使用Python密码学-概述

密码学是一门关于如何保护信息安全的学科。在数字化的时代，信息的安全性越来越受到重视，因此密码学的应用也越来越广泛。

Python 作为一门通用编程语言，在密码学中也有着广泛的应用。这篇文章将介绍 Python 在密码学中的应用，并且会提供一些 Python 密码学库的使用示例。

Python密码学库

Python 有多个密码学库可供选择。以下是一些常用的密码学库：

• cryptography
• pycryptodome
• pycrypto

在这些密码学库中，cryptography 是最受欢迎的一个，因为它被广泛地使用在多个安全协议中。

密钥和散列函数

密码学中的两个最常用的概念是密钥和散列函数。密钥是一串用来解密密文的字符，而散列函数是将任意长度的数据映射到固定长度的散列值。

使用 cryptography 库

from cryptography.fernet import Fernet

# 生成一个加密密钥
key = Fernet.generate_key()

# 创建加密器
cipher = Fernet(key)

# 加密明文
plaintext = b"Hello, World!"
ciphertext = cipher.encrypt(plaintext)

# 解密密文
decrypted_plaintext = cipher.decrypt(ciphertext)

assert decrypted_plaintext == plaintext

在这个示例中，我们使用 cryptography 库创建了一个加密器，然后加密了一段明文，最后又对密文进行了解密。这个过程中我们用到了 Fernet 对称加密算法。

在这个例子中，我们也使用了 Fernet.generate_key() 创造了一个加密用的密钥，不过如果我们想要用不同的一个加密器，那么我们需要生成多个密钥。

散列函数

import hashlib

# 计算 SHA-256 散列值
plaintext = b"Hello, World!"
hash = hashlib.sha256(plaintext)
hash_value = hash.digest()

在这个示例中，我们使用 hashlib 标准库来计算明文的 SHA-256 散列值。如此得到的 hash_value 就是按照该散列函数计算出来的固定长度的结果。

对称加密

对称加密算法是一种加密和解密使用同一个密钥的加密算法。因此如果密钥泄露，就会导致加密信息的安全受到影响。

使用 pycryptodome 库

from Crypto.Cipher import AES

# 加密密钥
key = b"1234567890123456"

# 初始化加密器
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)

# 加密明文
plaintext = b"Hello, World!"
ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(plaintext)

# 解密密文
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX, cipher.nonce)
decrypted_plaintext = cipher.decrypt_and_verify(ciphertext, tag)

assert decrypted_plaintext == plaintext

这个示例使用了 pycryptodome 库中的 AES 对称加密算法来加密信息。这个算法需要一个 128 位的加密密钥。在这个示例中，我们使用了一个 16 位的字符串，可以看到这种方式不太安全。在实际应用中，我们应该使用更好的方法来生成安全的密钥。