文章目錄

• 一、概念和作用
• • 1.1、概念
  • 1.2、作用
  • 1.3、常用加密方式
• 二、字符編碼
• • 2.1、進(jìn)制間轉(zhuǎn)換方法(python)
  • 2.2、unicode
• 三、Base64編碼原理
• • 3.1、概念
  • 3.2、作用
  • 3.3、Base64編碼表
  • 3.4、文本到base64格式的轉(zhuǎn)換
  • 3.5、BASE64編碼補(bǔ)碼
• 四、單向加密
• • 4.1、概念
  • 4.2、常見(jiàn)方法
  • • 4.2.1、md5加密
    • 4.2.2、sha加密
• 五、對(duì)稱加密
• • 5.1、概念與簡(jiǎn)介
  • 5.2、DES
  • • 5.2.1、概念
    • 5.2.2、DES加密原理
    • 5.2.3、python實(shí)現(xiàn)DES加密
  • 5.3、3DES
  • • 5.3.1、概念
    • 5.3.2、加密原理
  • 5.4、AES
  • • 5.4.1、概念
    • 5.4.2、加密過(guò)程
    • 5.4.3、python實(shí)現(xiàn)AES加密
• 六、非對(duì)稱加密
• • 6.1、概念與簡(jiǎn)介
  • 6.2、非對(duì)稱加密原理
  • 6.3、RSA加密算法
  • • 6.3.1、RSA加密原理
    • 6.3.2、python實(shí)現(xiàn)RSA加密

一、概念和作用

1.1、概念

加密解密：一個(gè)信息干擾的過(guò)程，保證固定的人才可以看到你的信息

把重要的數(shù)據(jù)變?yōu)閬y碼（加密）傳送，
到達(dá)目的地后再用相同或不同的手段還原（解密）

---

1.2、作用

網(wǎng)絡(luò)信息傳輸安全涉及到很多個(gè)方面，其中主要有三個(gè)要解決的問(wèn)題：

• 保密性(Confidentiality)：信息在傳輸時(shí)不被泄露
• 完整性（Integrity）：信息在傳輸時(shí)不被篡改
• 有效性（Availability）：信息的使用者是合法的

---

1.3、常用加密方式

數(shù)據(jù)加密方式描述主要解決的問(wèn)題常用算法

對(duì)稱加密	指數(shù)據(jù)加密和解密使用相同的密鑰	數(shù)據(jù)的機(jī)密性	DES, AES
非對(duì)稱加密	也叫公鑰加密，指數(shù)據(jù)加密和解密使用不同的密鑰–密鑰對(duì)兒	身份驗(yàn)證	DSA，RSA
單向加密	指只能加密數(shù)據(jù)，而不能解密數(shù)據(jù)	數(shù)據(jù)的完整性	MD5，SHA系列算法

---

二、字符編碼

2.1、進(jìn)制間轉(zhuǎn)換方法(python)

十進(jìn)制與二進(jìn)制

>>> bin(255) #十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制 '0b11111111'>>> int("0b11111111",2) #二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制 255

十進(jìn)制與十六進(jìn)制

>>> hex(255) #十進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制 '0xff'>>> int('0xff',16) #十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制 255

---

2.2、unicode

字符和unicode編號(hào)是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，世界上的每個(gè)字符都對(duì)應(yīng)著一個(gè)unicode編號(hào)，根據(jù)編號(hào)可以進(jìn)行多種編碼。utf-8、utf-16、utf-32、…、gbk編碼等。

>>>ord('學(xué)') 23398 >>>chr(23398) '學(xué)'>>>'學(xué)'.encode('utf-8') #漢字中utf-8編碼 b'\xe5\xad\xa6' >>>'學(xué)'.encode('gbk') #漢字中g(shù)bk編碼 b'\xd1\xa7'

注意：轉(zhuǎn)什么編碼，解碼時(shí)就要用什么編碼，例如：

>>>'學(xué)'.encode('gbk') b'\xd1\xa7' >>>b'\xd1\xa7'.decode('gbk') '學(xué)' >>>b'\xd1\xa7'.decode('utf-8') '?'

---

三、Base64編碼原理

3.1、概念

Base64就是一種基于64個(gè)可打印字符來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的方法。

---

3.2、作用

在參數(shù)傳輸?shù)倪^(guò)程中經(jīng)常遇到的一種情況：使用全英文的沒(méi)問(wèn)題，但一旦涉及到中文就會(huì)出現(xiàn)亂碼情況。

網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)淖址⒉蝗强纱蛴〉淖址?#xff0c;比如二進(jìn)制文件、圖片等。Base64的出現(xiàn)就是為了解決此問(wèn)題，它是基于64個(gè)可打印的字符來(lái)表示二進(jìn)制的數(shù)據(jù)的一種方法。

實(shí)例:

• 電子郵件剛問(wèn)世的時(shí)候，只能傳輸英文，但后來(lái)隨著用戶的增加，中文、日文等文字的用戶也有需求，但這些字符并不能被服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)有效處理，因此Base64就登場(chǎng)了。隨之，Base64在URL、Cookie、網(wǎng)頁(yè)傳輸少量二進(jìn)制文件中也有相應(yīng)的使用。
• 對(duì)證書來(lái)說(shuō)，特別是根證書，一般都是作Base64編碼的，因?yàn)樗诰W(wǎng)上被許多人下載。
• 電子郵件的附件一般也作Base64編碼的，因?yàn)橐粋€(gè)附件數(shù)據(jù)往往是有不可見(jiàn)字符的。

---

3.3、Base64編碼表

字符值字符值字符值

A	0	Q	16	g	32
B	1	R	17	h	33
C	2	S	18	i	34
D	3	T	19	j	35
E	4	U	20	k	36
F	5	V	21	l	37
G	6	W	22	m	38
H	7	X	23	n	39
I	8	Y	24	o	40
J	9	Z	25	p	41
K	10	a	26	q	42
L	11	b	27	r	43
M	12	c	28	s	44
N	13	d	29	t	45
O	14	e	30	u	46
P	15	f	31	v	47

---

3.4、文本到base64格式的轉(zhuǎn)換

文本轉(zhuǎn)ASCII：ord()
ASCII轉(zhuǎn)文本：chr()
ASCII轉(zhuǎn)二進(jìn)制：bin()

#ASCII碼 >>> ord("M") 77 >>> ord("a") 97 >>> ord("n") 110#ASCII轉(zhuǎn)二進(jìn)制 >>> bin(77) '0b1001101' >>> bin(97) '0b1100001' >>> bin(110) '0b1101110'#六個(gè)二進(jìn)制位一組 >>> int("010011",2) 19 19---對(duì)應(yīng)base64表T >>> int("010110",2) 22 22---對(duì)應(yīng)base64表W >>> int("000101",2) 5 5---對(duì)應(yīng)base64表F >>> int("101110",2) 46 46---對(duì)應(yīng)base64表u

---

3.5、BASE64編碼補(bǔ)碼

>>> import base64 >>> base64.b64encode(b"A") b'QQ==' >>> base64.b64encode(b"BC") b'QkM='>>> base64.b64decode(b'QQ==') b'A' >>> base64.b64decode(b'QkM=') b'BC'

注意：

• 大多數(shù)編碼都是由字符串轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制的過(guò)程，而B(niǎo)ase64的編碼則是從二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為字符串。與常規(guī)恰恰相反；
• Base64編碼主要用在傳輸、存儲(chǔ)、表示二進(jìn)制領(lǐng)域，不能算得上加密，只是無(wú)法直接看到明文。也可以通過(guò)打亂Base64編碼來(lái)進(jìn)行加密。
• 計(jì)算機(jī)二進(jìn)制存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是以8位為一字節(jié)進(jìn)行存儲(chǔ)，然而B(niǎo)ASE64編碼是以6位表示一字節(jié)，這樣相鄰的數(shù)據(jù)變化了之后會(huì)影響后面整個(gè)的編碼結(jié)果。

---

四、單向加密

4.1、概念

單向加密是指只能對(duì)明文數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，而不能解密數(shù)據(jù)。

例：每個(gè)人都有不同的指紋，看到這個(gè)人，可以得出他的指紋等信息，并且唯一對(duì)應(yīng)，但你只看一個(gè)指紋，是不可能看到或讀到這個(gè)人的長(zhǎng)相或身份等信息。

---

4.2、常見(jiàn)方法

MD5 (message-digest algorithm) SHA (Secure Hash Algorithm)

注意：

md5的長(zhǎng)度默認(rèn)為128bit，也就是128個(gè)0和1的二進(jìn)制串。

SHA 的長(zhǎng)度默認(rèn)為256bit，也就是256個(gè)0和1的二進(jìn)制串。

使用二進(jìn)制串很不友好。所以將二進(jìn)制轉(zhuǎn)成了16進(jìn)制，每4個(gè)bit表示一個(gè)16進(jìn)制，所以128/4 = 32 換成16進(jìn)制表示后，為32位了。同理256/4=64位。

update 的意思是更新hash值,若同一個(gè)MD5對(duì)象兩次調(diào)用update，第二次會(huì)保留第一次調(diào)用調(diào)用的信息，所以算一個(gè)字符串的hash值，應(yīng)該重新生成md5對(duì)象。

---

4.2.1、md5加密

from hashlib import md5md5_obj=md5() #創(chuàng)建md5算法加密對(duì)象 md5_obj.update("加密數(shù)據(jù)".encode())#參數(shù):內(nèi)容是要加密數(shù)據(jù) 二進(jìn)制格式 md5_obj.hexdigest() #結(jié)果： '648bfc23726d2e76af569f6fea26c1f8'md5_obj.update("加密數(shù)據(jù)".encode()) md5_obj.hexdigest() #同一個(gè)md5對(duì)象兩次調(diào)用update 第二次保留第一次調(diào)用的信息 # 結(jié)果： '47c58fbd984d00c4c0c24396be4ed52f'

---

4.2.2、sha加密

from hashlib import sha256 sha256_obj=sha256()#創(chuàng)建sha算法加密對(duì)象 sha256_obj.update("加密數(shù)據(jù)".encode())#參數(shù):內(nèi)容是要加密數(shù)據(jù) 二進(jìn)制格式 sha256_obj.hexdigest() #結(jié)果：'fc016213ebd4e12fd50ebeee2a074d09aef8b4dffa247401227976cfdec1ebf9'sha256_obj.update("加密數(shù)據(jù)".encode())#參數(shù):內(nèi)容是要加密數(shù)據(jù) 二進(jìn)制格式 sha256_obj.hexdigest() #同一個(gè)sha對(duì)象兩次調(diào)用update 第二次保留第一次調(diào)用的信息 #結(jié)果： '5cbb02bfa5153ef91d29c8edcd213ffde626a9e6c0ac6d25e1d9ad6ddbca0078'

注意：這種單向加密因?yàn)椴荒鼙唤饷?#xff0c;顯然是不能作為信息傳輸?shù)?#xff0c;不能解密的消息是沒(méi)有意義的。所以實(shí)際應(yīng)用中一般作為文件完整性的驗(yàn)證，加密結(jié)果相同就認(rèn)為文件在傳輸后也是完整的。

---

五、對(duì)稱加密

5.1、概念與簡(jiǎn)介

概念: 對(duì)稱加密是指數(shù)據(jù)加密與解密使用相同密鑰

簡(jiǎn)介: 常用的對(duì)稱加密 DES、3DES、 AES

???DES： Data Encryption Standard，秘鑰長(zhǎng)度為56位，8位校驗(yàn)位;
?????????????（2003年左右被破解–秘鑰可以暴力破解。 窮舉法）
???3DES：DES的改進(jìn)版本。
???AES： Advanced Encryption Standard，支持的秘鑰長(zhǎng)度包括 128bits，192bits，258bits，384bits，512bits。

特點(diǎn)：

• 加密與解密使用的密鑰相同。

• 但是由于算法一般都是公開(kāi)的，因此機(jī)密性幾乎完全依賴于密鑰。

• 通常使用的是相對(duì)較小的密鑰，一般小于256bit。因?yàn)槊荑€越大，加密越強(qiáng)，但加密與解密的過(guò)程越慢。

說(shuō)明: 秘鑰長(zhǎng)度越長(zhǎng)，數(shù)據(jù)加密與解密的時(shí)間就越久

---

5.2、DES

5.2.1、概念

數(shù)據(jù)加密算法（Data Encryption Algorithm，DEA）是一種對(duì)稱加密算法，很可能是使用最廣泛的密鑰系統(tǒng)，特別是在保護(hù)金融數(shù)據(jù)的安全中，最初開(kāi)發(fā)的DEA是嵌入硬件中的。

---

5.2.2、DES加密原理

DES 使用一個(gè) 56 位的密鑰以及附加的 8 位奇偶校驗(yàn)位，產(chǎn)生最大 64 位的分組大小。這是一個(gè)迭代的分組密碼，使用稱為 Feistel 的技術(shù)，其中將加密的文本塊分成兩半。使用子密鑰對(duì)其中一半應(yīng)用循環(huán)功能，然后將輸出與另一半進(jìn)行“異或”運(yùn)算；接著交換這兩半，這一過(guò)程會(huì)繼續(xù)下去，但最后一個(gè)循環(huán)不交換。DES 使用 16 個(gè)循環(huán)，使用異或，置換，代換，移位操作四種基本運(yùn)算。

---

5.2.3、python實(shí)現(xiàn)DES加密

安裝密碼庫(kù)

??????windows: pip install pycryptodomex

??????linux: pip install pycryptodome

from Cryptodome.Cipher import DESkey=b'12345678' #創(chuàng)建對(duì)象 des=DES.new(key,DES.MODE_ECB) #key是秘鑰 必須是8個(gè)字節(jié)data="王者榮耀" bwd=data.encode() en_text=data+(8-len(bwd)%8)*" "#加密 en_data=des.encrypt(en_text.encode()) print(en_data) #b'\xf8\x85\xa3\xfb\xc0\x1d\x83\xdd\xc8w2S\xb0\xe9/\t' #解密 de_data=des.decrypt(en_data) print(de_data) #b'\xe7\x8e\x8b\xe8\x80\x85\xe8\x8d\xa3\xe8\x80\x80 ' print(de_data.decode()) #王者榮耀

注意：

• 設(shè)置的key是秘鑰，必須是8個(gè)字節(jié)

---

5.3、3DES

5.3.1、概念

3DES（或稱為Triple DES）是三重?cái)?shù)據(jù)加密算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）塊密碼的通稱。它相當(dāng)于是對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)塊應(yīng)用三次DES加密算法。

由于計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的增強(qiáng)，原版DES密碼的密鑰長(zhǎng)度變得容易被暴力破解。3DES即是設(shè)計(jì)用來(lái)提供一種相對(duì)簡(jiǎn)單的方法，即通過(guò)增加DES的密鑰長(zhǎng)度來(lái)避免類似的攻擊，而不是設(shè)計(jì)一種全新的塊密碼算法。

---

5.3.2、加密原理

3DES（即Triple DES）是DES向AES過(guò)渡的加密算法（1999年，NIST將3-DES指定為過(guò)渡的加密標(biāo)準(zhǔn)），加密算法，其具體實(shí)現(xiàn)如下：設(shè)Ek()和Dk()代表DES算法的加密和解密過(guò)程，K代表DES算法使用的密鑰，M代表明文，C代表密文，這樣：

• 3DES加密過(guò)程為：C=Ek3(Dk2(Ek1(M)))

• 3DES解密過(guò)程為：M=Dk1(EK2(Dk3( C)))

---

5.4、AES

5.4.1、概念

密碼學(xué)中的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（Advanced Encryption Standard，AES），又稱Rijndael加密法，是美國(guó)聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn)。

5.4.2、加密過(guò)程

AES為分組密碼，分組密碼也就是把明文分成一組一組的，每組長(zhǎng)度相等，每次加密一組數(shù)據(jù)，直到加密完整個(gè)明文。

在AES標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，分組長(zhǎng)度只能是128位，也就是說(shuō)，每個(gè)分組為16個(gè)字節(jié)（每個(gè)字節(jié)8位）。

密鑰的長(zhǎng)度可以使用128位、192位或256位。密鑰的長(zhǎng)度不同，推薦加密輪數(shù)也不同，C = E(K,P)是加密函數(shù)，在這個(gè)加密函數(shù)中會(huì)執(zhí)行10個(gè)加密輪函數(shù)。

AES密鑰長(zhǎng)度（32位比特字)分組長(zhǎng)度(32位比特字)加密輪數(shù)

AES-128	4	4	10
AES-192	6	4	12
AES-256	8	4	14

---

5.4.3、python實(shí)現(xiàn)AES加密

from Cryptodome.Cipher import AES key=b"12345678abcdefgh" #構(gòu)建對(duì)象 aes=AES.new(key,AES.MODE_ECB) #1.key 秘鑰 2.mode AES.MODE_ECB 加密方式#加密 text="王者" bytes_data=(text+(16-len(text.encode())%16)*" ").encode() #加密 en_data=aes.encrypt(bytes_data) print(en_data) #結(jié)果 b'\x93\xf9\xfaxj\xd6xt\x9a\xd6\xdb\xa3\x8c\xf8M\xdf' #解密 de_data=aes.decrypt(en_data) print(de_data.decode()) # 結(jié)果 王者

---

六、非對(duì)稱加密

6.1、概念與簡(jiǎn)介

指的是加密和解密使用不同的秘鑰。

一把作為公開(kāi)的公鑰，另一把作為私鑰。這對(duì)密鑰中的公鑰進(jìn)行加密，私鑰用于解密。反之亦然（被私鑰加密的數(shù)據(jù)也可以被公鑰解密)。

在實(shí)際使用中私鑰一般保存在發(fā)布者手中，是私有的不對(duì)外公開(kāi)的，只將公鑰對(duì)外公布，就能實(shí)現(xiàn)只有私鑰的持有者才能將數(shù)據(jù)解密的方法。 這種加密方式安全系數(shù)很高，因?yàn)樗挥脤⒔饷艿拿荑€進(jìn)行傳遞，從而沒(méi)有密鑰在傳遞過(guò)程中被截獲的風(fēng)險(xiǎn)，而破解密文幾乎又是不可能的。

但是算法的效率低，所以常用于很重要數(shù)據(jù)的加密，常和對(duì)稱配合使用，使用非對(duì)稱加密的密鑰去加密對(duì)稱加密的密鑰。

事實(shí)上，公鑰加密算法很少用于數(shù)據(jù)加密，它通常只是用來(lái)做身份認(rèn)證，因?yàn)樗拿荑€太長(zhǎng)，加密速度太慢–公鑰加密算法的速度甚至比對(duì)稱加密算法的速度慢上3個(gè)數(shù)量級(jí)（1000倍）。

---

6.2、非對(duì)稱加密原理

小藍(lán)與小紅想要進(jìn)行溝通，不能被小黑或其他人看到;(需求)

于是小紅自己做了個(gè)信箱，信箱上有鎖，鑰匙只有小紅自己有;(公鑰加密)

于是小藍(lán)每次與小紅溝通的時(shí)候，都會(huì)把信放在郵箱中，信箱大家都可以看到，都可以知道小紅的信箱位置;(公開(kāi)公鑰)

小紅想要看信的內(nèi)容的時(shí)候，需要拿著自己保管的私鑰，打開(kāi)鎖，讀取信箱里的信。(私鑰解密)

• 過(guò)程2帶鎖的信箱，就是公鑰加密的過(guò)程。
• 過(guò)程4是私鑰解密的過(guò)程
• 公鑰(鎖) 私鑰(鑰匙)是生成的一對(duì)，且私鑰不對(duì)外，不傳遞，增加了安全性.
• 同樣的小紅想要給小藍(lán)發(fā)送信息時(shí)，小藍(lán)需要告訴小紅帶鎖信箱(公開(kāi)公鑰),并通過(guò)鑰匙打開(kāi)信箱

---

6.3、RSA加密算法

三位數(shù)學(xué)家Rivest、Shamir 和 Adleman 設(shè)計(jì)了一種算法，可以實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱加密

6.3.1、RSA加密原理

(1）選擇一對(duì)不同的、足夠大的素?cái)?shù)p，q。
?(2）計(jì)算n=pq。
? (3）計(jì)算f(n)=(p-1)(q-1)，同時(shí)對(duì)p, q嚴(yán)加保密，不讓任何人知道。
? (4）找一個(gè)與f(n)互質(zhì)的數(shù)e作為公鑰指數(shù)，且1<e<f(n)。
? (5）計(jì)算私鑰指數(shù)d，使得d滿足(d*e) mod f(n) = 1
? (6）公鑰KU=(e,n)，私鑰KR=(d,n)。
? (7）加密時(shí)，先將明文變換成0至n-1的一個(gè)整數(shù)M。若明文較長(zhǎng)，可先分割成適當(dāng)?shù)慕M， 然后再進(jìn)行交換。 設(shè)密文為C，則加密過(guò)程為：C=M^e mod n。
? (8）解密過(guò)程為：M=C^d mod n。

RSA加密算法的安全性
當(dāng)p和q是一個(gè)大素?cái)?shù)的時(shí)候，從它們的積pq去分解因子p和q，這是一個(gè)公認(rèn)的數(shù)學(xué)難題。

RSA加密算法的缺點(diǎn)
雖然RSA加密算法作為目前最優(yōu)秀的公鑰方案之一，在發(fā)表三十多年的時(shí)間里，經(jīng)歷了各種攻擊的考驗(yàn)，逐漸為人們接受。但是，也不是說(shuō)RSA沒(méi)有任何缺點(diǎn)。由于沒(méi)有從理論上證明破譯RSA的難度與大數(shù)分解難度的等價(jià)性。所以，RSA的重大缺陷是無(wú)法從理論上把握它的保密性能如何。

在實(shí)踐上，RSA也有一些缺點(diǎn)：
產(chǎn)生密鑰很麻煩，受到素?cái)?shù)產(chǎn)生技術(shù)的限制，因而難以做到一次一密；
分組長(zhǎng)度太大，為保證安全性，n 至少也要 600 bits 以上，使運(yùn)算代價(jià)很高，尤其是速度較慢。

---

6.3.2、python實(shí)現(xiàn)RSA加密

import rsa #生成公鑰和秘鑰PublicKey,PrivateKey=rsa.newkeys(999) print(PublicKey) print(PrivateKey) text="非對(duì)稱加密" #公鑰加密 en_data=rsa.encrypt(text.encode(),PublicKey) print(en_data) #私鑰解密 de_data=rsa.decrypt(en_data,PrivateKey) print(de_data.decode())#單獨(dú)構(gòu)造公鑰 pubkey=rsa.PublicKey(5,3)

結(jié)果：

PublicKey(3633767976638772494145124918801479992476887706891140141138898916359, 65537) PrivateKey(3633767976638772494145124918801479992476887706891140141138898916359, 65537, 3591518084239078509975288258775300312809419416102919266938563215673, 139069387608670880268883641030474037, 26129172200454915719136577551307) 公鑰加密: b'\x02\xf1\xe0\xfb\xf2\x1b\x8e\xc1.\x8al\xd2\x1a\x00\x8e\x07_,\xe3@\xfd\xe9\xabH\xc3/v\xd4' 私鑰解密: 非對(duì)稱加密

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的爬虫学习笔记（十五）——加密解密的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。