python 如何加密文件

Python中加密文件的常用方法有：使用内置库如hashlib进行哈希处理、利用cryptography库进行对称和非对称加密、使用PyCrypto库进行高级加密标准（AES）的实现。本文将详细介绍如何通过这些方法对文件进行加密，并提供具体的代码示例和实践建议。其中，使用cryptography库进行对称加密是一种比较简单且常用的方法，因为它提供了易于使用的接口和强大的安全性。

一、HASHLIB库的使用

hashlib是Python的标准库，主要用于实现单向哈希函数。虽然哈希不是加密，但在文件完整性校验、密码存储等方面非常有用。

哈希函数的概念

哈希函数是一种将任意长度的数据映射为固定长度的值的算法。常见的哈希算法包括SHA-1、SHA-256、MD5等。它们的特点是：输入相同，输出必然相同；输入不同，输出几乎总是不同；无法从输出反推输入。

使用hashlib进行文件哈希

import hashlib
def hash_file(file_path):
    sha256_hash = hashlib.sha256()
    with open(file_path, "rb") as f:
        for byte_block in iter(lambda: f.read(4096), b""):
            sha256_hash.update(byte_block)
    return sha256_hash.hexdigest()
file_hash = hash_file("example.txt")
print(f"The SHA-256 hash of the file is: {file_hash}")

详细描述：上面的代码通过hashlib库计算文件的SHA-256哈希值。首先，创建一个SHA-256哈希对象，然后以二进制模式打开文件，分块读取文件内容，并更新哈希对象。最后，使用hexdigest()方法输出哈希值。此方法的优点在于处理大文件时内存消耗较少。

二、CRYPTOGRAPHY库的对称加密

cryptography是一个功能强大且易于使用的第三方库，支持对称加密、非对称加密、签名、哈希等多种加密操作。

对称加密的概念

对称加密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、3DES等。对称加密适合于加密大量数据，但需要安全地管理密钥。

使用cryptography进行AES加密

from cryptography.fernet import Fernet
def generate_key():
    return Fernet.generate_key()
def encrypt_file(file_path, key):
    fernet = Fernet(key)
    with open(file_path, "rb") as file:
        original_data = file.read()
    encrypted_data = fernet.encrypt(original_data)
    with open(file_path + ".encrypted", "wb") as encrypted_file:
        encrypted_file.write(encrypted_data)
def decrypt_file(encrypted_file_path, key):
    fernet = Fernet(key)
    with open(encrypted_file_path, "rb") as encrypted_file:
        encrypted_data = encrypted_file.read()
    decrypted_data = fernet.decrypt(encrypted_data)
    with open(encrypted_file_path.replace(".encrypted", ""), "wb") as decrypted_file:
        decrypted_file.write(decrypted_data)
key = generate_key()
encrypt_file("example.txt", key)
decrypt_file("example.txt.encrypted", key)

详细描述：此代码使用cryptography库中的Fernet类实现AES对称加密。首先，通过generate_key()生成一个密钥，使用Fernet对象对文件进行加密和解密。加密后的文件保存为原文件名加上.encrypted后缀。此方法的优势在于其简单性和安全性，适用于需要快速实现文件加密的场景。

三、PYCRYPTO库的高级加密标准（AES）

PyCrypto是一个著名的加密库，支持多种加密算法。尽管官方已停止更新，但由于其功能强大，仍被广泛使用。

AES加密的特点

AES（高级加密标准）是一种常用的对称加密算法，具有较高的安全性和效率。AES支持128、192、256位密钥长度，通常采用分组加密模式（如CBC、CFB、OFB等）提高安全性。

使用PyCrypto进行AES加密

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Util.Padding import pad, unpad
from Crypto.Random import get_random_bytes
def encrypt_file_aes(file_path, key):
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC)
    with open(file_path, 'rb') as file:
        original_data = file.read()
    cipher_text = cipher.encrypt(pad(original_data, AES.block_size))
    with open(file_path + ".aes", 'wb') as encrypted_file:
        encrypted_file.write(cipher.iv + cipher_text)
def decrypt_file_aes(encrypted_file_path, key):
    with open(encrypted_file_path, 'rb') as encrypted_file:
        iv = encrypted_file.read(16)
        cipher_text = encrypted_file.read()
    cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    decrypted_data = unpad(cipher.decrypt(cipher_text), AES.block_size)
    with open(encrypted_file_path.replace(".aes", ""), 'wb') as decrypted_file:
        decrypted_file.write(decrypted_data)
key = get_random_bytes(16)
encrypt_file_aes("example.txt", key)
decrypt_file_aes("example.txt.aes", key)

详细描述：该代码使用PyCrypto库实现AES加密，采用CBC模式。首先，生成一个随机16字节的密钥和IV（初始化向量），然后使用pad函数对原始数据进行填充，以确保其长度是块大小的倍数。加密后的数据写入文件，同时保存IV用于解密时使用。解密时，读取IV和密文，使用unpad函数去除填充恢复原始数据。此方法适合需要高安全性和灵活性的场景。

四、选择合适的加密方法

在选择加密方法时，需要考虑以下因素：

安全性： AES是公认的安全对称加密算法，适合大多数应用场景。对于需要极高安全性的场合，可结合非对称加密实现双重加密。
性能： 对称加密通常比非对称加密速度快，适合处理大量数据。对于小数据量和需要频繁加解密的场景，可选择性能更高的算法或优化代码实现。
易用性： cryptography库提供了简单易用的接口，适合需要快速实现加密功能的开发者。PyCrypto功能强大，但使用复杂，需要开发者具备一定的加密基础。
兼容性： 在跨平台应用中，需确保所选加密算法和库在所有目标平台上都能正常运行。某些库可能需要特定版本的Python或操作系统支持。