一、概述

在程式開發過程中，很多時候會涉及使用者資訊驗證環節，這類場景下我們往往需要對字串進行加密處理。python中也有專門的加密模組，它就是hashlib。下面章節將詳述它的常見用法。

二、常見加密演算法的使用

hashlib模組支援業界主流常見的一些加密演算法，如md5，sha1，sha256，sha384，sha 512，hmac加密等，具體用法都差不多，只是呼叫的演算法不同而已。需要注意的是，在輸入需要被加密的字串時，必須先encode等二進位制串，所以在字串前面要加上b。

2.1 md5加密

直接上程式碼把，沒有太多可以講述的了。

import hashlib

m = hashlib.md5()   #建立一個md5物件，即通過md5加密處理
 

m.update(b'python')     #此處傳遞的字串需要encode成二進位制，前面加b
print(m.hexdigest())    #以16進位制輸出

輸出：
23eeeb4347bdd26bfc6b7ee9a3b755dd

注意：
這裡的update有點類似於append的作用，當我們連續兩次update後輸出時，最後輸出的md5碼並非最後一次update的字串對應的md5碼，而是對此前所有update的字串的拼接後計算出的md5碼，當然前提是update前面的物件是同一個。

如何驗證這個結論呢？程式碼奉上：

import hashlib

m = hashlib.md5()
m.update(b'py')
print(m.hexdigest())
m.update(b'thon')
print(m.hexdigest())
print('-------'
 
)
n = hashlib.md5()
n.update(b'python')#一次性update一個字串
print(n.hexdigest())
print('========')
o = hashlib.md5()
o.update(b'py'+b'thon')#自行拼接字串輸出
print(o.hexdigest())

輸出：
dfed5bc177b87ab317c584e06566adc6
23eeeb4347bdd26bfc6b7ee9a3b755dd
-------
23eeeb4347bdd26bfc6b7ee9a3b755dd
========
23eeeb4347bdd26bfc6b7ee9a3b755dd
 

從以上程式碼可以看出，對同一個md5物件多次update字串，輸出的md5碼實際是對多個字串拼接後的md5計算。這裡也給我們一個啟示，如果要計算一個檔案的md5碼，如果檔案長度不會對機器的硬體資源造成壓力，一次性讀取內容後進行md5計算是最快捷的方式了。

2.2 sha1加密

如上文所述，其他演算法的用法非常類似，只是呼叫的演算法不同罷了。

import hashlib

m = hashlib.sha1()
m.update(b'sha1')
print(m.hexdigest())


輸出：
415ab40ae9b7cc4e66d6769cb2c08106e8293b48

2.3 sha256加密

如法炮製sha256演算法。

import hashlib

m = hashlib.sha256()
m.update(b'sha1')
print(m.hexdigest())
輸出：
b1565820a5cdac40e0520d23f9d0b1497f240ddc51d72eac6423d97d952d444f

2.4 sha512加密

看看sha512演算法把。

import hashlib

m = hashlib.sha512()
m.update(b'sha1')
print(m.hexdigest())

輸出：
4af46fa0152c825afee230022f46e3aedb0a9ee2a3dc20e30821a4d263327074b26455f29578812876011dd921132c6ed813b38d16b1b2a1c1fa7cea1a6b1fd9

2.5 hmac加密

以上加密演算法主要用於字串的加密處理，還有一種用於身份驗證可防竊聽的加密演算法，它就是hmac加密。雜湊訊息鑑別碼，簡稱HMAC，是一種基於訊息鑑別碼MAC（Message Authentication Code）的鑑別機制，是一種基於金鑰的雜湊演算法的認證協議。

HMAC加密演算法是一種基於金鑰的報文完整性的驗證方法，其安全性是建立在Hash加密演算法基礎上的。它要求通訊雙方共享金鑰、約定演算法、對報文進行Hash運算，形成固定長度的認證碼。通訊雙方通過認證碼的校驗來確定報文的合法性。HMAC加密演算法可以用來作加密、數字簽名、報文驗證等。

HMAC加密演算法的定義

HMAC加密演算法是一種執行“校驗和”的演算法，它通過對資料進行“求和”來檢查資料是否被更改了。在傳送資料以前，HMAC加密演算法對資料塊和雙方約定的公鑰進行“雜湊操作”，以生成稱為“摘要”的東西，附加在待發送的資料塊中。當資料和摘要到達其目的地時，就使用HMAC加密演算法來生成另一個校驗和，如果兩個數字相匹配，那麼資料未被做任何篡改。否則，就意味著資料在傳輸或儲存過程中被某些居心叵測的人作了手腳。

實際的典型應用場景是挑戰/響應”（Challenge/Response）身份認證，認證流程如下：

(1) 客戶端向伺服器發出一個驗證請求。

(2) 伺服器接到此請求後生成一個隨機數並通過網路傳輸給客戶端（此為挑戰）。

(3) 客戶端將收到的隨機數結合本地的密碼，通過雙方約定一致的演算法進行HMAC-MD5運算並得到一個結果作為認證證據傳給伺服器（此為響應）。

(4) 與此同時，伺服器也使用該隨機數與儲存在伺服器資料庫中的該客戶金鑰進行HMAC-MD5運算，如果伺服器的運算結果與客戶端傳回的響應結果相同，則認為客戶端是一個合法使用者。

以上是理論背景知識，python中的用法如下：

import hmac
h = hmac.new(b'hi', b'python')  #這裡的hi是雙方隨機生成的資料塊，相當於額外加的料，python才是真正的核心資料
print(h.hexdigest())

輸出：
392e75a856ddb4f8203ef82f7f21b391

三、關於加密演算法

以上講述了python中典型的加密演算法的使用。實際上加密演算法和密碼學的理論博大精深，在實際應用中還需要結合各種演算法的特點來進行選擇，在安全性和計算效率之間取得一個可滿足需求的平衡點（如md5的演算法安全性堪憂，sha512的輸出明顯比sha1要複雜得多，另外還有des、3des等演算法等等）