生活中我們經常會遇到一些加密演算法，今天我們就聊聊這些加密演算法的Python實現。部分常用的加密方法基本都有對應的Python庫，基本不再需要我們用程式碼實現具體演算法。

MD5加密

全稱：MD5訊息摘要演算法(英語：MD5 Message-Digest Algorithm)，一種被廣泛使用的密碼雜湊函式，可以產生出一個128位(16位元組)的雜湊值(hash value)，用於確保資訊傳輸完整一致。md5加密演算法是不可逆的，所以解密一般都是通過暴力窮舉方法，通過網站的介面實現解密。Python程式碼：

import hashlib 
m = hashlib.md5() 
m.update(str.encode("utf8")) 
print(m.hexdigest()) 

SHA1加密

全稱：安全雜湊演算法(Secure Hash Algorithm)主要適用於數字簽名標準(Digital Signature Standard DSS)裡面定義的數字簽名演算法(Digital Signature Algorithm DSA)，SHA1比MD5的安全性更強。對於長度小於2^ 64位的訊息，SHA1會產生一個160位的訊息摘要。Python程式碼：

import hashlib 
sha1 = hashlib.sha1() 
data = '2333333' 
sha1.update(data.encode('utf-8')) 
sha1_data = sha1.hexdigest() 
print(sha1_data) 

HMAC加密

全稱：雜湊訊息鑑別碼(Hash Message Authentication Code)， HMAC加密演算法是一種安全的基於加密hash函式和共享金鑰的訊息認證協議。實現原理是用公開函式和金鑰產生一個固定長度的值作為認證標識，用這個標識鑑別訊息的完整性。使用一個金鑰生成一個固定大小的小資料塊，即 MAC，並將其加入到訊息中，然後傳輸。接收方利用與傳送方共享的金鑰進行鑑別認證等。Python程式碼：

import hmac 
import hashlib 
# 第一個引數是金鑰key，第二個引數是待加密的字串，第三個引數是hash函式 
mac = hmac.new('key','hello',hashlib.md5) 
mac.digest() # 字串的ascii格式 
mac.hexdigest() # 加密後字串的十六進位制格式 

DES加密

全稱：資料加密標準(Data Encryption Standard)，屬於對稱加密演算法。DES是一個分組加密演算法，典型的DES以64位為分組對資料加密，加密和解密用的是同一個演算法。它的金鑰長度是56位(因為每個第8 位都用作奇偶校驗)，金鑰可以是任意的56位的數，而且可以任意時候改變。Python程式碼：

import binascii 
from pyDes import des,CBC,PAD_PKCS5 
# 需要安裝 pip install pyDes 
 
def des_encrypt(secret_key,s): 
 iv = secret_key 
 k = des(secret_key,iv,pad=None,padmode=PAD_PKCS5) 
 en = k.encrypt(s,padmode=PAD_PKCS5) 
 return binascii.b2a_hex(en) 
 
def des_decrypt(secret_key,padmode=PAD_PKCS5) 
 de = k.decrypt(binascii.a2b_hex(s),padmode=PAD_PKCS5) 
 return de 
 
secret_str = des_encrypt('12345678','I love YOU~') 
print(secret_str) 
clear_str = des_decrypt('12345678',secret_str) 
print(clear_str) 

AES加密

全稱：高階加密標準(英語：Advanced Encryption Standard)，在密碼學中又稱Rijndael加密法，是美國聯邦政府採用的一種區塊加密標準。這個標準用來替代原先的DES，已經被多方分析且廣為全世界所使用。Python程式碼：

import base64 
from Crypto.Cipher import AES 
 
''' 
AES對稱加密演算法 
''' 
# 需要補位，str不是16的倍數那就補足為16的倍數 
def add_to_16(value): 
 while len(value) % 16 != 0: 
  value += '\0' 
 return str.encode(value) # 返回bytes 
# 加密方法 
def encrypt(key,text): 
 aes = AES.new(add_to_16(key),AES.MODE_ECB) # 初始化加密器 
 encrypt_aes = aes.encrypt(add_to_16(text)) # 先進行aes加密 
 encrypted_text = str(base64.encodebytes(encrypt_aes),encoding='utf-8') # 執行加密並轉碼返回bytes 
 return encrypted_text 
# 解密方法 
def decrypt(key,AES.MODE_ECB) # 初始化加密器 
 base64_decrypted = base64.decodebytes(text.encode(encoding='utf-8')) # 優先逆向解密base64成bytes 
 decrypted_text = str(aes.decrypt(base64_decrypted),encoding='utf-8').replace('\0','') # 執行解密密並轉碼返回str 
 return decrypted_text 

RSA加密

全稱：Rivest-Shamir-Adleman，RSA加密演算法是一種非對稱加密演算法。在公開金鑰加密和電子商業中RSA被廣泛使用。它被普遍認為是目前比較優秀的公鑰方案之一。RSA是第一個能同時用於加密和數字簽名的演算法，它能夠抵抗到目前為止已知的所有密碼攻擊。Python程式碼：

# -*- coding: UTF-8 -*- 
# reference codes: https://www.jianshu.com/p/7a4645691c68 
 
import base64 
import rsa 
from rsa import common 
 
# 使用 rsa庫進行RSA簽名和加解密 
class RsaUtil(object): 
 PUBLIC_KEY_PATH = 'xxxxpublic_key.pem' # 公鑰 
 PRIVATE_KEY_PATH = 'xxxxxprivate_key.pem' # 私鑰 
 
 # 初始化key 
 def __init__(self,company_pub_file=PUBLIC_KEY_PATH,company_pri_file=PRIVATE_KEY_PATH): 
 
  if company_pub_file: 
   self.company_public_key = rsa.PublicKey.load_pkcs1_openssl_pem(open(company_pub_file).read()) 
  if company_pri_file: 
   self.company_private_key = rsa.PrivateKey.load_pkcs1(open(company_pri_file).read()) 
 
 def get_max_length(self,rsa_key,encrypt=True): 
  """加密內容過長時 需要分段加密 換算每一段的長度. 
   :param rsa_key: 鑰匙. 
   :param encrypt: 是否是加密. 
  """ 
  blocksize = common.byte_size(rsa_key.n) 
  reserve_size = 11 # 預留位為11 
  if not encrypt: # 解密時不需要考慮預留位 
   reserve_size = 0 
  maxlength = blocksize - reserve_size 
  return maxlength 
 
 # 加密 支付方公鑰 
 def encrypt_by_public_key(self,message): 
  """使用公鑰加密. 
   :param message: 需要加密的內容. 
   加密之後需要對接過進行base64轉碼 
  """ 
  encrypt_result = b'' 
  max_length = self.get_max_length(self.company_public_key) 
  while message: 
   input = message[:max_length] 
   message = message[max_length:] 
   out = rsa.encrypt(input,self.company_public_key) 
   encrypt_result += out 
  encrypt_result = base64.b64encode(encrypt_result) 
  return encrypt_result 
 
 def decrypt_by_private_key(self,message): 
  """使用私鑰解密. 
   :param message: 需要加密的內容. 
   解密之後的內容直接是字串，不需要在進行轉義 
  """ 
  decrypt_result = b"" 
 
  max_length = self.get_max_length(self.company_private_key,False) 
  decrypt_message = base64.b64decode(message) 
  while decrypt_message: 
   input = decrypt_message[:max_length] 
   decrypt_message = decrypt_message[max_length:] 
   out = rsa.decrypt(input,self.company_private_key) 
   decrypt_result += out 
  return decrypt_result 
 
 # 簽名 商戶私鑰 base64轉碼 
 def sign_by_private_key(self,data): 
  """私鑰簽名. 
   :param data: 需要簽名的內容. 
   使用SHA-1 方法進行簽名（也可以使用MD5） 
   簽名之後，需要轉義後輸出 
  """ 
  signature = rsa.sign(str(data),priv_key=self.company_private_key,hash='SHA-1') 
  return base64.b64encode(signature) 
 
 def verify_by_public_key(self,message,signature): 
  """公鑰驗籤. 
   :param message: 驗籤的內容. 
   :param signature: 對驗籤內容簽名的值（簽名之後，會進行b64encode轉碼，所以驗籤前也需轉碼）. 
  """ 
  signature = base64.b64decode(signature) 
  return rsa.verify(message,signature,self.company_public_key) 

ECC加密

全稱：橢圓曲線加密(Elliptic Curve Cryptography)，ECC加密演算法是一種公鑰加密技術，以橢圓曲線理論為基礎。利用有限域上橢圓曲線的點構成的Abel群離散對數難解性，實現加密、解密和數字簽名。將橢圓曲線中的加法運算與離散對數中的模乘運算相對應，就可以建立基於橢圓曲線的對應密碼體制。Python程式碼：

# -*- coding:utf-8 *- 
# author: DYBOY 
# reference codes: https://blog.dyboy.cn/websecurity/121.html 
# description: ECC橢圓曲線加密演算法實現 
""" 
 考慮K=kG ，其中K、G為橢圓曲線Ep(a,b)上的點，n為G的階（nG=O∞ ），k為小於n的整數。 
 則給定k和G，根據加法法則，計算K很容易但反過來，給定K和G，求k就非常困難。 
 因為實際使用中的ECC原則上把p取得相當大，n也相當大，要把n個解點逐一算出來列成上表是不可能的。 
 這就是橢圓曲線加密演算法的數學依據 
 點G稱為基點（base point） 
 k（k<n）為私有金鑰（privte key） 
 K為公開金鑰（public key) 
""" 
 
def get_inverse(mu,p): 
 """ 
 獲取y的負元 
 """ 
 for i in range(1,p): 
  if (i*mu)%p == 1: 
   return i 
 return -1 
 
def get_gcd(zi,mu): 
 """ 
 獲取最大公約數 
 """ 
 if mu: 
  return get_gcd(mu,zi%mu) 
 else: 
  return zi 
 
def get_np(x1,y1,x2,y2,a,p): 
 """ 
 獲取n*p，每次+p，直到求解階數np=-p 
 """ 
 flag = 1 # 定義符號位（+/-） 
 
 # 如果 p=q k=(3x2+a)/2y1mod p 
 if x1 == x2 and y1 == y2: 
  zi = 3 * (x1 ** 2) + a # 計算分子  【求導】 
  mu = 2 * y1 # 計算分母 
 
 # 若P≠Q，則k=(y2-y1)/(x2-x1) mod p 
 else: 
  zi = y2 - y1 
  mu = x2 - x1 
  if zi* mu < 0: 
   flag = 0  # 符號0為-（負數） 
   zi = abs(zi) 
   mu = abs(mu) 
 
 # 將分子和分母化為最簡 
 gcd_value = get_gcd(zi,mu)  # 最大公約數 
 zi = zi // gcd_value   # 整除 
 mu = mu // gcd_value 
 # 求分母的逆元 逆元： ∀a ∈G ，ョb∈G 使得 ab = ba = e 
 # P(x,y)的負元是 (x,-y mod p)= (x,p-y) ，有P+(-P)= O∞ 
 inverse_value = get_inverse(mu,p) 
 k = (zi * inverse_value) 
 
 if flag == 0:     # 斜率負數 flag==0 
  k = -k 
 k = k % p 
 # 計算x3,y3 P+Q 
 """ 
  x3≡k2-x1-x2(mod p) 
  y3≡k(x1-x3)-y1(mod p) 
 """ 
 x3 = (k ** 2 - x1 - x2) % p 
 y3 = (k * (x1 - x3) - y1) % p 
 return x3,y3 
 
def get_rank(x0,y0,b,p): 
 """ 
 獲取橢圓曲線的階 
 """ 
 x1 = x0    #-p的x座標 
 y1 = (-1*y0)%p  #-p的y座標 
 tempX = x0 
 tempY = y0 
 n = 1 
 while True: 
  n += 1 
  # 求p+q的和，得到n*p，直到求出階 
  p_x,p_y = get_np(tempX,tempY,x0,p) 
  # 如果 == -p,那麼階數+1，返回 
  if p_x == x1 and p_y == y1: 
   return n+1 
  tempX = p_x 
  tempY = p_y 
 
def get_param(x0,p): 
 """ 
 計算p與-p 
 """ 
 y0 = -1 
 for i in range(p): 
  # 滿足取模約束條件，橢圓曲線Ep(a,b)，p為質數，x,y∈[0,p-1] 
  if i**2%p == (x0**3 + a*x0 + b)%p: 
   y0 = i 
   break 
 
 # 如果y0沒有，返回false 
 if y0 == -1: 
  return False 
 
 # 計算-y（負數取模） 
 x1 = x0 
 y1 = (-1*y0) % p 
 return x0,x1,y1 
 
def get_graph(a,p): 
 """ 
 輸出橢圓曲線散點圖 
 """ 
 x_y = [] 
 # 初始化二維陣列 
 for i in range(p): 
  x_y.append(['-' for i in range(p)]) 
 
 for i in range(p): 
  val =get_param(i,p) # 橢圓曲線上的點 
  if(val != False): 
   x0,y1 = val 
   x_y[x0][y0] = 1 
   x_y[x1][y1] = 1 
 
 print("橢圓曲線的雜湊圖為：") 
 for i in range(p):    # i= 0-> p-1 
  temp = p-1-i  # 倒序 
 
  # 格式化輸出1/2位數，y座標軸 
  if temp >= 10: 
   print(temp,end=" ") 
  else: 
   print(temp,end=" ") 
 
  # 輸出具體座標的值，一行 
  for j in range(p): 
   print(x_y[j][temp],end=" ") 
  print("") #換行 
 
 # 輸出 x 座標軸 
 print(" ",end="") 
 for i in range(p): 
  if i >=10: 
   print(i,end=" ") 
  else: 
   print(i,end=" ") 
 print('\n') 
 
def get_ng(G_x,G_y,key,p): 
 """ 
 計算nG 
 """ 
 temp_x = G_x 
 temp_y = G_y 
 while key != 1: 
  temp_x,temp_y = get_np(temp_x,temp_y,G_x,p) 
  key -= 1 
 return temp_x,temp_y 
 
def ecc_main(): 
 while True: 
  a = int(input("請輸入橢圓曲線引數a(a>0)的值：")) 
  b = int(input("請輸入橢圓曲線引數b(b>0)的值：")) 
  p = int(input("請輸入橢圓曲線引數p(p為素數)的值：")) #用作模運算 
 
  # 條件滿足判斷 
  if (4*(a**3)+27*(b**2))%p == 0: 
   print("您輸入的引數有誤，請重新輸入！！！\n") 
  else: 
   break 
 
 # 輸出橢圓曲線散點圖 
 get_graph(a,p) 
 
 # 選點作為G點 
 print("user1：在如上座標系中選一個值為G的座標") 
 G_x = int(input("user1：請輸入選取的x座標值：")) 
 G_y = int(input("user1：請輸入選取的y座標值：")) 
 
 # 獲取橢圓曲線的階 
 n = get_rank(G_x,p) 
 
 # user1生成私鑰，小key 
 key = int(input("user1：請輸入私鑰小key（<{}）：".format(n))) 
 
 # user1生成公鑰，大KEY 
 KEY_x,kEY_y = get_ng(G_x,p) 
 
 # user2階段 
 # user2拿到user1的公鑰KEY，Ep(a,b)階n，加密需要加密的明文資料 
 # 加密準備 
 k = int(input("user2：請輸入一個整數k（<{}）用於求kG和kQ：".format(n))) 
 k_G_x,k_G_y = get_ng(G_x,k,p)       # kG 
 k_Q_x,k_Q_y = get_ng(KEY_x,kEY_y,p)      # kQ 
 
 # 加密 
 plain_text = input("user2：請輸入需要加密的字串:") 
 plain_text = plain_text.strip() 
 #plain_text = int(input("user1：請輸入需要加密的密文：")) 
 c = [] 
 print("密文為：",end="") 
 for char in plain_text: 
  intchar = ord(char) 
  cipher_text = intchar*k_Q_x 
  c.append([k_G_x,k_G_y,cipher_text]) 
  print("({},{}),{}".format(k_G_x,cipher_text),end="-") 
 
 
 # user1階段 
 # 拿到user2加密的資料進行解密 
 # 知道 k_G_x,k_G_y，key情況下，求解k_Q_x,k_Q_y是容易的，然後plain_text = cipher_text/k_Q_x 
 print("\nuser1解密得到明文：",end="") 
 for charArr in c: 
  decrypto_text_x,decrypto_text_y = get_ng(charArr[0],charArr[1],p) 
  print(chr(charArr[2]//decrypto_text_x),end="") 
 
if __name__ == "__main__": 
 print("*************ECC橢圓曲線加密*************") 
 ecc_main() 

本文主要介紹了MD5，SHA-1，HMAC，DES/AES，RSA和ECC這幾種加密演算法和python程式碼示例。

到此這篇關於Python實現常見的幾種加密演算法的文章就介紹到這了,更多相關Python 加密演算法內容請搜尋我們以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援我們！