Python：Crypto 库高级用法举例和应用详解

Travis Tang

2024-07-25

Python Crypto库高级用法

模块介绍

Crypto 库是 Python 中一个强大的加密和解密工具，主要用于实现加密算法，确保信息在传输过程中的安全性。该库支持多种加密算法，包括对称加密（如 AES、DES）、非对称加密（如 RSA）以及哈希算法（如 SHA-1、SHA-256）。此库适配的 Python 版本为 Python 3.x。

应用场景

Crypto 库广泛应用于各种需要数据保护的场景，如网络通信安全、数据存储加密、用户认证以及密码管理等。在现代应用程序中，确保用户数据的安全性至关重要，此库可以帮助开发者轻松实现数据加密和解密功能，以防止数据被恶意获取或篡改。

安装说明

Crypto 库并不是 Python 的默认模块，需通过 pip 安装。可以使用以下命令进行安装：

1	pip install pycryptodome

用法举例

1. 示例一：使用 AES 进行对称加密

from Crypto.Cipher import AES  # 从Crypto库导入AES模块
from Crypto.Random import get_random_bytes  # 导入随机字节生成器
import base64  # 导入base64库，用于编码

# 生成16字节的密钥和初始向量
key = get_random_bytes(16)  # 生成密钥
iv = get_random_bytes(16)  # 生成初始向量

# 创建AES加密对象
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)  # 使用CBC模式进行加密

# 待加密数据，需为16字节的倍数
data = b'This is a secret.'  # 要加密的明文
padding_length = 16 - len(data) % 16  # 计算所需填充的字节长度
data += bytes([padding_length]) * padding_length  # 填充明文数据

ciphertext = cipher.encrypt(data)  # 执行加密操作
print('Encrypted:', base64.b64encode(ciphertext).decode())  # 输出加密后的数据

在此示例中，我们演示了如何使用 AES 算法对一段文本进行对称加密。通过 get_random_bytes 生成密钥和初始向量，并确保数据为 16 字节的倍数以符合 AES 的要求。

2. 示例二：使用 AES 进行解密

from Crypto.Cipher import AES  # 从Crypto库导入AES模块
from Crypto.Random import get_random_bytes  # 引入随机字节生成器
import base64  # 导入base64库，用于编码解码

key = ...  # 使用示例一生成的密钥
iv = ...  # 使用示例一生成的初始向量
ciphertext = ...  # 使用示例一生成的密文

cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)  # 创建AES解密对象
data = cipher.decrypt(ciphertext)  # 执行解密操作

# 移除填充
padding_length = data[-1]  # 获取最后一个字节作为填充长度
data = data[:-padding_length]  # 去掉填充部分
print('Decrypted:', data.decode())  # 输出解密后的数据

在这个示例中，我们展示了如何解密之前加密的数据。通过使用与加密相同的密钥和初始向量，AES 解密对象可以恢复原始数据，并通过指定的方式去除填充。

3. 示例三：使用 SHA-256 进行哈希

from Crypto.Hash import SHA256  # 从Crypto库导入SHA256模块

data = b'This is a secret message.'  # 定义待哈希的明文数据

hash_obj = SHA256.new(data)  # 创建SHA-256哈希对象并更新数据
hash_value = hash_obj.hexdigest()  # 获取哈希值的十六进制表示
print('SHA-256 Hash:', hash_value)  # 输出哈希值

在这个示例中，我们使用 SHA-256 算法对一段文本进行哈希处理，生成固定长度的哈希值，可以用于数据完整性校验及签名验证等场景。

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