前言
在互聯網的時代，我們在網絡中傳輸過程中都是要經過加密的，常見網絡數據傳輸的加密方式有MD5和RSA算法。當然，加密算法還有很多中按加密、解密方式不同分為：對稱加密、非對稱加密、hash加密。其中MD5算法的基礎是使用的hash算法，針對不同安全的hash安全算法，Python也提一個通用接口hashlib模塊。
1. hashlib 模塊概述
hashlib 是Python 內置用于對安全哈希和消息摘要的通用接口模塊。hashlib 模塊支持提供目前主流hash算法如MD5、SHA-1、SHA-2、SHA-256等通用構造方法，并且返回帶有同樣接口的hash對象。
1.1hashlib 模塊特點
- 提供主流的hash算法操作，替代md5模塊和sha模塊
- 模塊調用簡單，無需下載安裝
- 主要應用在文本加密場景如用戶登錄認證
1.2hashlib 模塊使用步驟
- 導入hashlib庫：import hashlib
- 建立加密對象
- 對字符串進行加密處理
- 獲取轉換成新的N個Bit
2. hashlib 工作原理
hashlib 模塊中加密方式是我們常見的hash算法。hash算法又稱為散列表（hash table），也叫做哈希表。
2.1hash 算法特點
- 具有唯一確定性，不同字符串加密后都是不一樣的
- 不可逆性，hash只有加密沒有解密過程
- 散列碰撞，輸出和輸入值不是一一對應關系
2.2hash 構造方法
直接定址方法
- 公式一：hash(key) = key
- 公式二：hash(key) = a*key+b
- 我們可以查看到直接定址方法具有線性的特點，因此適用在關鍵字分布連續的情況
數學分析方法
- 方式：提取關鍵字中隨機性好的數字位，將其拼接為哈希地址
- 適用場景：關鍵字已知的情況下，對關鍵字中每一位進行取值情況分析
除留余數方法
- 公式：hash(key) = key % p
- 除數采用取余模運算
2.3hash 算法過程
- hash 函數接收到輸入的字符串，首先會先進行預處理-哈希計算-輸入摘要
- 預處理：將字符串進行填充、分割N塊，為hash進行初始化
- 哈希計算：將預處理的數據完成指定算法生成消息摘要
- 每指定一種hash算法只會生成固定長度的摘要，長度越長的安全性越高
2.4hash 常用算法
MD5
MD5:message-Digest Algorithm 5 信息-摘要算法5，該算法用于信息完整性進行校驗
- 計算方式：求余、取余、調整長度、進行鏈接變量循環運算求出結果
- 用途：主要用于文件校驗
SHA-1
SHA：secure Hash Algorithm 安全散列算法1，是一種密碼散列算法，SHA-1可以生成摘要消息為40位的16進制即160位（20字節）的散列值
- 用途：TSL、SSL、PGP、SSH等協議中廣泛使用
3. hashlib 屬性方法
hashlib 模塊相關屬性
| 屬性 | 作用 |
|---|---|
| hashlib.algorithms_guaranteed | 保證所有平臺上都支持哈希算法的名稱 |
| hashlib.algorithms_available | 保證平臺上運行的Python解釋器上可用的hash算法的名稱 |
hashlib 構造對象相關的屬性
| 屬性 | 作用 |
|---|---|
| hash.digest_size | 以字節表示哈希對象的大小 |
| hash.block_size | 以字節表示哈希算法的內部塊大小 |
| hash.name | 哈希對象的名稱 |
hashlib 模塊相關方法目前可以支持主流hash算法。
| 方法 | 作用 |
|---|---|
| hashlib.pbkdf2_hmac(hash_name,password,salt,itera,dklen=None) | PKCS#5基于密碼的秘鑰派生函數2，作為HMAC作為偽隨機函數 |
| hashlib.scrypt(password,*,salt) | 基于密碼加密的秘鑰派生函數 |
| hashlib.md5() | md5加密方式 |
| hashlib.sha1 | sha1加密方式 |
| hashlib.sha256 | sha256加密方式 |
| hashlib.blake2b () | blake2b加密方式 |
| hashlib.blake2s | black2s加密方式 |
hashlib 構造對象相關的方法
| 方法 | 作用 |
|---|---|
| hash.update(data) | 以字節表示哈希對象 |
| hash.digest() | 返回當前已傳給update()方法的數據摘要 |
| hash.hexdigest() | 以16進制的字符串表示哈希數據值 |
| hash.copy() | 將hash對象復制，共享初始數據的摘要 |
4. 實操
我們學習hashlib模塊中對字符串進行hash算法處理，我們來實操一下吧
import hashlib
text_md5 = hashlib.md5()
text_md5.update(bytes("hello juejing",encoding="utf-8"))
print("md5:",text_md5.hexdigest())
text_sha1 = hashlib.sha1()
text_sha1.update(bytes("hello juejing",encoding="utf-8"))
print("sha1:",text_sha1.hexdigest())
text_sha256 = hashlib.sha3_256()
text_sha256.update(bytes("hello juejing",encoding="utf-8"))
print("sha256:",text_sha256.hexdigest())
text_crc32 = hashlib.()
text_sha256.update(bytes("hello juejing",encoding="utf-8"))
print("sha256:",text_sha256.hexdigest())
重要說明
- 添加自定義key與字符串進行組合加密（加鹽）
- 以MD5加密為例如下
加鹽寫法一：
text_md5 = hashlib.md5(b"key")
text_md5.update("字符串".encode("utf-8"))
加鹽寫法二：
key = "字符串"
yan = "字符串2"
text_md5 = hashlib.md5()
text_md5.upadte((key+yan).encode("utf-8"))
5、總結
本期，我們對hashlib模塊中hash算法特點、hashlib模塊相關支出算法的方法進行學習和實操。在hash算法中我們常用使用md5/sha1/sha256主要用于文本校驗、用戶登錄認證等數據校驗同時，hash算法確保數據的完整性，具有不可逆性，同時它會遭遇到暴力碰撞，因此hash長度越長的安全性也越高。
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