Python实现各种加密，接口加解密不再难
Hi，大家好。我们在接口自动化测试项目中，有时候需要一些加密。今天给大伙介绍Python实现各种加密，接口加解密再也不愁。
一项目加解密需求分析
1 网络数据传输面临的问题
网络安全涉及很多方面，而网络数据的安全传输通常会面临以下几方面的威胁。
- 数据窃听与机密性：怎样保证数据不会因为被截获或窃听而暴露？
- 数据篡改与完整性：怎样保证数据不会被恶意篡改？
- 身份冒充与身份验证：怎样保证数据交互双方的身份没有被冒充？
2 解决方案
针对网络数据安全问题，可以用以下几种数据加密方式来解决（每种数据加密方式有多种不同的算法实现）：
数据加密方式 | 描述 | 主要解决的问题 | 常用算法 |
|---|---|---|---|
对称加密 | 指数据加密和解密使用相同的密钥 | 数据的机密性 | DES, AES |
非对称加密 | 也叫公钥加密，指数据加密和解密使用不同的密钥--密钥对儿 | 身份验证 | DSA，RSA |
单向加密 | 指只能加密数据，而不能解密数据 | 数据的完整性 | MD5，SHA系列算法 |
3 Python加密模块
主要用到以下几个模块：
模块名 | 描述 |
|---|---|
hashlib | 主要提供了一些常见的单向加密算法（如MD5，SHA等），每种算法都提供了与其同名的函数实现。 |
hmac | 提供了hmac算法的实现，hamc也是单向加密算法，但是它支持设置一个额外的密钥(通常被称为'salt')来提高安全性 |
secrets | 这是Python3.6中新增的模块，用于获取安全随机数。 |
base64 | 该模块主要用于二进制数据与可打印ASCII字符之间的转换操作，它提供了基于Base16, Base32, 和Base64算法以及实际标准Ascii85和Base85的编码和解码函数。 |
pycrypto | 支持单向加密、对称加密和公钥加密以及随机数操作，这是个第三方模块，需要额外安装。 |
4 字符串和Bytes互相转化
我们所说的加密方式，都是对二进制编码的格式进行加密的，对应到Python中，则是我们的Bytes。所以当我们在Python中进行加密操作的时候，要确保我们操作的是Bytes，否则就会报错。将字符串和Bytes互相转换可以使用encode()和decode()方法。
(1) 使用encode()编码
encode()：str对象的方法，用于将字符串转换为二进制数据（即bytes），也称为“编码”。
输出结果：
原字符: ITester软件测试小栈
字符转换成二进制: b'ITester\xc8\xed\xbc\xfe\xb2\xe2\xca\xd4\xd0\xa1\xd5\xbb'
(2) 使用decode()解码
decode()：bytes对象的方法，用于将二进制数据转换为字符串，也称为“解码”。
在设置解码采用的字符编码时，需要与编码时采用的字符编码一致。使用decode()方法时，同样不会修改原字符串。
二Base64加密
1 简介
Base64是密码学的基石，用64个字符来表示任意二进制数据的方法。可以将任意的二进制数据进行Base64编码。所有的数据都能被编码为并只用65个字符就能表示的文本文件（ 65字符：A~Z a~z 0~9 + / = ）。
2 编码原理
1.将所有字符转化为ASCII码。
2.将ASCII码转化为8位二进制 。
3.将二进制3个归成一组(不足3个在后边补0)共24位，再拆分成4组，每组6位。
4.统一在6位二进制前补两个0凑足8位。
5.将补0后的二进制转为十进制。
6.从Base64编码表获取十进制对应的Base64编码。
3Python中base64的使用
Python内置的base64模块可以直接进行base64的编解码 。
输出结果：
加密前为 ：ITester软件测试小栈
加密后为：SVRlc3Rlcui9r+S7tua1i+ivleWwj+agiA==
三MD5加密
1 简介
MD5加密即message-digest algorithm 5（信息-摘要算法），即信息-摘要算法，可以将一个字符串，或文件，或压缩包，执行md5后，就可以生成一个固定长度为128bit的串。
2 用途
- 加密注册用户的密码。
- 网站用户上传图片 / 文件后，将MD5值作为文件名。（MD5可以保证唯一性）
- key-value数据库中使用MD5值作为key。
- 比较两个文件是否相同。（在下载资源的时候，发现网站提供了MD5值，就是用来检测文件是否被篡改）
3 Python中MD5的使用
由于MD5模块在python3中被移除，在python3中使用hashlib模块进行md5操作。
(1) 简单示例
输出结果：
加密前为 ：ITester软件测试小栈
加密后为：45dc3931b34133a1ebd17e376884b35b
(2) 登录接口加密
md5进行用户登录网站进行密码加密的示例：
import socket, struct, json
ip_port = ("127.0.0.1", 8000)
back_log = 5
buffer_size = 1024
tcp_client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
tcp_client.connect(ip_port)
while True:
cmd = input(">>>:")
if not cmd: continue
# 发送数据
tcp_client.send(cmd.encode("gbk"))
# 第一步：先收报头
header = tcp_client.recv(4)
# 第二步：从报头中解析（header数据的长度）
header_size = struct.unpack("i", header)
print('收到报头长度=', header_size)
# 第三步：收到报头解析出对真实数据的描述信息
header_json = tcp_client.recv(header_size)
data = json.loads(header_json)
print('收到报头内容=', data)
total_size = data['total_size']
# 第三步：接收真实的数据
recv_size = 0
recv_data = b""
while recv_size < total_size:
data = tcp_client.recv(buffer_size)
recv_data += data
recv_size = len(recv_data)
print('接收数据 =', recv_data.decode('gbk', 'ignore')) # 如果设置为ignore，则会忽略非法字符；
tcp_client.close() # 关闭
四sha1加密
1 简介
SHA1的全称是Secure Hash Algorithm(安全哈希算法) 。SHA1基于MD5，加密后的数据长度更长，它对长度小于264的输入，产生长度为160bit的散列值。比MD5多32位,因此，比MD5更加安全，但SHA1的运算速度就比MD5要慢。
2 Python中Sha1的使用
示例如下：
输出结果：
加密前为 ：ITester软件测试小栈
加密后为：e933b46df326c0bb27cf075faf1d05eb92185f13
五secrets加密
1 简介
secrets模块是Python 3.6新增的内置模块，它可以生成用于管理密码、账户验证信息、安全令牌和相关秘密信息等数据的密码强随机数。总体来讲，我们可以通过secrets模块完成两种操作：
- 生成安全随机数；
- 生成一个笃定长度的随机字符串，可用作令牌和安全URL；
2 Python中secrets的使用
(1) 生成随机密码
生成一个由数字和字母组成的随机8位密码：
输出结果：
I4S8Nn81
(2) 生成包含安全令牌的URL
生成一个用于找回密码应用场景的，包含一个安全令牌的的临时URL。
输出结果：
https://ITester.com/reset=-b81gTnkWHaOyIKqv_EISLD1eHfYz8X5ptgYfhMBnbk
六Python加密库PyCryptodome
1 简介
PyCrypto是 Python 中密码学方面最有名的第三方软件包，2012年已停止。幸运的是，该项目的分支PyCrytodome 取代了 PyCrypto。
2 DES加密
(1) 简介
DES算法为密码体制中的对称密码体制，又被称为美国数据加密标准。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。
(2) 使用
安装和导入：
安装：pip install pyDes
导入：from pyDes import des, CBC, PAD_PKCS5
示例：
from pyDes import des, CBC, PAD_PKCS5
import binascii
# 秘钥
KEY = 'keiHG$93'
def des_encrypt(s):
"""
DES 加密
:param s: 原始字符串
:return: 加密后字符串，16进制
"""
secret_key = KEY # 密码
iv = secret_key # 偏移
# secret_key:加密密钥，CBC:加密模式，iv:偏移, padmode:填充
des_obj = des(secret_key, CBC, iv, pad=None, padmode=PAD_PKCS5)
# 返回为字节
secret_bytes = des_obj.encrypt(s, padmode=PAD_PKCS5)
# 返回为16进制
return binascii.b2a_hex(secret_bytes)
def des_descrypt(s):
"""
DES 解密
:param s: 加密后的字符串，16进制
:return: 解密后的字符串
"""
secret_key = KEY
iv = secret_key
des_obj = des(secret_key, CBC, iv, pad=None, padmode=PAD_PKCS5)
decrypt_str = des_obj.decrypt(binascii.a2b_hex(s), padmode=PAD_PKCS5)
return decrypt_str
print(des_encrypt("ITester"))
print(des_descrypt("b248ebd299b31dd1"))
输出结果：
b'b248ebd299b31dd1'
b'ITester'
3 3DES加密
3DES（或称为Triple DES）是三重数据加密算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）块密码的通称，是DES向AES过渡的加密算法。
4 AES加密
高级加密标准（Advanced Encryption Standard，缩写：AES），在密码学中又称Rijndael加密法。速度快，编码紧凑。
from Cryptodome.Cipher import AES
from Cryptodome import Random
from binascii import a2b_hex
data = 'ITester软件测试小栈'
#密钥必须为16（AES-128),24,32
key = b'this is a 16 key'
#生成长度等于AES块大小的不可重复的密钥向量
iv =Random.new().read(AES.block_size)
print(iv)
#使用key和Iv初始化AES对象
mycipher = AES.new(key,AES.MODE_CFB,iv)
print(mycipher)
cip = mycipher.encrypt(data.encode())
#将iv加到加密的密钥开头
ciptext =iv + cip
print(ciptext)
#解密需要 key和iv 生成AES对象,取前16位是iv
mydecrypt = AES.new(key,AES.MODE_CFB,ciptext[:16])
#取后16位是密钥
decrytext = mydecrypt.decrypt(ciptext[16:])
print(decrytext.decode())
输出结果：
b'"\xcbHz\xd1>\x08p\xdd\xbc\xf3C\x87l\xf3\xe5'
<Cryptodome.Cipher._mode_cfb.CfbMode object at 0x10df91eb0>
b'"\xcbHz\xd1>\x08p\xdd\xbc\xf3C\x87l\xf3\xe5\x0e\xdc\x8f\x1b\xc0\xe5U\xc6\xa5\'\x7f*\xa0\x8b\xa3\xebU\xef\xbc\xd7j\x05d4\x05'
ITester软件测试小栈
七RSA加密
1 简介
RSA加密算法是一种非对称加密算法， 使用openssl ，keytools等工具生成一对公私钥对，使用被公钥加密的数据可以使用私钥来解密。
示例：
import rsa
# rsa加密
def rsaEncrypt(str):
# 生成公钥、私钥
(pubkey, privkey) = rsa.newkeys(512)
print("公钥: ", pubkey)
print("私钥: ", privkey)
# 明文编码格式
content = str.encode('utf-8')
# 公钥加密
crypto = rsa.encrypt(content, pubkey)
return (crypto, privkey)
# rsa解密
def rsaDecrypt(str, pk):
# 私钥解密
content = rsa.decrypt(str, pk)
con = content.decode('utf-8')
return con
(a, b) = rsaEncrypt("ITester软件测试小栈")
print('加密后密文：')
print(a)
content = rsaDecrypt(a, b)
print('解密后明文：')
print(content)
输出结果：
公钥: PublicKey(6814529323241172850728335141247508717269277267494229901386594011231139785660903876597435728831384748788754841049799215688731419667333062231824933307206319, 65537)
私钥: PrivateKey(6814529323241172850728335141247508717269277267494229901386594011231139785660903876597435728831384748788754841049799215688731419667333062231824933307206319, 65537, 6454447002622527176039652037136241453160399729960737093529936320752579012730277408644466653521211901816393814636252571192738395899494415991466200889769361, 4797673045355672432997022168818242182770881041225501784151212772936794554333725043, 1420382185034032902338315580117109933359732257353521366383139403561669333)
加密后密文：
b'k\x81\x06\x95\xbb7\x1b\x7f\xd2\xaf\x97\x0f,\xfe\xa5\xf3`$>\x07\x98:\x9a\xcb\xba\x13\xf9\xc1\x1c\x18\x193|\xe2?\xa2s\xc71\x9a\xf1\xeeV\x0c%PBF\xdd\xdb\xf3\xbfhO\xd0\xcd\x06}T\x18\xc5\xa82\x0b'
解密后明文：
ITester软件测试小栈
八总结
上面讲了多种加密方法，我们简单总结下：
- 数据加密方式大体分为3类：单向加密、对称加密和公钥加密（非对称加密）。
- 这3类加密方式都各自包含不同的加密算法，如单向加密方式中包含MD5、SHA1、SHA256等，这些算法又称为“哈希算法”或“散列算法”或“数据摘要算法”。
- Python内置的hashlib和hmac只提供了单向加密的各种算法实现，如果要做对称加密或者公钥加密操作需要安装第三方扩展模块，常用的是pycrypto模块。另外，hmac允许在使用哈希算法计算数据摘要时使用一个密钥。
- 随机数操作可以通过三个模块来实现，Python内置的random模块和secrets模块（Python 3.6中才可用），还可以通过pycrypto模块中的Crypto.Random子包中的模块来完成。
- base64只适合编码小段数据，且不能用于数据加密（算法是公开的，且没有密钥，所有人都可以解码）。
- pycrypto是一个加密算法库，几乎所有的加密算法都可以在它里面找到相应的实现模块。