如何在Python中加密和解密数据

在网络传输数据的过程中，很容易会被黑客窃取或窥探，所以在数据传输时需要对数据进行加密处理，以保证数据的安全性。本文将介绍在Python中常用的数据加密方式以及如何对加密过的数据进行解密处理。

对称加密

对称加密是指加密和解密都使用同一个密钥的加密方式。Python中提供了多种对称加密方式，包括AES、DES、3DES等。

下面以AES加密方式为例，介绍如何在Python中使用对称加密方式对数据进行加密和解密处理。

AES加密

在使用AES加密时，需要先生成一个密钥，然后使用密钥对数据进行加密处理。

示例代码如下（使用pycryptodome库）：

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Random import get_random_bytes

key = get_random_bytes(16)
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)
data = b"this is a secret message"

ciphertext, tag = cipher.encrypt_and_digest(data)

以上代码中，key是生成的密钥，cipher是使用密钥生成的加密器，data是需要加密的数据。在加密时，使用encrypt_and_digest方法对数据进行加密，并同时生成tag。

AES解密

在使用AES解密时，需要先获得密钥和tag，然后使用密钥对加密后的数据进行解密处理。

示例代码如下：

from Crypto.Cipher import AES

key = b"SIXTEEN BYTE KEY"
cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX, nonce=nonce)

data = cipher.decrypt(ciphertext)
try:
    cipher.verify(tag)
    print("The message is authentic.")
except ValueError:
    print("Key incorrect or message corrupted")

以上代码中，key是事先确定的密钥，cipher是使用相同的密钥生成的解密器，ciphertext是加密后的数据，tag是加密时生成的tag。在解密时，使用decrypt方法对数据进行解密，然后使用verify方法验证tag是否正确。

非对称加密

非对称加密是指加密和解密使用不同的密钥的加密方式。使用非对称加密时，需要先生成一对公钥和私钥，数据在传输前使用公钥进行加密，收到数据后再使用私钥进行解密。

Python中的非对称加密方式常用的有RSA、DSA等。

示例代码如下（使用pycryptodome库）：

from Crypto.PublicKey import ECC
from Crypto.Signature import DSS
from Crypto.Hash import SHA256

# 生成密钥对
key = ECC.generate(curve='P-256')
private_key = key.export_key(format='PEM')
public_key = key.public_key().export_key(format='PEM')

# 使用私钥签名
message = b'This is a secret message'
hash_obj = SHA256.new(message)
signer = DSS.new(key, 'fips-186-3')
signature = signer.sign(hash_obj)

# 使用公钥验证签名
hash_obj = SHA256.new(message)
verifier = DSS.new(key.public_key(), 'fips-186-3')
try:
    verifier.verify(hash_obj, signature)
    print("The message is authentic.")
except ValueError:
    print("The message is not authentic.")

以上代码中，使用ECC.generate生成一对公钥和私钥，使用私钥对消息进行签名处理，使用公钥对签名进行验证。

哈希加密

哈希加密是指将数据通过哈希算法进行加密，得到一个唯一的哈希值，通常用于校验数据是否被篡改。Python中提供了一些常见的哈希算法，包括MD5、SHA1、SHA256等。

示例代码如下：

import hashlib

# MD5加密
data = "this is a secret message".encode('utf-8')
hash_md5 = hashlib.md5()
hash_md5.update(data)
print(hash_md5.hexdigest())

# SHA256加密
hash_sha256 = hashlib.sha256()
hash_sha256.update(data)
print(hash_sha256.hexdigest())

以上代码中，分别使用了MD5和SHA256对数据进行了哈希加密，并输出了加密后的哈希值。