### 关于信息安全、数学基础和密码学的Python实验资料 #### Python中的哈希函数实现 哈希函数是密码学的重要组成部分，在验证数据完整性方面有着广泛应用。下面是一个简单的SHA-256哈希函数的应用实例。 ```python import hashlib def sha256_hash(message): """计算给定消息的SHA-256散列值""" hasher = hashlib.sha256() hasher.update(message.encode('utf-8')) return hasher.hexdigest() print(f"Message 'hello world' SHA-256 hash is {sha256_hash('hello world')}") ``` 此代码展示了如何利用`hashlib`库来创建一个基于输入字符串的消息摘要[^1]。 #### 对称加密AES算法实践 对称密钥加密是指发送方和接收方共享相同的秘密密钥来进行加解密操作的一种方式。这里给出一段关于AES（高级加密标准）的例子： ```python from Crypto.Cipher import AES from Crypto.Random import get_random_bytes from base64 import b64encode, b64decode class AesEncryption: def __init__(self, key=None): self.key = get_random_bytes(32) if not key else key # 使用随机生成或指定长度为32字节的key def encrypt(self, raw_data): cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_EAX) ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(raw_data.encode()) encoded_cipher_text = b64encode(ciphertext).decode('utf-8') nonce = b64encode(cipher.nonce).decode('utf-8') return {'ciphertext': encoded_cipher_text, 'nonce': nonce} aes_encryptor = AesEncryption(b'Sixteen byte key') result = aes_encryptor.encrypt("This is a secret message.") print(result) ``` 上述程序实现了使用PyCryptodome库完成AES加密过程，包括初始化向量IV的选择与处理。 #### 非对称RSA公私钥体系介绍 非对称加密允许两个实体之间安全交换信息而无需事先约定共同的秘密键。以下是有关RSA算法的一个基本例子： ```python from Crypto.PublicKey import RSA from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP import binascii private_key = RSA.generate(2048) public_key = private_key.publickey() message_to_be_encrypted = "Hello World!" encryptor = PKCS1_OAEP.new(public_key) encrypted_msg = encryptor.encrypt(message_to_be_encrypted.encode()) decryptor = PKCS1_OAEP.new(private_key) decrypted_message = decryptor.decrypt(encrypted_msg).decode() print(f"Original Message: '{message_to_be_encrypted}'\nEncrypted Message: {binascii.hexlify(encrypted_msg)}\ \nDecrypted Message:'{decrypted_message}'") ``` 这段代码说明了怎样运用rsa模块执行完整的加密/解密循环，同时也体现了非对称性质——即只有持有相应私钥的一方才可成功解开由对应公钥所保护的信息。