数据加密艺术:Python Hashlib 解密

一.前言

hashlib 是 Python 中用于生成哈希摘要（hash digest）的库。哈希摘要是一种对数据进行单向散列处理的方法，通常用于验证数据完整性、密码存储等场景

什么是哈希算法？

哈希算法是一种将任意长度的数据映射为固定长度哈希值的算法，通常用于数据校验、密码存储等方面。hashlib所提供的算法都是经过广泛验证的，具有较高的安全性和可靠性

hashlib的主要特点包括：

1. 支持多种哈希算法：hashlib支持多种常见的哈希算法，如MD5、SHA1、SHA256等，方便用户进行各种哈希计算。
2. 易于使用：hashlib提供了简洁的API接口，使得用户可以方便地进行哈希计算。
3. 高效性：hashlib对内部进行了优化，可以快速地进行哈希计算，尤其适合处理大量数据。
4. 安全可靠：hashlib所提供的算法都是经过广泛验证的，具有较高的安全性和可靠性。

二.基本用法

1.导入模块

hashlib python自带的库，所以不需要安装，直接导入使用

import hashlib

2.创建一个哈希对象

hash_obj = hashlib.sha256() # 不一定sha256,可以是支持的哈希算法

我们使用SHA-256算法创建了一个哈希对象。hashlib支持多种算法，包括md5、sha1、sha224、sha256、sha384、sha512等。

3.查看支持的哈希算法

import hashlib


# 支持的哈希算法列表
print(hashlib.algorithms_guaranteed)


{'sha3_512', 'sha256', 'blake2b', 'shake_128', 'sha3_384', 'sha224', 'sha3_224', 'blake2s', 'sha3_256', 'sha512', 'shake_256', 'sha1', 'md5', 'sha384'}

4.使用update()方法更新哈希值

data = "123456"  
hash_obj.update(data.encode('utf-8'))

我们将字符串"123456"转换为字节串，并使用update()方法将其传递给哈希对象

5.使用hexdigest()方法获取哈希值

hash_value = hash_obj.hexdigest()

6.生成MD5哈希摘要

import hashlib


# 使用 MD5 算法生成哈希摘要
data = "123456"
md5_hash = hashlib.md5(data.encode()).hexdigest()
print("MD5 Hash:", md5_hash)

7.生成SHA-256哈希摘要

import hashlib
data = "123456"
# 使用 SHA-256 算法生成哈希摘要
sha256_hash = hashlib.sha256(data.encode()).hexdigest()
print("SHA-256 Hash:", sha256_hash)

8.大文件哈希摘要生成

对于大文件，建议逐块读取并更新哈希摘要，以避免内存问题

import hashlib


def hash_file(filename, algorithm="sha256", chunk_size=8192):
    hash_obj = hashlib.new(algorithm)
    with open(filename, "rb") as f:
        while chunk := f.read(chunk_size):
            hash_obj.update(chunk)
    return hash_obj.hexdigest()


file_path = "file.xxx"
file_hash = hash_file(file_path)
print(f"Hash of {file_path}: {file_hash}")

三.实际应用场景

hashlib的应用场景包括但不限于以下几种情况：

1. 密码验证：用户在客户端通过加密算法对密码进行加密，然后将加密后的密码发送给服务端进行验证。
2. 数据一致性验证：比如，用MD5（信息摘要算法第5版）进行文件一致性验证。每个文件的MD5值就像是这个文件的“数字指纹”。如果任何人对文件做了任何改动，其MD5值就会发生变化。在软件下载操作中，通过比较前后这两个MD5值是否相同，就能判断下载的文件是否出错，或者说下载的文件是否被篡改了。
3. 数字签名：在安全访问认证等场合，散列函数也经常被使用。

四.注意事项

使用hashlib时，需要注意以下几点：

1. hashlib不是加密算法，不能用于加密，只能用于防篡改。
2. 摘要算法的单向计算特性决定了可以在不存储明文口令的情况下验证用户口令。
3. 当使用非字节类型的数据时，需要将其转换为字节类型，如使用bytes()函数。
4. 对于大文件，一次性读取和分批次、多次从同一文件中连续读取的效果是一样的，得到的密文字符串也是完全一样的。
5. 使用时需要设置字符的编码，否则会报错。
6. 不同的哈希算法有不同的安全性和性能特点，选择合适的算法需要考虑具体的应用场景和需求。
7. 在使用hashlib进行数据加密、数字签名等操作时，需要充分考虑算法的安全性和可靠性，避免出现安全漏洞和数据泄露等问题。
8. 
   

更多用法请参考官方文档

https://docs.python.org/3/library/hashlib.html