生活中，有時候我們需要對一些重要的文件進行加密，Python 提供了諸如 hashlib，base64 等便于使用的加密庫。

對于日常學習而言，我們可以借助異或操作，實現一個簡單的文件加密程序，從而強化自身的編程能力。

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基礎知識

在 Python 中異或操作符為：^，也可以記作 XOR。按位異或的意思是：相同值異或為 0，不同值異或為 1。具體來講，有四種可能：0 ^ 0 = 0，0 ^ 1 = 1, 1 ^ 0 = 1, 1 ^ 1 = 0。我們還可總結出規律（A 為 0 或 1）：0 和 A 異或為 A本身；1 和 A 異或為 A 反。

讓我們想看看一位二進制數滿足的性質：一位二進制數與自身的異或值為 0

b ^ b = 0異或操作滿足交換律

a ^ b ^ c = a ^ (b ^ c) = (a ^ b) ^ c0 與 a 的異或為 a

(a ^ b) ^ b = a ^ (b ^ b) = a ^ 0 = a

易知，對任意長二進制數都滿足上述性質。

原理

通過了解異或操作的性質，加密原理就非常清晰了。

加密操作：

首先將文件轉換成二進制數，再生成與該二進制數等長的隨機密鑰，將二進制數與密鑰進行異或操作，得到加密后的二進制數。

解密操作：

將加密后的二進制程序與密鑰進行異或操作，就得到原二進制數，最后將原二進制數恢復成文本文件。

代碼

生成隨機密鑰：

secrets 庫是 Python 3.6 引入的偽隨機數模塊，適合生成隨機密鑰。token_bytes 函數接受一個 int 參數，用于指定隨機字節串的長度。int.from_bytes 把字節串轉換為 int，也就是我們需要的二進制數。

from secrets import token_bytes

from typing import Tuple

def random_key(length:int) -> int:

key:bytes = token_bytes(nbytes=length)

key_int:int = int.from_bytes(key, 'big')

return key_int

加密單元:

encrypt 函數接受一個 str 對象，返回元組 (int, int)。通過 encode 方法，我們將字符串編碼成字節串。int.from_bytes 函數將字節串轉換為 int 對象。最后對二進制對象和隨機密鑰進行異或操作，就得到了加密文本。

def encrypt(raw:str) -> Tuple[int, int]:

raw_bytes:bytes = raw.encode()

raw_int:int = int.from_bytes(raw_bytes, 'big')

key_int:int = random_key(len(raw_bytes))

return raw_int ^ key_int, key_int

解密單元：

decrypt 接受兩個 int 對象，分別為加密文本和隨機密鑰。首先對兩者進行異或操作，計算解密出來的 int 對象所占比特數。decrypted.bit_length 函數得到的是二進制數的位數，除以 8 可以得到所占比特大小。為了防止，1 ~ 7 位的二進制數整除 8 得到 0，所以要加上 7，然后再進行整除 8 的操作。使用 int.to_bytes 函數將解密之后的 int 的對象轉換成 bytes 對象。最后通過 decode 方法，將字節串轉換成字符串。

def decrypt(encrypted:int, key_int:int) -> str:

decrypted:int = encrypted ^ key_int

length = (decrypted.bit_length() + 7) // 8

decrypted_bytes:bytes = int.to_bytes(decrypted, length, 'big')

return decrypted_bytes.decode()

利用上述函數，我們可以很輕松對文本文件進行加密、解密操作。

>>> raw = '畫圖省識春風面，環珮空歸夜月魂'

>>> encrypted = encrypt(raw)

>>> encrypted

(217447100157746604585...,

9697901906831571319...)

>>> decrypt(*encrypted)

'畫圖省識春風面，環珮空歸夜月魂'

加密文本文件

path 為待加密文件的地址，如果不指定密鑰地址，則在該目錄下新建目錄和文件。

import json

from pathlib import Path

def encrypt_file(path:str, key_path=None, *, encoding='utf-8'):

path = Path(path)

cwd = path.cwd() / path.name.split('.')[0]

path_encrypted = cwd / path.name

if key_path is None:

key_path = cwd / 'key'

if not cwd.exists():

cwd.mkdir()

path_encrypted.touch()

key_path.touch()

with path.open('rt', encoding=encoding) as f1, \

path_encrypted.open('wt', encoding=encoding) as f2, \

key_path.open('wt', encoding=encoding) as f3:

encrypted, key = encrypt(f1.read())

json.dump(encrypted, f2)

json.dump(key, f3)

解密文件

def decrypt_file(path_encrypted:str, key_path=None, *, encoding='utf-8'):

path_encrypted = Path(path_encrypted)

cwd = path_encrypted.cwd()

path_decrypted = cwd / 'decrypted'

if not path_decrypted.exists():

path_decrypted.mkdir()

path_decrypted /= path_encrypted.name

path_decrypted.touch()

if key_path is None:

key_path = cwd / 'key'

with path_encrypted.open('rt', encoding=encoding) as f1, \

key_path.open('rt', encoding=encoding) as f2, \

path_decrypted.open('wt', encoding=encoding) as f3:

decrypted = decrypt(json.load(f1), json.load(f2))

f3.write(decrypted)

執行完加密、解密文件操作，得到的解密文件與原文件相同，示意圖如下：

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的python编写加密程序_用Python实现一个简单的加密程序的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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