<< 加密在计算机科学中是指将信息或数据转换为密文的过程，以便只有授权方才能访问和读取原始内容。Python 提供了多种库来进行加密操作，例如 `hashlib`、`cryptography` 和 `PyCryptodome` 等。 以下是一些常见的加密类型及其 Python 实现： ### 1. 哈希算法 (Hashing) 哈希算法是一种单向加密技术，用于生成固定长度的消息摘要（不可逆）。常见哈希函数有 MD5、SHA-1、SHA-256 等。 ```python import hashlib # 使用 SHA-256 加密字符串 text = "Hello, World!" sha256_hash = hashlib.sha256(text.encode()).hexdigest() print(f"Original Text: {text}") print(f"SHA-256 Hash: {sha256_hash}") ``` **解释**: 这段代码使用了标准库中的 `hashlib` 模块进行 SHA-256 哈希计算。我们首先对文本进行了编码(`encode()`)，然后调用了 `hashlib.sha256()` 函数并将其结果转为十六进制格式输出。 --- ### 2. 对称加密(Symmetric Encryption) 对称加密指加密与解密都用同一把密钥的技术。常用算法包括 AES(AES-CBC,AES-GCM等), DES等. 示例：AES 加密/解密 先安装 cryptography 库:`pip install cryptography` ```python from cryptography.hazmat.primitives.ciphers import Cipher, algorithms, modes from cryptography.hazmat.backends import default_backend from cryptography.hazmat.primitives import padding import os key = os.urandom(32) # 随机生成 256-bit 密钥 iv = os.urandom(16) # 初始化向量 IV (对于 CBC 必须) def encrypt_aes_cbc(key, iv, plaintext): cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.CBC(iv), backend=default_backend()) encryptor = cipher.encryptor() padder = padding.PKCS7(128).padder() # PKCS7 是一种填充模式 padded_data = padder.update(plaintext.encode()) + padder.finalize() ciphertext = encryptor.update(padded_data) + encryptor.finalize() return ciphertext def decrypt_aes_cbc(key, iv, ciphertext): cipher = Cipher(algorithms.AES(key), modes.CBC(iv), backend=default_backend()) decryptor = cipher.decryptor() decrypted_padded = decryptor.update(ciphertext) + decryptor.finalize() unpadder = padding.PKCS7(128).unpadder() data = unpadder.update(decrypted_padded) + unpadder.finalize() return data.decode() original_text = 'Secret Message' encrypted_message = encrypt_aes_cbc(key, iv, original_text) decrypted_message = decrypt_aes_cbc(key, iv, encrypted_message) print("原消息:", original_text) print("加密后的消息:", encrypted_message.hex()) print("解密后的消息:", decrypted_message) ``` **解释**: 在上述例子中，利用了 `cryptography` 的高级接口实现了基于 AES 的CBC模式的加解密过程，并且还处理了必要的填充(padding)，使得即使明文字节数不是分组大小的倍数也能够正确完成运算。 --- ### 3. 公钥加密(Public Key Cryptography - Asymmetric) 公钥密码学涉及两个不同但数学上相关的钥匙 —— 私钥(private key) 及公开键(public key) 。比如 RSA 或 ECC （椭圆曲线）。 #### 示例: 使用 PyCryptodome 创建RSA密钥并加密解密文件内容. 首先确保已装好所需模块:`pip install pycryptodome`. ```python from Crypto.PublicKey import RSA from Crypto.Random import get_random_bytes from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP # 产生一对新的 RSA 键 key = RSA.generate(2048) private_key = key.export_key() public_key = key.publickey().export_key() with open('my_private_rsa_key.pem', 'wb') as f: f.write(private_key) with open('my_public_rsa_key.pem', 'wb') as f: f.write(public_key) message_to_encrypt = b'Attack at dawn' recipient_key = RSA.import_key(open('my_public_rsa_key.pem').read()) session_key = get_random_bytes(16) # Encrypt the session key with the public RSA key cipher_rsa = PKCS1_OAEP.new(recipient_key) enc_session_key = cipher_rsa.encrypt(session_key) # 加密会话秘匙后即可进一步安全地传输给接收者... decrypt_cipher_rsa = PKCS1_OAEP.new(RSA.import_key(open('my_private_rsa_key.pem').read())) decrypted_session_key = decrypt_cipher_rsa.decrypt(enc_session_key) assert decrypted_session_key == session_key ``` **解释:** 此处创建了一个 2048位长的RSA私钥以及相应的公共部分；之后演示如何采用PKCS1-OAEP作为填充机制来加密任意字节串（即模拟“会话”密钥），同时也能验证成功还原初始值。