Python代码加密解密可以使用对称加密、非对称加密、哈希函数等方法来实现、其中对称加密常用的算法有AES、非对称加密常用的算法有RSA、哈希函数常用的算法有SHA。下面将详细介绍如何在Python中使用这些加密解密方法。
一、对称加密
对称加密是一种加密算法，使用相同的密钥进行加密和解密。常见的对称加密算法有AES、DES等。我们以AES为例，介绍如何在Python中实现对称加密。
1、安装依赖库
首先，我们需要安装pycryptodome库，这是一个Python中的加密库，可以用来实现AES加密。
pip install pycryptodome
2、AES加密解密示例
from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Random import get_random_bytes
import base64
生成密钥
def generate_key():
return get_random_bytes(16) # AES-128，密钥长度为16字节
加密
def encrypt_data(data, key):
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)
nonce = cipher.nonce
ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(data.encode('utf-8'))
return base64.b64encode(nonce + ciphertext).decode('utf-8')
解密
def decrypt_data(encrypted_data, key):
encrypted_data = base64.b64decode(encrypted_data.encode('utf-8'))
nonce = encrypted_data[:16]
ciphertext = encrypted_data[16:]
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX, nonce=nonce)
data = cipher.decrypt(ciphertext)
return data.decode('utf-8')
示例
key = generate_key()
data = "Hello, this is a secret message."
encrypted_data = encrypt_data(data, key)
decrypted_data = decrypt_data(encrypted_data, key)
print(f"Original data: {data}")
print(f"Encrypted data: {encrypted_data}")
print(f"Decrypted data: {decrypted_data}")
二、非对称加密
非对称加密使用一对密钥（公钥和私钥）进行加密和解密。公钥加密，私钥解密。常见的非对称加密算法有RSA。我们以RSA为例，介绍如何在Python中实现非对称加密。
1、安装依赖库
同样需要安装pycryptodome库。
pip install pycryptodome
2、RSA加密解密示例
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP
import base64
生成RSA密钥对
def generate_rsa_key_pair():
key = RSA.generate(2048)
private_key = key.export_key()
public_key = key.publickey().export_key()
return private_key, public_key
加密
def rsa_encrypt(data, public_key):
recipient_key = RSA.import_key(public_key)
cipher_rsa = PKCS1_OAEP.new(recipient_key)
encrypted_data = cipher_rsa.encrypt(data.encode('utf-8'))
return base64.b64encode(encrypted_data).decode('utf-8')
解密
def rsa_decrypt(encrypted_data, private_key):
private_key = RSA.import_key(private_key)
cipher_rsa = PKCS1_OAEP.new(private_key)
encrypted_data = base64.b64decode(encrypted_data.encode('utf-8'))
data = cipher_rsa.decrypt(encrypted_data)
return data.decode('utf-8')
示例
private_key, public_key = generate_rsa_key_pair()
data = "Hello, this is a secret message."
encrypted_data = rsa_encrypt(data, public_key)
decrypted_data = rsa_decrypt(encrypted_data, private_key)
print(f"Original data: {data}")
print(f"Encrypted data: {encrypted_data}")
print(f"Decrypted data: {decrypted_data}")
三、哈希函数
哈希函数将输入数据映射到固定长度的散列值，常见的哈希算法有MD5、SHA-1、SHA-256等。哈希函数常用于数据完整性校验和密码存储。
1、安装依赖库
Python自带的hashlib库可以实现哈希函数，因此不需要额外安装库。
2、哈希示例
import hashlib
生成哈希值
def generate_hash(data, algorithm='sha256'):
hash_function = hashlib.new(algorithm)
hash_function.update(data.encode('utf-8'))
return hash_function.hexdigest()
示例
data = "Hello, this is a secret message."
hash_md5 = generate_hash(data, 'md5')
hash_sha1 = generate_hash(data, 'sha1')
hash_sha256 = generate_hash(data, 'sha256')
print(f"Original data: {data}")
print(f"MD5 hash: {hash_md5}")
print(f"SHA-1 hash: {hash_sha1}")
print(f"SHA-256 hash: {hash_sha256}")
四、数字签名
数字签名用于验证数据的完整性和真实性。签名方使用私钥生成签名，验证方使用公钥验证签名。我们以RSA为例，介绍如何在Python中实现数字签名。
1、安装依赖库
依旧需要安装pycryptodome库。
pip install pycryptodome
2、数字签名示例
from Crypto.Signature import pkcs1_15
from Crypto.Hash import SHA256
生成数字签名
def sign_data(data, private_key):
key = RSA.import_key(private_key)
h = SHA256.new(data.encode('utf-8'))
signature = pkcs1_15.new(key).sign(h)
return base64.b64encode(signature).decode('utf-8')
验证数字签名
def verify_signature(data, signature, public_key):
key = RSA.import_key(public_key)
h = SHA256.new(data.encode('utf-8'))
signature = base64.b64decode(signature.encode('utf-8'))
try:
pkcs1_15.new(key).verify(h, signature)
return True
except (ValueError, TypeError):
return False
示例
private_key, public_key = generate_rsa_key_pair()
data = "Hello, this is a secret message."
signature = sign_data(data, private_key)
is_valid = verify_signature(data, signature, public_key)
print(f"Original data: {data}")
print(f"Signature: {signature}")
print(f"Is signature valid: {is_valid}")
五、总结
在这篇文章中，我们介绍了Python代码加密解密的几种方法。对称加密使用相同的密钥进行加密和解密，非对称加密使用一对密钥进行加密和解密，哈希函数用于数据完整性校验和密码存储，数字签名用于验证数据的完整性和真实性。这些方法在实际应用中都有广泛的使用场景，选择合适的方法可以提高数据的安全性。
相关问答FAQs：
如何在Python中实现简单的加密和解密？
在Python中，可以使用多种库来实现加密和解密，例如cryptography库。该库提供了对称加密和非对称加密的功能。对于对称加密，你可以使用Fernet类，它使用AES加密算法，简单易用。首先安装库：pip install cryptography，然后可以通过以下代码实现加密和解密：
from cryptography.fernet import Fernet
# 生成密钥
key = Fernet.generate_key()
cipher_suite = Fernet(key)
# 加密
plain_text = b"Hello, World!"
cipher_text = cipher_suite.encrypt(plain_text)
print("Encrypted:", cipher_text)
# 解密
decrypted_text = cipher_suite.decrypt(cipher_text)
print("Decrypted:", decrypted_text.decode())
通过这种方式，你可以轻松地对文本进行加密和解密。
Python中有哪些常用的加密算法可以使用？
在Python中，常见的加密算法包括对称加密算法（如AES、DES）和非对称加密算法（如RSA）。cryptography库支持多种加密算法，此外还有PyCrypto和PyCryptodome等库，均可用于实现加密功能。选择合适的算法时，请考虑数据的敏感性、性能需求以及实现的复杂性。
如何安全地存储和管理加密密钥？
加密密钥的安全管理至关重要。可以将密钥存储在环境变量、专门的密钥管理服务（如AWS KMS、Azure Key Vault）中，或使用硬件安全模块（HSM）。避免将密钥硬编码在代码中，确保只有授权的用户和系统能够访问密钥。采用定期轮换密钥的策略也是提升安全性的重要措施。
