Python hashlib模块

盆友圈的小可爱
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前言

在互联网的时代，我们在网络中传输过程中都是要经过加密的，常见网络数据传输的加密方式有MD5和RSA算法。

当然，加密算法还有很多中按加密、解密方式不同分为：对称加密、非对称加密、hash加密。

其中MD5算法的基础是使用的hash算法，针对不同安全的hash安全算法，Python也提一个通用接口hashlib模块。

本期，我们来对Python 提供的安全哈希算法的通用接口-hashlib模块进行学习，Let's go ~

1. hashlib 模块概述

hashlib 是Python 内置用于对安全哈希和消息摘要的通用接口模块。hashlib 模块支持提供目前主流hash算法如MD5、SHA-1、SHA-2、SHA-256等通用构造方法，并且返回带有同样接口的hash对象。

  • hashlib 模块特点

    • 提供主流的hash算法操作，替代md5模块和sha模块
    • 模块调用简单，无需下载安装
    • 主要应用在文本加密场景如用户登录认证

  • hashlib 模块使用步骤

    • 导入hashlib库：import hashlib
    • 建立加密对象
    • 对字符串进行加密处理
    • 获取转换成新的N个Bit

2. hashlib 工作原理

hashlib 模块中加密方式是我们常见的hash算法。hash算法又称为散列表（hash table），也叫做哈希表。

  • hash 算法特点

    • 具有唯一确定性，不同字符串加密后都是不一样的
    • 不可逆性，hash只有加密没有解密过程
    • 散列碰撞，输出和输入值不是一一对应关系

  • hash 构造方法

    • 直接定址方法

      • 公式一：hash(key) = key
      • 公式二：hash(key) = a*key+b
      • 我们可以查看到直接定址方法具有线性的特点，因此适用在关键字分布连续的情况

    • 数学分析方法

      • 方式：提取关键字中随机性好的数字位，将其拼接为哈希地址
      • 适用场景：关键字已知的情况下，对关键字中每一位进行取值情况分析

    • 除留余数方法

      • 公式：hash(key) = key % p
      • 除数采用取余模运算

  • hash 算法过程

    • hash 函数接收到输入的字符串，首先会先进行预处理-哈希计算-输入摘要
    • 预处理：将字符串进行填充、分割N块，为hash进行初始化
    • 哈希计算：将预处理的数据完成指定算法生成消息摘要
    • 每指定一种hash算法只会生成固定长度的摘要，长度越长的安全性越高 image.png

  • hash 常用算法

    • MD5

      MD5:message-Digest Algorithm 5 信息-摘要算法5，该算法用于信息完整性进行校验

      • 计算方式：求余、取余、调整长度、进行链接变量循环运算求出结果

      • 用途：主要用于文件校验

    • SHA-1

      SHA：secure Hash Algorithm 安全散列算法1，是一种密码散列算法，SHA-1可以生成摘要消息为40位的16进制即160位（20字节）的散列值

      • 用途：TSL、SSL、PGP、SSH等协议中广泛使用

3. hashlib 属性方法

hashlib 模块相关属性

属性作用
hashlib.algorithms_guaranteed保证所有平台上都支持哈希算法的名称
hashlib.algorithms_available保证平台上运行的Python解释器上可用的hash算法的名称

hashlib 构造对象相关的属性

属性作用
hash.digest_size以字节表示哈希对象的大小
hash.block_size以字节表示哈希算法的内部块大小
hash.name哈希对象的名称

hashlib 模块相关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基于密码的秘钥派生函数2，作为HMAC作为伪随机函数
hashlib.scrypt(password,*,salt)基于密码加密的秘钥派生函数
hashlib.md5()md5加密方式
hashlib.sha1sha1加密方式
hashlib.sha256sha256加密方式
hashlib.blake2b ()blake2b加密方式
hashlib.blake2sblack2s加密方式

hashlib 构造对象相关的方法

方法作用
hash.update(data)以字节表示哈希对象
hash.digest()返回当前已传给update()方法的数据摘要
hash.hexdigest()以16进制的字符串表示哈希数据值
hash.copy()将hash对象复制，共享初始数据的摘要

4. 小试牛刀

我们学习hashlib模块中对字符串进行hash算法处理，我们来实操一下吧

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())

  • 💬 重要说明

    • 添加自定义key与字符串进行组合加密（加盐）
    • 以MD5加密为例如下
      • 加盐写法一：
      text_md5 = hashlib.md5(b"key")
text_md5.update("字符串".encode("utf-8"))
      • 加盐写法二：
      key = "字符串"
yan = "字符串2"
text_md5 = hashlib.md5()
text_md5.upadte((key+yan).encode("utf-8"))

总结

本期，我们对hashlib模块中hash算法特点、hashlib模块相关支出算法的方法进行学习和实操。

在hash算法中我们常用使用md5/sha1/sha256主要用于文本校验、用户登录认证等数据校验

同时，hash算法确保数据的完整性，具有不可逆性，同时它会遭遇到暴力碰撞，因此hash长度越长的安全性也越高。

以上是本期内容，欢迎大佬们点赞评论，下期见~

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