
# 對文件進行編碼
def file_encode():
with open('文件引用/index.png', 'rb') as file:
data = file.read()
print(base64.b64encode(data).decode())
# 對base64還原成文件
def file_decode():
file_source = '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'
data = base64.b64decode(file_source)
with open('文件引用/index_1.png', 'wb') as file:
file.write(data)
if __name__ == '__main__':
# file_encode()
file_decode()base64加解密-源碼解析
這段代碼主要演示了如何使用Python的base64庫進行編碼和解碼操作
base64編碼部分
import base64 source = 'echo' print(base64.b64encode(source.encode()))
導入base64庫。
定義一個字符串source，值為'echo'。
使用base64.b64encode()函數(shù)對字符串進行編碼。注意，b64encode需要接收字節(jié)類型的數(shù)據(jù)，所以使用source.encode()將字符串轉換為字節(jié)。
打印編碼后的結果。
base64解碼部分
source = 'ZWNobw==' print(base64.b64decode(source.encode()))
定義一個字符串source，值為'ZWNobw=='，這是'echo'的base64編碼結果。
使用base64.b64decode()函數(shù)對字符串進行解碼。同樣地，需要先將字符串轉換為字節(jié)。
打印解碼后的結果。
decode函數(shù)
def decode():
de_source = 'ZWNobw=='
print(base64.b64decode(de_source).decode())
這個函數(shù)與上面的解碼部分功能相同，但將解碼后的字節(jié)數(shù)據(jù)再轉換回字符串并打印。
file_encode函數(shù)
def file_encode():
with open('文件引用/index.png', 'rb') as file:
data = file.read()
print(base64.b64encode(data).decode())
打開一個名為'文件引用/index.png'的文件，并以二進制模式讀取。
讀取文件內容到data變量。
對文件內容進行base64編碼，并打印編碼后的結果。
file_decode函數(shù)
def file_decode():
file_source = 'iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAA...'
data = base64.b64decode(file_source)
with open('文件引用/index_1.png', 'wb') as file:
file.write(data)
定義一個字符串file_source，值為一個很長的base64編碼字符串（這里省略了部分內容）。
對該字符串進行base64解碼，得到原始的二進制數(shù)據(jù)。
打開一個名為'文件引用/index_1.png'的文件，并以二進制模式寫入。
將解碼后的二進制數(shù)據(jù)寫入文件。
主程序入口
if __name__ == '__main__':
# encode()
decode()
# file_encode()
file_decode()
主程序入口部分注釋了encode()和file_encode()函數(shù)，只執(zhí)行了decode()和file_decode()函數(shù)。如果需要執(zhí)行編碼操作，可以取消相應函數(shù)的注釋。
總結：這段代碼主要演示了如何使用Python的base64庫對字符串和文件進行編碼和解碼操作。
AES加解密-源碼
from Crypto.Cipher import AES
from binascii import b2a_hex
from binascii import a2b_hex
# AES加密
source = 'kfc-v50'
# 第一步，補足16位
# 如果source不足16位的倍數(shù)就用空格補足16位
if len(source.encode('utf-8')) % 16:
add = 16 - (len(source.encode('utf-8')) % 16)
else:
add = 0
source = source + ('\0' * add)
print(source)
# 第二步，定義密鑰
# 定義偏移量，必須是16，24，32位
key = 'today-is-thursday-kfc-permit-v50'.encode()
mode = AES.MODE_CBC
iv = b'1234567890ABCDEF'
cryptos = AES.new(key, mode, iv)
cipher = b2a_hex(cryptos.encrypt(source.encode()))
print(cipher.decode())
# AES解密
# cipher = '加密密文'
key = 'today-is-thursday-kfc-permit-v50'.encode()
mode = AES.MODE_CBC
iv = b'1234567890ABCDEF'
cryptos = AES.new(key, mode, iv)
dest = cryptos.decrypt(a2b_hex(cipher))
print(dest.decode().rstrip('\0'))AES加解密-源碼解析
這段代碼使用了Python的pycryptodome庫來實現(xiàn)AES加密和解密。以下是對代碼的詳細分析：
導入模塊
from Crypto.Cipher import AES from binascii import b2a_hex, a2b_hex
Crypto.Cipher.AES：提供了AES加密算法的實現(xiàn)。
binascii.b2a_hex 和 binascii.a2b_hex：用于在二進制數(shù)據(jù)和十六進制字符串之間進行轉換。
AES加密部分
1. 數(shù)據(jù)預處理（填充）
source = 'kfc-v50'
if len(source.encode('utf-8')) % 16:
add = 16 - (len(source.encode('utf-8')) % 16)
else:
add = 0
source = source + ('\0' * add)
print(source)
目的：確保明文長度是16字節(jié)的倍數(shù)，因為AES是分組加密算法，要求數(shù)據(jù)長度必須是塊大?。?6字節(jié)）的倍數(shù)。
步驟：
計算source字符串的字節(jié)長度。
判斷是否需要填充（即長度是否為16的倍數(shù)）。
如果需要，計算需要填充的字節(jié)數(shù)，并用\0（空字符）進行填充。
輸出：填充后的字符串，例如'kfc-v50\0\0\0\0\0\0\0\0\0'。
2. 定義密鑰和初始化向量（IV）
key = 'today-is-thursday-kfc-permit-v50'.encode() mode = AES.MODE_CBC iv = b'1234567890ABCDEF'
密鑰（Key）：必須是16、24或32字節(jié)長。這里使用的是32字節(jié)（256位）的密鑰。
模式（Mode）：使用CBC（Cipher Block Chaining）模式，這是最常見的AES加密模式之一。
初始化向量（IV）：16字節(jié)長，用于CBC模式中增加加密的隨機性。IV應該是隨機生成的，但在示例中使用了固定的值。
3. 加密過程
cryptos = AES.new(key, mode, iv) cipher = b2a_hex(cryptos.encrypt(source.encode())) print(cipher.decode())
創(chuàng)建AES加密對象：使用指定的密鑰、模式和IV初始化AES加密器。
加密：將填充后的明文字符串編碼為字節(jié)并進行加密。
轉換：將加密后的二進制數(shù)據(jù)轉換為十六進制字符串，便于顯示和存儲。
輸出：加密后的十六進制字符串，例如'e3b0c44298fc1c14...'。
AES解密部分
1. 定義密鑰和IV
key = 'today-is-thursday-kfc-permit-v50'.encode() mode = AES.MODE_CBC iv = b'1234567890ABCDEF'
解密時使用的密鑰、模式和IV必須與加密時完全相同。
2. 解密過程
cryptos = AES.new(key, mode, iv)
dest = cryptos.decrypt(a2b_hex(cipher))
print(dest.decode().rstrip('\0'))
創(chuàng)建AES解密對象：同樣使用指定的密鑰、模式和IV初始化AES解密器。
解密：將十六進制字符串轉換回二進制數(shù)據(jù)并進行解密。
去除填充：解密后的數(shù)據(jù)可能包含填充字符\0，使用rstrip('\0')去除這些字符，恢復原始明文。
輸出：解密后的原始字符串，例如'kfc-v50'。
注意事項
安全性：
固定IV：在實際應用中，IV應該是隨機生成的，并且每次加密時都不同。使用固定的IV會降低加密的安全性，特別是在處理大量數(shù)據(jù)時。
密鑰管理：確保密鑰的安全存儲和管理，避免泄露。
填充方式：
示例中使用了\0進行填充，這種方式簡單但不夠通用。推薦使用標準的填充方案，如PKCS7填充，以確保兼容性和安全性。
異常處理：
代碼中沒有包含異常處理機制。在實際應用中，應添加適當?shù)腻e誤處理，以應對可能的異常情況（例如解密失敗、數(shù)據(jù)格式錯誤等）。
依賴庫：
確保安裝了pycryptodome庫，可以使用以下命令安裝：
pip install pycryptodome
總結
這段代碼展示了如何使用Python的pycryptodome庫進行AES加密和解密操作。通過填充明文、定義密鑰和IV、執(zhí)行加密和解密步驟，實現(xiàn)了對稱加密的基本流程。然而，在實際應用中，需要注意提高安全性和健壯性，例如使用隨機IV、采用標準填充方案以及添加異常處理。
RSA加解密—源碼
from binascii import b2a_hex
from binascii import a2b_hex
import rsa
# 第一步，生成RSA公和私鑰
pub, priv = rsa.newkeys(256)
# print(pub, priv)
# 第二步，公鑰加密
encrypt = rsa.encrypt('leyinsec'.encode(), pub)
enstr = b2a_hex(encrypt).decode()
# print(enstr)
# 第三步，私鑰解密
# decrypt = rsa.decrypt(encrypt, priv)
decrypt = rsa.decrypt(a2b_hex(enstr), priv)
print(decrypt.decode())RSA加解密—源碼解析
這段代碼使用了Python的rsa庫和binascii庫來實現(xiàn)RSA公鑰加密和私鑰解密的過程
1. 導入庫
from binascii import b2a_hex from binascii import a2b_hex import rsa
binascii庫用于在二進制和ASCII編碼之間轉換數(shù)據(jù)。
rsa庫用于實現(xiàn)RSA加密和解密。
2. 生成RSA公鑰和私鑰
pub, priv = rsa.newkeys(256)
使用rsa.newkeys()函數(shù)生成一對RSA公鑰和私鑰。
參數(shù)256表示密鑰的長度為256位。這是一個相對較短的密鑰長度，對于現(xiàn)代安全標準來說可能不夠安全。通常建議使用至少3072位的密鑰長度。
3. 公鑰加密
encrypt = rsa.encrypt('leyinsec'.encode(), pub)
enstr = b2a_hex(encrypt).decode()
使用公鑰pub對字符串'leyinsec'進行加密。注意，rsa.encrypt()函數(shù)需要字節(jié)類型的輸入，所以使用.encode()將字符串轉換為字節(jié)。
加密后的數(shù)據(jù)是二進制格式，為了方便顯示或存儲，使用b2a_hex()函數(shù)將其轉換為十六進制字符串。
4. 私鑰解密
decrypt = rsa.decrypt(a2b_hex(enstr), priv) print(decrypt.decode())
使用私鑰priv對加密后的數(shù)據(jù)進行解密。由于加密后的數(shù)據(jù)是以十六進制字符串形式存儲的，所以首先使用a2b_hex()函數(shù)將其轉換回二進制格式。
解密后的數(shù)據(jù)是字節(jié)類型，使用.decode()將其轉換回字符串并打印出來。
注意事項
密鑰長度：如上所述，256位的RSA密鑰長度相對較短，可能不夠安全。建議使用更長的密鑰長度，如3072位或更長。
填充方案：RSA加密通常使用某種填充方案（如PKCS#1 v1.5或OAEP）。在上述代碼中，沒有明確指定填充方案，因此rsa庫可能會使用默認的填充方案。在實際應用中，建議明確指定填充方案以確保安全性。
錯誤處理：上述代碼沒有包含任何錯誤處理邏輯。在實際應用中，應該添加適當?shù)腻e誤處理來捕獲和處理可能發(fā)生的異常，如解密失敗、無效的輸入等。
安全性：RSA加密雖然強大，但也有其局限性。它主要用于加密小量數(shù)據(jù)或用于安全地交換對稱加密密鑰。對于大量數(shù)據(jù)的加密，通常建議使用對稱加密算法，如AES，并使用RSA來安全地交換對稱密鑰。
以上就是深入挖掘Python自定義加密算法的設計與實現(xiàn)的詳細內容，更多關于Python自定義加密算法的資料請關注腳本之家其它相關文章！
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