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Python的加密模塊之hashlib 與 base64詳解及常用加密方法

 更新時(shí)間:2023年02月24日 09:41:31   作者:寫給所有的程序猿  
我們來(lái)學(xué)習(xí)一下 Python 中的加密模塊,加密模塊在工作中被廣泛應(yīng)用,比如數(shù)據(jù)的傳入 不希望被捕獲,通過(guò)把數(shù)據(jù)加密。這樣即使被捕獲也無(wú)法獲取到數(shù)據(jù)的真實(shí)信息,今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)一下關(guān)于加密的方法,感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧

我們來(lái)學(xué)習(xí)一下 Python 中的加密模塊,加密模塊在工作中被廣泛應(yīng)用。比如數(shù)據(jù)的傳入 不希望被捕獲,通過(guò)把數(shù)據(jù)加密。這樣即使被捕獲也無(wú)法獲取到數(shù)據(jù)的真實(shí)信息,今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)一下關(guān)于加密的方法。

hashlib 模塊

hashlib 模塊的介紹
hashlib 模塊中擁有很多的加密算法,我們并不需要關(guān)心加密算法的實(shí)現(xiàn)方法。只需要調(diào)用我們需要的加密函數(shù),就可以幫助我們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。

它的加密算法有很多,不僅如此,hashlib 中很多加密算法加密難度很大,所以加密后的數(shù)據(jù)很難被破解(這里的很難被破解是相對(duì)而言的,比如MD5、sha1、mysql、ntlm就可以在 cmd5 通過(guò)窮舉的方式進(jìn)行明密文的對(duì)應(yīng)查詢。),這就是 hashlib 強(qiáng)大的地方。既然無(wú)法破解也就無(wú)法解密,所以hashlib 中的加密方法都是不可逆的。

hashlib 模塊中的常用加密方法

接下來(lái)就讓我們看一下 hashlib 中常用的加密算法:

以上的加密函數(shù)都有一個(gè) byte 類型的參數(shù),通過(guò)調(diào)用對(duì)應(yīng)的函數(shù)會(huì)返回一個(gè) hash對(duì)象。所謂 hashlib 就是一種加密方式。sha1、sha256、sha512 的區(qū)別就是 數(shù)值越高,被破解的概率就越低。

hashlib 模塊生成加密字符串示例:

import hashlib
 
hashobj = hashlib.md5(b'Hello_World')	# 將 'Hello_World'以 byte 形式傳入,通過(guò) md5 加密 賦值給 hashobj 對(duì)象
result = hashobj.hexdigest()			# hashobj 通過(guò) hexdigest() 函數(shù)的16進(jìn)制生成加密字符串賦值給 result
print(result)
 
# >>> 執(zhí)行結(jié)果如下:
# >>> 486b98e454e54f44e811b9c62857f8f7

hashlib模塊情景練習(xí)

大家可能有一個(gè)疑問(wèn), hashlib 模塊加密后的無(wú)法解密獲取原始數(shù)據(jù),那我們加密后的信息有什么用呢?實(shí)際上場(chǎng)景有很多,我們今天就來(lái)舉例一個(gè)場(chǎng)景。

比如我們的用戶需要某一個(gè)服務(wù)的幫助,用戶每次請(qǐng)求服務(wù)都需要一個(gè)憑證。這個(gè)憑證信息是通過(guò)加密的方式生成的字符串,并且該加密方式是雙方達(dá)成一致,標(biāo)準(zhǔn)相同的。當(dāng)用戶請(qǐng)求該服務(wù)的時(shí)候,帶上這個(gè)加密的字符串,服務(wù)會(huì)通過(guò)響應(yīng)的加密規(guī)范也生成一個(gè)字符串。如果用戶帶過(guò)來(lái)的憑證的字符串與服務(wù)計(jì)算出來(lái)的憑證的字符串完全一致,則證明用戶請(qǐng)求的這個(gè)服務(wù)是一個(gè)合法的請(qǐng)求,反之則不合法。

那么定義這樣一個(gè)認(rèn)證簽名字符串就需要兩個(gè)數(shù)據(jù)和一個(gè)模塊,模塊就是 hashlib ,數(shù)據(jù)1就是 用戶與服務(wù)之間達(dá)成共識(shí)的一個(gè)基礎(chǔ)簽名 ,我們定義它為 bash_sign ;數(shù)據(jù)2我們可以使用 用戶請(qǐng)求服務(wù)生成憑證的時(shí)間戳,我們定義它為 user_timestamp 。

代碼示例如下:

# coding:utf-8
 
 
import hashlib
import time
 
bash_sign = 'signature'  # 定義一個(gè)基礎(chǔ)簽名變量
 
def user_request_client():          # TODO 用戶簽名
    user_time = int(time.time())    # 獲取用戶請(qǐng)求服務(wù)生成憑證的時(shí)間戳 ;python 的時(shí)間戳是浮點(diǎn)類型,這里轉(zhuǎn)成整型。
    _token = '%s%s' % (bash_sign, user_time)             # 定義一個(gè)加密之前的token,將 bash_sign 與 user_time 傳入
    hashobj = hashlib.sha1(_token.encode('utf-8'))       # 由于參數(shù)是 byte 類型,所以我們需要將 _token 進(jìn)行編碼
    user_token = hashobj.hexdigest()        # 將 bash_sign 與 user_time 通過(guò) sha1 加密的字符串 賦值給 user_token
    return user_token, user_time
 
 
def service_check_token(token, user_timestamp):          # TODO 服務(wù)器校驗(yàn)簽名
    _token = '%s%s' % (bash_sign, user_timestamp)        # 服務(wù)器接收用戶請(qǐng)求傳入的 token 與 時(shí)間戳
    service_token = hashlib.sha1(_token.encode('utf-8')).hexdigest()     # 服務(wù)器的 token ,加密方式與用戶請(qǐng)求加密方式一致
    if token == service_token:      # 校驗(yàn)加密串的合法性,若校驗(yàn)不通過(guò),拒絕用戶的服務(wù)請(qǐng)求
        # print(token, '---', user_timestamp)
        return True
    else:
        return False

if __name__ == '__main__':
    need_help_token, timestamp = user_request_client()
    # time.sleep(1)                 # 取消注釋后,時(shí)間錯(cuò)不一致則會(huì) 簽名校驗(yàn)不通過(guò)
    # result = service_check_token(need_help_token, time.time())
    
    result = service_check_token(need_help_token, timestamp)
    if result == True:
        print('用戶請(qǐng)求服務(wù)簽名校驗(yàn)通過(guò),服務(wù)器提供對(duì)應(yīng)服務(wù)')
    else:
        print('用戶請(qǐng)求服務(wù)簽名校驗(yàn)未通過(guò),服務(wù)器拒絕提供對(duì)應(yīng)服務(wù)')
        
# >>> 執(zhí)行結(jié)果如下:
# >>> 用戶請(qǐng)求服務(wù)簽名校驗(yàn)通過(guò),服務(wù)器提供對(duì)應(yīng)服務(wù)

所以這一種驗(yàn)證需要兩個(gè)方面,第一個(gè)就是我們生成傳入的 token 以及 時(shí)間戳,第二個(gè)就是 token 是否是按照我們定義好的標(biāo)準(zhǔn)生成的;

這兩個(gè)不管是那一個(gè)出錯(cuò)了,服務(wù)器校驗(yàn)簽名都是不通過(guò)。這也是 hashlib 模塊 常用的場(chǎng)景之一,大家也可以嘗試拓展一下思維,還有哪些場(chǎng)景適用于這種不可逆的算法。

base64 模塊

base64 模塊的介紹
base64 加密模塊也是一種通用型的加密算法,與之前我們講的 json 模塊一樣,在很多編程語(yǔ)言中都有 base64模塊且功能基本相同。 所以在任何編程語(yǔ)言中,都可以將base64加密的字符串進(jìn)行解密。

既然都可以進(jìn)行解密,那么帶來(lái)的問(wèn)題就是沒(méi)有安全可言了。其實(shí)不然,我們自然有辦法去解決。稍后我們通過(guò)一個(gè)小練習(xí)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
base64 模塊 模塊中的常用方法

注意:encodestring()函數(shù) 與 decodestring() 函數(shù) 雖然從名字上來(lái)看是對(duì) 字符串 進(jìn)行 加密解密,但是在用法上需要對(duì)字符串進(jìn)行 byte 類型的轉(zhuǎn)換,然后再執(zhí)行對(duì)應(yīng)的加密解密操作。

encodebytes()函數(shù) 與 decodebytes() 函數(shù) 功能、參數(shù)、返回值 與字符串加解密一致,實(shí)際上在 python3.x 中,官方更推薦使用著一組函數(shù)進(jìn)行加密和解密。

base64 模塊的情景練習(xí)

接下來(lái)我們看一下 base64 模塊的 加解密演示那里:

注意:由于無(wú)論如何我們都需要通過(guò) byte 類型進(jìn)行數(shù)據(jù)的加密與解密,所以我們可以對(duì)加密、解密進(jìn)行一個(gè)封裝。

# coding:utf-8
 
 
import base64
def encode(data):       # 編碼函數(shù)
    if isinstance(data, str):           # 判斷傳入的 data 的數(shù)據(jù)類型
        data = data.encode('utf-8')
    elif isinstance(data, bytes):
        data = data
    else:
        raise TypeError('傳輸?shù)?\'data\' 參數(shù)需為 bytes 或 str 類型')
 
    # print(base64.encodebytes(data))
    # print(base64.encodebytes(data).decode('utf-8'))
    return base64.encodebytes(data).decode('utf-8')     # 加密后的 data 格式為byte類型,需要進(jìn)行解碼為字符串,參考上兩行代碼
 
def decone(data):
    if not isinstance(data, bytes):
        raise TypeError('傳輸?shù)?\'data\' 參數(shù)需為 bytes 類型')
 
    return base64.decodebytes(data).decode('utf-8')
 
if __name__ == '__main__':
    result = encode('signature')
    print('base64 編碼后的結(jié)果為:', result)
 
    new_result = decone(result.encode('utf-8'))
    print('base64 解碼后的結(jié)果為:', new_result)
    
# >>> 執(zhí)行結(jié)果如下:
# >>> base64 編碼后的結(jié)果為: c2lnbmF0dXJl
# >>> base64 解碼后的結(jié)果為: signature

但是就像上文我們提及的一樣,既然所有人都知道 base64 的加密方式與解密方式,那我們?cè)撊绾问呛媚??其?shí)也很簡(jiǎn)單,那就是對(duì)我們的 base64 加密的密文進(jìn)行字符串替換的二次輸出。(所謂的二次輸出,其實(shí)就是二次轉(zhuǎn)換的過(guò)程。)

比如我們定義三個(gè)字符串專門用作加密后的某個(gè)字符的替換,代碼示例如下:

# coding:utf-8
import base64
 
replace_one = '$'
replace_two = '%'
replace_three = '='
 
def encode(data):       # 編碼函數(shù)
    if isinstance(data, str):           # 判斷傳入的 data 的數(shù)據(jù)類型
        data = data.encode('utf-8')
    elif isinstance(data, bytes):
        data = data
    else:
        raise TypeError('傳輸?shù)?\'data\' 參數(shù)需為 bytes 或 str 類型')
 
    # print(base64.encodebytes(data))
    # print(base64.encodebytes(data).decode('utf-8'))
    _data = base64.encodebytes(data).decode('utf-8')     # 加密后的 data 格式為byte類型,需要進(jìn)行解碼為字符串,參考上兩行代碼
    _data = _data.replace('c', replace_one).replace('2', replace_two).replace('l', replace_three)   # 替換 'c'、'2'、'l'
    return _data
 
def decone(data):
    if not isinstance(data, bytes):
        raise TypeError('傳輸?shù)?\'data\' 參數(shù)需為 bytes 類型')
 
    return base64.decodebytes(data).decode('utf-8')
 
if __name__ == '__main__':
    result = encode('signature')
    print('base64 編碼后的結(jié)果為:', result)
 
    new_result = decone(result.encode('utf-8'))
    print('base64 解碼后的結(jié)果為:', new_result)

執(zhí)行結(jié)果如下:

既然加密進(jìn)行了二次轉(zhuǎn)換,那么解密的時(shí)候同樣需要進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換才行,所以我們需要重構(gòu)一下 decone() 函數(shù)。

def decone(data):
    if not isinstance(data, bytes):
        raise TypeError('傳輸?shù)?\'data\' 參數(shù)需為 bytes 類型')
 
    replace_one_decone = replace_one.encode('utf-8')        # 需要將二次轉(zhuǎn)換的變量已 byte 的形式進(jìn)行解碼
    replace_two_decone = replace_two.encode('utf-8')
    replace_three_decone = replace_three.encode('utf-8')
 
    data = data.replace(replace_one_decone, b'c').replace(replace_two_decone, b'2').replace(replace_three_decone, b'l')
 
    return base64.decodebytes(data).decode('utf-8')

 運(yùn)行結(jié)果如下:

      通過(guò)這種方法,只有具體的開發(fā)人員與使用的業(yè)務(wù)人員才知道這種二次替換的方式,需要通過(guò)那些字符進(jìn)行加密或者解密。從而提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

以上就是我們學(xué)習(xí)的 hashlib 與 base64 兩種加密模塊,其實(shí)在 python 中還有很多種加密碼模塊, 感興趣的話可以從網(wǎng)絡(luò)上自己拓展一下。

到此這篇關(guān)于Python的加密模塊之hashlib 與 base64詳解及常用加密方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python hashlib 與 base64內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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