Python实现常见的几种加密算法(MD5，SHA-1，HMAC，DES/AES，RSA和ECC)

2023-07-25 16:04:05 66

生活中我们经常会遇到一些加密算法，今天我们就聊聊这些加密算法的Python实现。部分常用的加密方法基本都有对应的Python库，基本不再需要我们用代码实现具体算法。

MD5加密

全称：MD5消息摘要算法(英语：MD5Message-DigestAlgorithm)，一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位(16字节)的散列值(hashvalue)，用于确保信息传输完整一致。md5加密算法是不可逆的，所以解密一般都是通过暴力穷举方法，通过网站的接口实现解密。Python代码：

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

SHA1加密

全称：安全哈希算法(SecureHashAlgorithm)主要适用于数字签名标准(DigitalSignatureStandardDSS)里面定义的数字签名算法(DigitalSignatureAlgorithmDSA)，SHA1比MD5的安全性更强。对于长度小于2^64位的消息，SHA1会产生一个160位的消息摘要。Python代码：

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

HMAC加密

全称：散列消息鉴别码(HashMessageAuthenticationCode)，HMAC加密算法是一种安全的基于加密hash函数和共享密钥的消息认证协议。实现原理是用公开函数和密钥产生一个固定长度的值作为认证标识，用这个标识鉴别消息的完整性。使用一个密钥生成一个固定大小的小数据块，即MAC，并将其加入到消息中，然后传输。接收方利用与发送方共享的密钥进行鉴别认证等。Python代码：

importhmac
importhashlib
#第一个参数是密钥key，第二个参数是待加密的字符串，第三个参数是hash函数
mac=hmac.new('key','hello',hashlib.md5)
mac.digest()#字符串的ascii格式
mac.hexdigest()#加密后字符串的十六进制格式

DES加密

全称：数据加密标准(DataEncryptionStandard)，属于对称加密算法。DES是一个分组加密算法，典型的DES以64位为分组对数据加密，加密和解密用的是同一个算法。它的密钥长度是56位(因为每个第8位都用作奇偶校验)，密钥可以是任意的56位的数，而且可以任意时候改变。Python代码：

importbinascii
frompyDesimportdes,CBC,PAD_PKCS5
#需要安装pipinstallpyDes

defdes_encrypt(secret_key,s):
iv=secret_key
k=des(secret_key,CBC,iv,pad=None,padmode=PAD_PKCS5)
en=k.encrypt(s,padmode=PAD_PKCS5)
returnbinascii.b2a_hex(en)

defdes_decrypt(secret_key,s):
iv=secret_key
k=des(secret_key,CBC,iv,pad=None,padmode=PAD_PKCS5)
de=k.decrypt(binascii.a2b_hex(s),padmode=PAD_PKCS5)
returnde

secret_str=des_encrypt('12345678','IloveYOU~')
print(secret_str)
clear_str=des_decrypt('12345678',secret_str)
print(clear_str)

AES加密

全称：高级加密标准(英语：AdvancedEncryptionStandard)，在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。Python代码：

importbase64
fromCrypto.CipherimportAES

'''
AES对称加密算法
'''
#需要补位，str不是16的倍数那就补足为16的倍数
defadd_to_16(value):
whilelen(value)%16!=0:
value+='\0'
returnstr.encode(value)#返回bytes
#加密方法
defencrypt(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))#先进行aes加密
encrypted_text=str(base64.encodebytes(encrypt_aes),encoding='utf-8')#执行加密并转码返回bytes
returnencrypted_text
#解密方法
defdecrypt(key,text):
aes=AES.new(add_to_16(key),AES.MODE_ECB)#初始化加密器
base64_decrypted=base64.decodebytes(text.encode(encoding='utf-8'))#优先逆向解密base64成bytes
decrypted_text=str(aes.decrypt(base64_decrypted),encoding='utf-8').replace('\0','')#执行解密密并转码返回str
returndecrypted_text

RSA加密

全称：Rivest-Shamir-Adleman，RSA加密算法是一种非对称加密算法。在公开密钥加密和电子商业中RSA被广泛使用。它被普遍认为是目前比较优秀的公钥方案之一。RSA是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，它能够抵抗到目前为止已知的所有密码攻击。Python代码：

#-*-coding:UTF-8-*-
#referencecodes:https://www.jianshu.com/p/7a4645691c68

importbase64
importrsa
fromrsaimportcommon

#使用rsa库进行RSA签名和加解密
classRsaUtil(object):
PUBLIC_KEY_PATH='xxxxpublic_key.pem'#公钥
PRIVATE_KEY_PATH='xxxxxprivate_key.pem'#私钥

#初始化key
def__init__(self,
company_pub_file=PUBLIC_KEY_PATH,
company_pri_file=PRIVATE_KEY_PATH):

ifcompany_pub_file:
self.company_public_key=rsa.PublicKey.load_pkcs1_openssl_pem(open(company_pub_file).read())
ifcompany_pri_file:
self.company_private_key=rsa.PrivateKey.load_pkcs1(open(company_pri_file).read())

defget_max_length(self,rsa_key,encrypt=True):
"""加密内容过长时需要分段加密换算每一段的长度.
:paramrsa_key:钥匙.
:paramencrypt:是否是加密.
"""
blocksize=common.byte_size(rsa_key.n)
reserve_size=11#预留位为11
ifnotencrypt:#解密时不需要考虑预留位
reserve_size=0
maxlength=blocksize-reserve_size
returnmaxlength

#加密支付方公钥
defencrypt_by_public_key(self,message):
"""使用公钥加密.
:parammessage:需要加密的内容.
加密之后需要对接过进行base64转码
"""
encrypt_result=b''
max_length=self.get_max_length(self.company_public_key)
whilemessage:
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)
returnencrypt_result

defdecrypt_by_private_key(self,message):
"""使用私钥解密.
:parammessage:需要加密的内容.
解密之后的内容直接是字符串，不需要在进行转义
"""
decrypt_result=b""

max_length=self.get_max_length(self.company_private_key,False)
decrypt_message=base64.b64decode(message)
whiledecrypt_message:
input=decrypt_message[:max_length]
decrypt_message=decrypt_message[max_length:]
out=rsa.decrypt(input,self.company_private_key)
decrypt_result+=out
returndecrypt_result

#签名商户私钥base64转码
defsign_by_private_key(self,data):
"""私钥签名.
:paramdata:需要签名的内容.
使用SHA-1方法进行签名（也可以使用MD5）
签名之后，需要转义后输出
"""
signature=rsa.sign(str(data),priv_key=self.company_private_key,hash='SHA-1')
returnbase64.b64encode(signature)

defverify_by_public_key(self,message,signature):
"""公钥验签.
:parammessage:验签的内容.
:paramsignature:对验签内容签名的值（签名之后，会进行b64encode转码，所以验签前也需转码）.
"""
signature=base64.b64decode(signature)
returnrsa.verify(message,signature,self.company_public_key)

ECC加密

全称：椭圆曲线加密(EllipticCurveCryptography)，ECC加密算法是一种公钥加密技术，以椭圆曲线理论为基础。利用有限域上椭圆曲线的点构成的Abel群离散对数难解性，实现加密、解密和数字签名。将椭圆曲线中的加法运算与离散对数中的模乘运算相对应，就可以建立基于椭圆曲线的对应密码体制。Python代码：

#-*-coding:utf-8*-
#author:DYBOY
#referencecodes:https://blog.dyboy.cn/websecurity/121.html
#description:ECC椭圆曲线加密算法实现
"""
考虑K=kG，其中K、G为椭圆曲线Ep(a,b)上的点，n为G的阶（nG=O∞），k为小于n的整数。
则给定k和G，根据加法法则，计算K很容易但反过来，给定K和G，求k就非常困难。
因为实际使用中的ECC原则上把p取得相当大，n也相当大，要把n个解点逐一算出来列成上表是不可能的。
这就是椭圆曲线加密算法的数学依据
点G称为基点（basepoint）
k（kp-1
temp=p-1-i#倒序

#格式化输出1/2位数，y坐标轴
iftemp>=10:
print(temp,end="")
else:
print(temp,end="")

#输出具体坐标的值，一行
forjinrange(p):
print(x_y[j][temp],end="")
print("")#换行

#输出x坐标轴
print("",end="")
foriinrange(p):
ifi>=10:
print(i,end="")
else:
print(i,end="")
print('\n')

defget_ng(G_x,G_y,key,a,p):
"""
计算nG
"""
temp_x=G_x
temp_y=G_y
whilekey!=1:
temp_x,temp_y=get_np(temp_x,temp_y,G_x,G_y,a,p)
key-=1
returntemp_x,temp_y

defecc_main():
whileTrue:
a=int(input("请输入椭圆曲线参数a(a>0)的值："))
b=int(input("请输入椭圆曲线参数b(b>0)的值："))
p=int(input("请输入椭圆曲线参数p(p为素数)的值："))#用作模运算

#条件满足判断
if(4*(a**3)+27*(b**2))%p==0:
print("您输入的参数有误，请重新输入！！！\n")
else:
break

#输出椭圆曲线散点图
get_graph(a,b,p)

#选点作为G点
print("user1：在如上坐标系中选一个值为G的坐标")
G_x=int(input("user1：请输入选取的x坐标值："))
G_y=int(input("user1：请输入选取的y坐标值："))

#获取椭圆曲线的阶
n=get_rank(G_x,G_y,a,b,p)

#user1生成私钥，小key
key=int(input("user1：请输入私钥小key（<{}）：".format(n)))

#user1生成公钥，大KEY
KEY_x,kEY_y=get_ng(G_x,G_y,key,a,p)

#user2阶段
#user2拿到user1的公钥KEY，Ep(a,b)阶n，加密需要加密的明文数据
#加密准备
k=int(input("user2：请输入一个整数k（<{}）用于求kG和kQ：".format(n)))
k_G_x,k_G_y=get_ng(G_x,G_y,k,a,p)#kG
k_Q_x,k_Q_y=get_ng(KEY_x,kEY_y,k,a,p)#kQ

#加密
plain_text=input("user2：请输入需要加密的字符串:")
plain_text=plain_text.strip()
#plain_text=int(input("user1：请输入需要加密的密文："))
c=[]
print("密文为：",end="")
forcharinplain_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,k_G_y,cipher_text),end="-")


#user1阶段
#拿到user2加密的数据进行解密
#知道k_G_x,k_G_y，key情况下，求解k_Q_x,k_Q_y是容易的，然后plain_text=cipher_text/k_Q_x
print("\nuser1解密得到明文：",end="")
forcharArrinc:
decrypto_text_x,decrypto_text_y=get_ng(charArr[0],charArr[1],key,a,p)
print(chr(charArr[2]//decrypto_text_x),end="")

if__name__=="__main__":
print("*************ECC椭圆曲线加密*************")
ecc_main()

本文主要介绍了MD5，SHA-1，HMAC，DES/AES，RSA和ECC这几种加密算法和python代码示例。

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Python实现常见的几种加密算法(MD5，SHA-1，HMAC，DES/AES，RSA和ECC)

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