Python（00）：加密与解密hashlib与hmac模块

Python的hashlib提供了常见的摘要算法，如MD5，SHA1等等。

摘要算法又称哈希算法、散列算法。它通过一个函数，把任意长度的数据转换为一个长度固定的数据串（通常用16进制的字符串表示）。

MD5是最常见的摘要算法，速度很快，生成结果是固定的128 bit字节，通常用一个32位的16进制字符串表示。

一、hashlib加密模块

hash是一种算法（Python3.版本里使用hashlib模块代替了md5模块和sha模块，主要提供 SHA1、SHA224、SHA256、SHA384、SHA512、MD5 算法），该算法接受传入的内容，经过运算得到一串hash值。

hash值的特点：

1. 只要传入的内容一样，得到的hash值一样，可用于非明文密码传输时密码校验
2. 不能由hash值返解成内容，即可以保证非明文密码的安全性
3. 只要使用的hash算法不变，无论校验的内容有多大，得到的hash值长度是固定的，可以用于对文本的哈希处理

MD5是最常见的摘要算法，速度很快，生成结果是固定的128 bit字节，通常用一个32位的16进制字符串表示

import hashlib

m = hashlib.md5() # 创建md5对象
b = 'hello'.encode(encoding='utf-8') # 此处必须encode, 或者 b = bytes(str, encoding='utf-8')，作用相同都是encode为bytes,将str默认的unicode转成utf-8.
m.update(b); #该方法只接受bytes类型


print(m.hexdigest())  #将hash中的数据转换成数据，其中只包含十六进制的数字。 5d41402abc4b2a76b9719d911017c592


# 另一种写法：b‘’前缀代表的就是bytes ,对英文加密，才可以使用b' '前缀,b' '在python中只能对ASCII字符进行转码。
str_md5 = hashlib.md5(b'this is a md5 test.').hexdigest() 
print('MD5加密后为 ：' + str_md5)

如果数据量很大，可以分块多次调用update()，最后计算的结果是一样的。

SHA1的生成结果是160 bit字节，通常用一个40位的16进制字符串表示。

比SHA1更安全的算法是SHA256和SHA512，不过越安全的算法不仅越慢，而且摘要长度更长。

二、hmac 加盐加密模块

Python自带的hmac模块实现了标准的Hmac算法：Keyed-Hashing for Message Authentication。它通过一个标准算法，在计算哈希的过程中，把key混入计算过程中。它内部对我们创建key和内容做过某种处理后再加密。

和我们自定义的加salt算法不同，Hmac算法针对所有哈希算法都通用，无论是MD5还是SHA-1。采用Hmac替代我们自己的salt算法，可以使程序算法更标准化，也更安全。

我们来看看如何使用hmac实现带key的哈希。

我们首先需要准备待计算的原始消息message，随机key，哈希算法，这里采用MD5，使用hmac的代码如下：

import hmac
message = b'Hello, world!'
key = b'secret'
h = hmac.new(key, message, digestmod='MD5')
# 如果消息很长，可以多次调用h.update(msg)
h.hexdigest() # 'fa4ee7d173f2d97ee79022d1a7355bcf'

注意：要注意传入的key和message都是bytes类型，str类型需要首先编码为bytes。

def hmac_md5(key, s):
    return hmac.new(key.encode('utf-8'), s.encode('utf-8'), 'MD5').hexdigest()

如果要保证hmac模块最终结果一致，必须保证：

1. hmac.new括号内指定的初始key一样
2. 无论update多少次，校验的内容累加到一起是一样的内容

import hashlib
import hmac

# 注意hmac模块只接受二进制数据的加密
h1 = hmac.new(b'hash', msg=None, digestmod=hashlib.md5)
h1.update(b'hello')
h1.update(b'world')
print(h1.hexdigest())  # 905f549c5722b5850d602862c34a763e

h2 = hmac.new(b'hash', msg=None, digestmod=hashlib.md5)
h2.update(b'helloworld')
print(h2.hexdigest())  # 905f549c5722b5850d602862c34a763e

h3 = hmac.new(b'hashhelloworld', msg=None, digestmod=hashlib.md5)
print(h3.hexdigest())  # a7e524ade8ac5f7f33f3a39a8f63fd25