Commonly used encryption algorithms and usage methods in Python

MD5加密

全称：MD5消息摘要算法(英语：MD5 Message-Digest  Algorithm)，一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位(16字节)的散列值(hash  value)，用于确保信息传输完整一致。md5加密算法是不可逆的，所以解密一般都是通过暴力穷举方法，通过网站的接口实现解密。Python代码：

import hashlib m = hashlib.md5() m.update(str.encode("utf8")) print(m.hexdigest())

SHA1加密

全称：安全哈希算法(Secure Hash Algorithm)主要适用于数字签名标准(Digital Signature Standard  DSS)里面定义的数字签名算法(Digital Signature Algorithm DSA)，SHA1比MD5的安全性更强。对于长度小于2^  64位的消息，SHA1会产生一个160位的消息摘要。Python代码：

import hashlib sha1 = hashlib.sha1() data = '2333333' sha1.update(data.encode('utf-8')) sha1_data = sha1.hexdigest() print(sha1_data)

HMAC加密

全称：散列消息鉴别码(Hash Message Authentication Code)，  HMAC加密算法是一种安全的基于加密hash函数和共享密钥的消息认证协议。实现原理是用公开函数和密钥产生一个固定长度的值作为认证标识，用这个标识鉴别消息的完整性。使用一个密钥生成一个固定大小的小数据块，即  MAC，并将其加入到消息中，然后传输。接收方利用与发送方共享的密钥进行鉴别认证等。Python代码：

import hmac import hashlib # 第一个参数是密钥key，第二个参数是待加密的字符串，第三个参数是hash函数 mac = hmac.new('key','hello',hashlib.md5) mac.digest()  # 字符串的ascii格式 mac.hexdigest()  # 加密后字符串的十六进制格式

DES加密

全称：数据加密标准(Data Encryption  Standard)，属于对称加密算法。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。它的密钥长度是56位(因为每个第8  位都用作奇偶校验)，密钥可以是任意的56位的数，而且可以任意时候改变。Python代码：

import binascii from pyDes import des, CBC, PAD_PKCS5 # 需要安装 pip install pyDes  def des_encrypt(secret_key, s):     iv = secret_key     k = des(secret_key, CBC, iv, pad=None, padmode=PAD_PKCS5)     en = k.encrypt(s, padmode=PAD_PKCS5)     return binascii.b2a_hex(en)  def des_decrypt(secret_key, s):     iv = secret_key     k = des(secret_key, CBC, iv, pad=None, padmode=PAD_PKCS5)     de = k.decrypt(binascii.a2b_hex(s), padmode=PAD_PKCS5)     return de  secret_str = des_encrypt('12345678', 'I love YOU~') print(secret_str) clear_str = des_decrypt('12345678', secret_str) print(clear_str)

AES加密

全称：高级加密标准(英语：Advanced Encryption  Standard)，在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。Python代码：

import base64 from Crypto.Cipher import AES  ''' AES对称加密算法 ''' # 需要补位，str不是16的倍数那就补足为16的倍数 def add_to_16(value):     while len(value) % 16 != 0:         value += '\0'     return str.encode(value)  # 返回bytes # 加密方法 def encrypt(key, text):     aes = AES.new(add_to_16(key), AES.MODE_ECB)  # 初始化加密器     encrypt_aes = aes.encrypt(add_to_16(text))  # 先进行aes加密     encrypted_text = str(base64.encodebytes(encrypt_aes), encoding='utf-8')  # 执行加密并转码返回bytes     return encrypted_text # 解密方法 def decrypt(key, text):     aes = AES.new(add_to_16(key), AES.MODE_ECB)  # 初始化加密器     base64_decrypted = base64.decodebytes(text.encode(encoding='utf-8'))  # 优先逆向解密base64成bytes     decrypted_text = str(aes.decrypt(base64_decrypted), encoding='utf-8').replace('\0', '')  # 执行解密密并转码返回str     return decrypted_text

RSA加密

全称：Rivest-Shamir-Adleman，RSA加密算法是一种非对称加密算法。在公开密钥加密和电子商业中RSA被广泛使用。它被普遍认为是目前比较优秀的公钥方案之一。RSA是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，它能够抵抗到目前为止已知的所有密码攻击。Python代码：

# -*- coding: UTF-8 -*- # reference codes: https://www.jianshu.com/p/7a4645691c68  import base64 import rsa from rsa import common  # 使用 rsa库进行RSA签名和加解密 class RsaUtil(object):     PUBLIC_KEY_PATH = 'xxxxpublic_key.pem'  # 公钥     PRIVATE_KEY_PATH = 'xxxxxprivate_key.pem'  # 私钥      # 初始化key     def __init__(self,                  company_pub_file=PUBLIC_KEY_PATH,                  company_pri_file=PRIVATE_KEY_PATH):          if company_pub_file:             self.company_public_key = rsa.PublicKey.load_pkcs1_openssl_pem(open(company_pub_file).read())         if company_pri_file:             self.company_private_key = rsa.PrivateKey.load_pkcs1(open(company_pri_file).read())      def get_max_length(self, rsa_key, encrypt=True):         """加密内容过长时 需要分段加密 换算每一段的长度.             :param rsa_key: 钥匙.             :param encrypt: 是否是加密.         """         blocksize = common.byte_size(rsa_key.n)         reserve_size = 11  # 预留位为11         if not encrypt:  # 解密时不需要考虑预留位             reserve_size = 0         maxlength = blocksize - reserve_size         return maxlength      # 加密 支付方公钥     def encrypt_by_public_key(self, message):         """使用公钥加密.             :param message: 需要加密的内容.             加密之后需要对接过进行base64转码         """         encrypt_result = b''         max_length = self.get_max_length(self.company_public_key)         while message:             input = message[:max_length]             message = message[max_length:]             out = rsa.encrypt(input, self.company_public_key)             encrypt_result += out         encrypt_result = base64.b64encode(encrypt_result)         return encrypt_result      def decrypt_by_private_key(self, message):         """使用私钥解密.             :param message: 需要加密的内容.             解密之后的内容直接是字符串，不需要在进行转义         """         decrypt_result = b""          max_length = self.get_max_length(self.company_private_key, False)         decrypt_message = base64.b64decode(message)         while decrypt_message:             input = decrypt_message[:max_length]             decrypt_message = decrypt_message[max_length:]             out = rsa.decrypt(input, self.company_private_key)             decrypt_result += out         return decrypt_result      # 签名 商户私钥 base64转码     def sign_by_private_key(self, data):         """私钥签名.             :param data: 需要签名的内容.             使用SHA-1 方法进行签名（也可以使用MD5）             签名之后，需要转义后输出         """         signature = rsa.sign(str(data), priv_key=self.company_private_key, hash='SHA-1')         return base64.b64encode(signature)      def verify_by_public_key(self, message, signature):         """公钥验签.             :param message: 验签的内容.             :param signature: 对验签内容签名的值（签名之后，会进行b64encode转码，所以验签前也需转码）.         """         signature = base64.b64decode(signature)         return rsa.verify(message, signature, self.company_public_key)

ECC加密

全称：椭圆曲线加密(Elliptic Curve  Cryptography)，ECC加密算法是一种公钥加密技术，以椭圆曲线理论为基础。利用有限域上椭圆曲线的点构成的Abel群离散对数难解性，实现加密、解密和数字签名。将椭圆曲线中的加法运算与离散对数中的模乘运算相对应，就可以建立基于椭圆曲线的对应密码体制。Python代码：

# -*- coding:utf-8 *- # author: DYBOY # reference codes: https://blog.dyboy.cn/websecurity/121.html # description: ECC椭圆曲线加密算法实现 """     考虑K=kG ，其中K、G为椭圆曲线Ep(a,b)上的点，n为G的阶（nG=O&infin; ），k为小于n的整数。     则给定k和G，根据加法法则，计算K很容易但反过来，给定K和G，求k就非常困难。     因为实际使用中的ECC原则上把p取得相当大，n也相当大，要把n个解点逐一算出来列成上表是不可能的。     这就是椭圆曲线加密算法的数学依据     点G称为基点（base point）     k（k<n）为私有密钥（privte key）     K为公开密钥（public key) """  def get_inverse(mu, p):     """     获取y的负元     """     for i in range(1, p):         if (i*mu)%p == 1:             return i     return -1  def get_gcd(zi, mu):     """     获取最大公约数     """     if mu:         return get_gcd(mu, zi%mu)     else:         return zi  def get_np(x1, y1, x2, y2, a, p):     """     获取n*p，每次+p，直到求解阶数np=-p     """     flag = 1  # 定义符号位（+/-）      # 如果 p=q  k=(3x2+a)/2y1mod p     if x1 == x2 and y1 == y2:         zi = 3 * (x1 ** 2) + a  # 计算分子      【求导】         mu = 2 * y1    # 计算分母      # 若P&ne;Q，则k=(y2-y1)/(x2-x1) mod p     else:         zi = y2 - y1         mu = x2 - x1         if zi* mu < 0:             flag = 0        # 符号0为-（负数）             zi = abs(zi)             mu = abs(mu)      # 将分子和分母化为最简     gcd_value = get_gcd(zi, mu)     # 最大公約數     zi = zi // gcd_value            # 整除     mu = mu // gcd_value     # 求分母的逆元  逆元： &forall;a &isin;G ，ョb&isin;G 使得 ab = ba = e     # P(x,y)的负元是 (x,-y mod p)= (x,p-y) ，有P+(-P)= O&infin;     inverse_value = get_inverse(mu, p)     k = (zi * inverse_value)      if flag == 0:                   # 斜率负数 flag==0         k = -k     k = k % p     # 计算x3,y3 P+Q     """         x3&equiv;k2-x1-x2(mod p)         y3&equiv;k(x1-x3)-y1(mod p)     """     x3 = (k ** 2 - x1 - x2) % p     y3 = (k * (x1 - x3) - y1) % p     return x3,y3  def get_rank(x0, y0, a, b, p):     """     获取椭圆曲线的阶     """     x1 = x0             #-p的x坐标     y1 = (-1*y0)%p      #-p的y坐标     tempX = x0     tempY = y0     n = 1     while True:         n += 1         # 求p+q的和，得到n*p，直到求出阶         p_x,p_y = get_np(tempX, tempY, x0, y0, a, p)         # 如果 == -p,那么阶数+1，返回         if p_x == x1 and p_y == y1:             return n+1         tempX = p_x         tempY = p_y  def get_param(x0, a, b, p):     """     计算p与-p     """     y0 = -1     for i in range(p):         # 满足取模约束条件，椭圆曲线Ep(a,b)，p为质数，x,y&isin;[0,p-1]         if i**2%p == (x0**3 + a*x0 + b)%p:             y0 = i             break      # 如果y0没有，返回false     if y0 == -1:         return False      # 计算-y（负数取模）     x1 = x0     y1 = (-1*y0) % p     return x0,y0,x1,y1  def get_graph(a, b, p):     """     输出椭圆曲线散点图     """     x_y = []     # 初始化二维数组     for i in range(p):         x_y.append([&#39;-&#39; for i in range(p)])      for i in range(p):         val =get_param(i, a, b, p)  # 椭圆曲线上的点         if(val != False):             x0,y0,x1,y1 = val             x_y[x0][y0] = 1             x_y[x1][y1] = 1      print("椭圆曲线的散列图为：")     for i in range(p):              # i= 0-> p-1         temp = p-1-i        # 倒序          # 格式化输出1/2位数，y坐标轴         if temp >= 10:             print(temp, end=" ")         else:             print(temp, end="  ")          # 输出具体坐标的值，一行         for j in range(p):             print(x_y[j][temp], end="  ")         print("")   #换行      # 输出 x 坐标轴     print("  ", end="")     for i in range(p):         if i >=10:             print(i, end=" ")         else:             print(i, end="  ")     print('\n')  def get_ng(G_x, G_y, key, a, p):     """     计算nG     """     temp_x = G_x     temp_y = G_y     while key != 1:         temp_x,temp_y = get_np(temp_x,temp_y, G_x, G_y, a, p)         key -= 1     return temp_x,temp_y  def ecc_main():     while True:         a = int(input("请输入椭圆曲线参数a(a>0)的值："))         b = int(input("请输入椭圆曲线参数b(b>0)的值："))         p = int(input("请输入椭圆曲线参数p(p为素数)的值："))   #用作模运算          # 条件满足判断         if (4*(a**3)+27*(b**2))%p == 0:             print("您输入的参数有误，请重新输入！！！\n")         else:             break      # 输出椭圆曲线散点图     get_graph(a, b, p)      # 选点作为G点     print("user1：在如上坐标系中选一个值为G的坐标")     G_x = int(input("user1：请输入选取的x坐标值："))     G_y = int(input("user1：请输入选取的y坐标值："))      # 获取椭圆曲线的阶     n = get_rank(G_x, G_y, a, b, p)      # user1生成私钥，小key     key = int(input("user1：请输入私钥小key（<{}）：".format(n)))      # user1生成公钥，大KEY     KEY_x,kEY_y = get_ng(G_x, G_y, key, a, p)      # user2阶段     # user2拿到user1的公钥KEY，Ep(a,b)阶n，加密需要加密的明文数据     # 加密准备     k = int(input("user2：请输入一个整数k（<{}）用于求kG和kQ：".format(n)))     k_G_x,k_G_y = get_ng(G_x, G_y, k, a, p)                         # kG     k_Q_x,k_Q_y = get_ng(KEY_x, kEY_y, k, a, p)                     # kQ      # 加密     plain_text = input("user2：请输入需要加密的字符串:")     plain_text = plain_text.strip()     #plain_text = int(input("user1：请输入需要加密的密文："))     c = []     print("密文为：",end="")     for char in plain_text:         intchar = ord(char)         cipher_text = intchar*k_Q_x         c.append([k_G_x, k_G_y, cipher_text])         print("({},{}),{}".format(k_G_x, k_G_y, cipher_text),end="-")       # user1阶段     # 拿到user2加密的数据进行解密     # 知道 k_G_x,k_G_y，key情况下，求解k_Q_x,k_Q_y是容易的，然后plain_text = cipher_text/k_Q_x     print("\nuser1解密得到明文：",end="")     for charArr in c:         decrypto_text_x,decrypto_text_y = get_ng(charArr[0], charArr[1], key, a, p)         print(chr(charArr[2]//decrypto_text_x),end="")  if __name__ == "__main__":     print("*************ECC椭圆曲线加密*************")     ecc_main()

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