Python如何实现文件保护

在Python中，实现文件保护可以通过设置文件权限、加密文件内容、使用密码保护、备份文件等方法来实现。其中，加密文件内容是一种常见且有效的文件保护手段。通过使用加密技术，可以确保即使文件被未经授权的人员访问，也无法读取其内容。下面将详细介绍这些方法，并提供一些实现的示例代码。

一、设置文件权限

在操作系统中，每个文件都有相应的权限设置，这些权限决定了哪些用户可以读取、写入或执行文件。在Python中，可以使用os模块来修改文件的权限。

使用os.chmod设置文件权限

os.chmod()函数可以用来修改文件的权限。权限通常以八进制数表示，如0o755表示所有者可读、可写、可执行，组用户和其他用户可读、可执行。

import os
设置文件路径
file_path = 'example.txt'
设置文件权限为755
os.chmod(file_path, 0o755)

使用os.umask设置默认权限

os.umask()函数用于设置当前进程的文件创建权限屏蔽字。通过umask，可以控制新文件的默认权限。

import os
设置默认权限屏蔽字
os.umask(0o077)

二、加密文件内容

加密是保护文件内容的重要方法。通过加密，文件内容被转换为不可读的形式，只有持有正确密钥的人才能解密读取。

对称加密

对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密。常用的对称加密算法包括AES、DES等。

from Crypto.Cipher import AES
import os
def encrypt_file(file_name, key):
    with open(file_name, 'rb') as file:
        plaintext = file.read()
    # 使用AES对称加密
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)
    ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(plaintext)
    with open(file_name + '.enc', 'wb') as file_enc:
        [file_enc.write(x) for x in (cipher.nonce, tag, ciphertext)]
def decrypt_file(file_name_enc, key):
    with open(file_name_enc, 'rb') as file_enc:
        nonce, tag, ciphertext = [file_enc.read(x) for x in (16, 16, -1)]
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX, nonce=nonce)
    plaintext = cipher.decrypt_and_verify(ciphertext, tag)
    with open(file_name_enc[:-4], 'wb') as file_dec:
        file_dec.write(plaintext)
使用示例
key = os.urandom(16)  # 生成随机密钥
encrypt_file('example.txt', key)
decrypt_file('example.txt.enc', key)

非对称加密

非对称加密使用一对密钥：公钥和私钥。公钥用于加密，私钥用于解密。常用的非对称加密算法包括RSA等。

from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP
def generate_keys():
    key = RSA.generate(2048)
    private_key = key.export_key()
    public_key = key.publickey().export_key()
    return private_key, public_key
def encrypt_file_with_public_key(file_name, public_key):
    with open(file_name, 'rb') as file:
        plaintext = file.read()
    recipient_key = RSA.import_key(public_key)
    cipher_rsa = PKCS1_OAEP.new(recipient_key)
    ciphertext = cipher_rsa.encrypt(plaintext)
    with open(file_name + '.enc', 'wb') as file_enc:
        file_enc.write(ciphertext)
def decrypt_file_with_private_key(file_name_enc, private_key):
    with open(file_name_enc, 'rb') as file_enc:
        ciphertext = file_enc.read()
    key = RSA.import_key(private_key)
    cipher_rsa = PKCS1_OAEP.new(key)
    plaintext = cipher_rsa.decrypt(ciphertext)
    with open(file_name_enc[:-4], 'wb') as file_dec:
        file_dec.write(plaintext)
使用示例
private_key, public_key = generate_keys()
encrypt_file_with_public_key('example.txt', public_key)
decrypt_file_with_private_key('example.txt.enc', private_key)

三、使用密码保护

可以通过要求用户输入密码来访问文件，从而增加一层安全保护。密码可以用于加密密钥或直接用于文件加密。

基于密码的文件加密

可以使用Python的cryptography库中的Fernet方法来实现基于密码的加密。

from cryptography.fernet import Fernet
import base64
import os
from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives.kdf.pbkdf2 import PBKDF2HMAC
def generate_key_from_password(password, salt):
    kdf = PBKDF2HMAC(
        algorithm=hashes.SHA256(),
        length=32,
        salt=salt,
        iterations=100000,
    )
    return base64.urlsafe_b64encode(kdf.derive(password.encode()))
def encrypt_file_with_password(file_name, password):
    salt = os.urandom(16)
    key = generate_key_from_password(password, salt)
    fernet = Fernet(key)
    with open(file_name, 'rb') as file:
        plaintext = file.read()
    ciphertext = fernet.encrypt(plaintext)
    with open(file_name + '.enc', 'wb') as file_enc:
        file_enc.write(salt + ciphertext)
def decrypt_file_with_password(file_name_enc, password):
    with open(file_name_enc, 'rb') as file_enc:
        salt = file_enc.read(16)
        ciphertext = file_enc.read()
    key = generate_key_from_password(password, salt)
    fernet = Fernet(key)
    plaintext = fernet.decrypt(ciphertext)
    with open(file_name_enc[:-4], 'wb') as file_dec:
        file_dec.write(plaintext)
使用示例
password = 'my_secure_password'
encrypt_file_with_password('example.txt', password)
decrypt_file_with_password('example.txt.enc', password)

四、备份文件

定期备份文件是保护文件的重要手段之一。备份可以防止因意外删除、硬件故障等导致的数据丢失。

手动备份

可以定期手动将重要文件复制到安全的位置，如外部硬盘、云存储等。

自动备份

可以使用Python脚本实现文件的自动备份。

import shutil
import os
import time
def backup_file(src_file, dest_dir):
    if not os.path.exists(dest_dir):
        os.makedirs(dest_dir)
    file_name = os.path.basename(src_file)
    backup_name = f"{file_name}_{int(time.time())}.bak"
    shutil.copy(src_file, os.path.join(dest_dir, backup_name))
使用示例
backup_file('example.txt', 'backup_directory')