Python基礎之資料加密

備注： 本文的代碼示例可以直接復制使用，只要傳入對應引數即可~~ 方便實用！

1. 準備作業

重點：首先確保我們待加密的內容是Bytes格式！

我們所說的加密方式，都是對二進制編碼的格式進行加密的，所以，在加密之前，我們要首先確保我們待加密的內容是Bytes格式，否則會報錯， 那么我們如何得到Bytes格式呢？ 秘訣就是使用encode()和decode()方法； 代碼如下：

str = 'I LOVE China! 我愛你中國！'
str_en = str.encode('utf-8')  # 將內容變為 Bytes格式 ！ 這樣才可以加密！
print(str_en)    # b'I LOVE China! \xe6\x88\x91\xe7\x88\xb1\xe4\xbd\xa0\xe4\xb8\xad\xe5\x9b\xbd\xef\xbc\x81'

str_de = str_en.decode('utf-8')  # 解密后，將內容變回字串內容，這樣才可讀；
print(str_de)    # I LOVE China! 我愛你中國！

加密解密步驟：

1. 加密內容.encode(‘utf-8’)，將加密內容變為Bytes格式；
2. 進行加密；
3. 進行解密；
4. 解密后的內容.decode(‘utf-8’)，將解密內容變得可讀；

2. MD5加密

MD5資訊摘要演算法（英語：MD5 Message-Digest Algorithm），一種被廣泛使用的密碼散列函式，可以產生出一個128位（16位元組）的散列值（hash value），用于確保資訊傳輸完整一致，

2.1 加密規則

MD5演算法的原理可簡要的敘述為：MD5碼以512位分組來處理輸入的資訊，且每一分組又被劃分為16個32位子分組，經過了一系列的處理后，演算法的輸出由四個32位分組組成，將這四個32位分組級聯后將生成一個128位散列值，

2.2 應用場景

• 密碼管理：一般資料庫中所存盤的密碼，都是經過MD5加密處理的，這種加密沒有解密的辦法，只能正向運算(加密)，不能反向運算(解密)，所以當我們要求管理員查看一下我們的密碼是什么的時候，管理員會告訴我們：我只能給你重置密碼，原因就在于此；雖然MD5也存在漏洞，但還是相對安全的；

• 電子簽名：我們下載各類檔案時，下載頁面上除了會提供軟體的下載地址以外，還會給出一串長長的字串，這串字串其實就是該軟體的MD5 值，它的作用就在于下載該軟體后，對下載得到的檔案用專門的軟體（如 Windows MD5 check 等）做一次 MD5 校驗，以確保我們獲得的檔案與該站點提供的檔案為同一檔案，

2.3 代碼實體

1. 一般的MD5加密

# 1. md5加密
import hashlib
str = 'I LOVE China! 我愛你中國！'
str_en = str.encode('utf-8')

h = hashlib.md5(str_en)
h_en = h.hexdigest()
print(h_en)   # 1c07f68a93ec867b4b315b90f2098b24

2. 帶引數的MD5加密
   MD5雖然加密的安全性相對較好，但仍可以被撞庫破解，為增加安全性，我們可以再傳入一個引數，相當于再進行一次加密，提高安全性，方法如下：

# 增加自己的引數'admin'，可以防止撞庫破解密碼；
str = 'I LOVE China! 我愛你中國！'
str_en = str.encode('utf-8')

h = hashlib.md5(str_en)
h.update('admin'.encode('utf-8'))
h_en = h.hexdigest()
print(h_en)

3. 檔案加密

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# author：Zhang Kai time:2020/10/22
import hashlib
 
def get_file_md5(f):
    str = hashlib.md5()
    while True:
        data = f.read(10240)
        if not data:
            break
        str.update(data)
    return str.hexdigest()

with open(File_Name, 'rb') as f:
    file_md5 = get_file_md5(f)     # 得到檔案對應的加密值，下載結束后，對比此值，即可以判斷是否為同一檔案；

2.4 sha1 加密

SHA-1（英語：Secure Hash Algorithm 1，中文名：安全散列演算法1）是一種密碼散列函式，美國國家安全域設計，基于MD5，但比MD5更安全，使用方法與MD5完全一致，如下：

import hashlib
str = 'I LOVE China! 我愛你中國！'
str_en = str.encode('utf-8')

h = hashlib.sha1(str_en)
h.update('admin'.encode('utf-8'))
h_en = h.hexdigest()
print(h_en)  # ab4d75034500b6f6a8a152df7a1f67349ead6606，比MD5多8位；

3. Base64加密

Base64是網路上最常見的用于傳輸8Bit位元組碼的編碼方式之一，Base64就是一種基于64個可列印字符來表示二進制資料的方法，Base64編碼是從二進制到字符的程序，可用于在HTTP環境下傳遞較長的標識資訊，采用Base64編碼具有不可讀性，需要解碼后才能閱讀，由于以上優點，Base64被廣泛應用于計算機的各個領域，

3.1 加密規則

1. 把3個位元組變成4個位元組，
2. 每76個字符加一個換行符，
3. 最后的結束符也要處理，

3.2 應用場景

• 迅雷下載的專用地址鏈接是使用Base64’加密’的；
• QQ旋風也是使用Base64’加密’的；

備注：這里的加密都打上了引號，因為與其說是加密，不如說是按照規則，對資料進行編碼，把原本有意義的內容，編碼成必須解碼才能閱讀的內容；

3.3 代碼實體

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# author：Zhang Kai time:2020/10/22
# 2. BASE64
import base64
str = 'I LOVE China! 我愛你中國！'
str_en = str.encode('utf-8')

b64_en= base64.b64encode(str_en)
print(b64_en)   # b'SSBMT1ZFIENoaW5hISDmiJHniLHkvaDkuK3lm73vvIE='

b64_de = base64.b64decode(b64_en)
print(b64_de)    # b'I LOVE China! \xe6\x88\x91\xe7\x88\xb1\xe4\xbd\xa0\xe4\xb8\xad\xe5\x9b\xbd\xef\xbc\x81'
str_de = b64_de.decode('utf-8')
print(str_de)    # I LOVE China! 我愛你中國！

4. AES

高級加密標準(英語:Advanced Encryption Standard，縮寫:AES)，在密碼學中又稱Rijndael加密法，是美國聯邦政府采用的一種區塊加密標準，這個標準用來替代原先的DES，已經被多方分析且廣為全世界所使用，2006年，高級加密標準已然成為對稱密鑰加密中最流行的演算法之一，

4.1 加密規則

AES加密資料塊和密鑰長度可以是128b、192b、256b中的任意一個，AES加密有很多輪的重復和變換，大致步驟如下:①密鑰擴展(Key Expansion);②初始輪(InitialRound);③重復輪(Rounds)，每一重復輪又包括位元組間減法運算(SubBytes)、行移位(ShiftRows)、列混合(MixColurmns)、輪密鑰加法運算(AddRoundKey)等操作;①最終輪(Final Round)，最終輪沒有列混合操作(MixColumns)，

4.2 應用場景

AES演算法 用于傳遞不適合明文傳輸的報文，

4.3 代碼實體

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# author：Zhang Kai time:2020/10/22

import base64
from Crypto.Cipher import AES

'''
采用AES對稱加密演算法
'''
# str不是16的倍數那就補足為16的倍數
def add_to_16(message):
    while len(message) % 16 != 0:
        message = str(message)
        message += '\0'
        # message = str(message)
    return message  # 回傳bytes


# 加密方法
def encrypt_oracle(message,key_pri):
    '''
    加密函式，傳入明文 & 秘鑰，回傳密文；
    :param message: 明文
    :param key_pri: 秘鑰
    :return:encrypted  密文
    '''
    # 初始化加密器
    aes = AES.new(add_to_16(key_pri), AES.MODE_ECB)
    # 將明文轉為 bytes
    message_bytes = message.encode('utf-8')
    # 長度調整
    message_16 = add_to_16(message_bytes)
    #先進行aes加密
    encrypt_aes = aes.encrypt(message_16)
    #用base64轉成字串形式
    encrypt_aes_64 = base64.b64encode(encrypt_aes)
    return encrypt_aes_64


# 解密方法
def decrypt_oralce(message,key_pri):
    '''
    解密函式，傳入密文 & 秘鑰，回傳明文；
    :param message: 密文
    :param key_pri: 秘鑰
    :return: encrypted 明文
    '''
    # 初始化加密器
    aes = AES.new(add_to_16(key_pri), AES.MODE_ECB)
    #優先逆向解密base64成bytes
    message_de64 = base64.b64decode(message)
    # 解密 aes
    message_de64_deaes = aes.decrypt(message_de64)
    message_de64_deaes_de = message_de64_deaes.decode('utf-8')
    return message_de64_deaes_de


message = 'Tommorrow is another day！over!'     # 待加密內容
key_pri = '123456'                              # 密碼

content_en = encrypt_oracle(message,key_pri)    # 加密
print('加密后，密文為：',content_en)            # 加密后，密文為： b'LbzC28Y/ZIgvQ1SszLrlciocu1D8HNDTcLUaUXvCgvo='

content = decrypt_oralce(content_en,key_pri)    # 解密
print('解密后，明文為：',content)               # 解密后，明文為： Tommorrow is another day！over!

5. RSA

RSA是1977年由羅納德·李維斯特（Ron Rivest）、阿迪·薩莫爾（Adi Shamir）和倫納德·阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的，當時他們三人都在麻省理工學院作業，RSA就是他們三人姓氏開頭字母拼在一起組成的 ，

RSA公開密鑰密碼體制是一種使用不同的加密密鑰與解密密鑰，"由已知加密密鑰推匯出解密密鑰在計算上是不可行的"密碼體制，RSA允許你選擇公鑰的大小，512位的密鑰被視為不安全的；768位的密鑰不用擔心受到除了國家安全管理（NSA）外的其他事物的危害；1024位的密鑰幾乎是安全的，

5.1 加密原理

RSA公開密鑰密碼體制的原理是：根據數論，尋求兩個大素數比較簡單，而將它們的乘積進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，

5.2 代碼實體

# RSA
import rsa

def rsaEncrypt(message):
    '''
    RSA加密函式
    傳入需要加密的內容，進行RSA加密，并回傳密文 & 私鑰 & 公鑰
    :param message: 需要加密的內容，明文
    :return: 密文 & 私鑰 & 公鑰
    '''
    key_pub,key_pri = rsa.newkeys(1024)
    # print(key_pri)
    # print(key_pub)
    content = message.encode('utf-8')
    crypto = rsa.encrypt(content,key_pub)
    return (crypto,key_pri,key_pub)


def rsaDecrypt(message,key_pri):
    '''
    RSA 解密函式，傳入密文 & 私鑰，得到明文；
    :param message: 密文
    :param key_pri: 私鑰
    :return: 明文
    '''
    content = rsa.decrypt(message,key_pri)
    return content.decode('utf-8')

# 公鑰加密，私鑰解密

message='I Love China. 我愛你中國！'

print('加密前：',message)  # 加密前： I Love China. 我愛你中國！

crypto,key_pri,key_pub = rsaEncrypt(message)

print('加密后：',crypto)    # 加密后： b';\x1fT\x0b\xa2\xc2t\x18\xf2z\x85p\t>\xdc@%\xd4\xf3>i1\xae\xe9=\x993>\xed!\xc9?F\xcb\xde\xe1\xa5\xf0\xe9\xde\xc3\x16\xf4W\x19;\x83B\x1c\xa7\xc8k\xc9EB\xdd\x94\xad7\xda\x7f{\xec\x9f\x99\xbfd\x87\xf0d\xbc\xfe\xef_\xd9;\x18s{l\xcb\xd5u\xb7/\xf4FX\xda\xd4\xa1\xe6\xce|\xe0[<\xe4\xe2j\xb9N\xc4\x93\x17\xe7J\xeey\xbd\x1a\xd8.\x0b)\xcb\x98\xc4\x96\xb9b\t\xdc\x18]2\xdfy'
print('秘鑰為：',key_pri)   # 秘鑰為： PrivateKey(115288028345818733754881460912555806638911383959807908842585241310442843853213667112358247839422013848032677508051802527090846065467533765017680180661692630683981532520607475409309404078951405099846021972426884336220213989970308538119345752815652299922371343220268410359092002773721528507791837782603361434249, 65537, 72671372491785063554143583498765474892962268379138876088256082881055042532006497124961953957220544334895981514795123582047544773342223284047871955302686464986848482351432416996957016628407054177594256525025069157980131024957403886435812321512561610952210861350247053560059407031244790602637847816964556926465, 38939822841624334244626968212850549717962185656658548767156085704609096413636024697954233697763690441579951219223510491427663677756196233739375481382535403537584193, 2960671619249966096061431500671042485145295502851556909042124706260452571275538786999969819708964185223862037824834932783401994640273454183045193)
print('公鑰為：',key_pub)   # 公鑰為： PublicKey(115288028345818733754881460912555806638911383959807908842585241310442843853213667112358247839422013848032677508051802527090846065467533765017680180661692630683981532520607475409309404078951405099846021972426884336220213989970308538119345752815652299922371343220268410359092002773721528507791837782603361434249, 65537)

content = rsaDecrypt(crypto,key_pri)
print('明文為：',content)   # 明文為： I Love China. 我愛你中國！