python 3 的标准库中没多少用来解决加密的，不过却有用于处理哈希的库。在这里我们会对其进行一个简单的介绍，但重点会放在两个第三方的软件包：pycrypto 和 cryptography 上。我们将学习如何使用这两个库，来加密和解密字符串。
哈希
如果需要用到安全哈希算法或是消息摘要算法，那么你可以使用标准库中的hashlib模块。这个模块包含了符合 fips（美国联邦信息处理标准）的安全哈希算法，包括 sha1，sha224，sha256，sha384，sha512 以及 rsa 的 md5 算法。python 也支持 adler32 以及 crc32 哈希函数，不过它们在zlib模块中。
哈希的一个最常见的用法是，存储密码的哈希值而非密码本身。当然了，使用的哈希函数需要稳健一点，否则容易被破解。另一个常见的用法是，计算一个文件的哈希值，然后将这个文件和它的哈希值分别发送。接收到文件的人可以计算文件的哈希值，检验是否与接受到的哈希值相符。如果两者相符，就说明文件在传送的过程中未经篡改。
让我们试着创建一个 md5 哈希：
>>>importhashlib>>>md5=hashlib.md5()>>>md5.update('pythonrocks!')traceback(mostrecentcalllast):file"<pyshell#5>",line1,in<module>md5.update('pythonrocks!')typeerror:unicode-objectsmustbeencodedbeforehashing>>>md5.update(b'pythonrocks!')>>>md5.digest()b'\x14\x82\xec\x1b#d\xf6n}\x16*+[\x16\xf4w'
让我们花点时间一行一行来讲解。首先，我们导入hashlib，然后创建一个 md5 哈希对象的实例。接着，我们向这个实例中添加一个字符串后，却得到了报错信息。原来，计算 md5 哈希时，需要使用字节形式的字符串而非普通字符串。正确添加字符串后，我们调用它的digest函数来得到哈希值。如果你想要十六进制的哈希值，也可以用以下方法：
>>>md5.hexdigest()'1482ec1b2364f64e7d162a2b5b16f477'
实际上，有一种精简的方法来创建哈希，下面我们看一下用这种方法创建一个 sha1 哈希：
>>>sha=hashlib.sha1(b'hellopython').hexdigest()>>>sha'422fbfbc67fe17c86642c5eaaa48f8b670cbed1b'
可以看到，我们可以同时创建一个哈希实例并且调用其 digest 函数。然后，我们打印出这个哈希值看一下。这里我使用 sha1 哈希函数作为例子，但它不是特别安全，读者可以随意尝试其他的哈希函数。
密钥导出
python 的标准库对密钥导出支持较弱。实际上，hashlib 函数库提供的唯一方法就是pbkdf2_hmac函数。它是 pkcs#5 的基于口令的第二个密钥导出函数，并使用 hmac 作为伪随机函数。因为它支持“加盐salt”和迭代操作，你可以使用类似的方法来哈希你的密码。例如，如果你打算使用 sha-256 加密方法，你将需要至少 16 个字节的“盐”，以及最少 100000 次的迭代操作。
简单来说，“盐”就是随机的数据，被用来加入到哈希的过程中，以加大破解的难度。这基本可以保护你的密码免受字典和彩虹表rainbow table的攻击。
让我们看一个简单的例子：
>>>importbinascii>>>dk=hashlib.pbkdf2_hmac(hash_name='sha256',password=b'bad_password34',salt=b'bad_salt',iterations=100000)>>>binascii.hexlify(dk)b'6e97bad21f6200f9087036a71e7ca9fa01a59e1d697f7e0284cd7f9b897d7c02'
这里，我们用 sha256 对一个密码进行哈希，使用了一个糟糕的盐，但经过了 100000 次迭代操作。当然，sha 实际上并不被推荐用来创建密码的密钥。你应该使用类似scrypt的算法来替代。另一个不错的选择是使用一个叫bcrypt的第三方库，它是被专门设计出来哈希密码的。
pycryptodome
pycrypto 可能是 python 中密码学方面最有名的第三方软件包。可惜的是，它的开发工作于 2012 年就已停止。其他人还在继续发布最新版本的 pycrypto，如果你不介意使用第三方的二进制包，仍可以取得 python 3.5 的相应版本。比如，我在 github (https://github/sfbahr/pycrypto-wheels) 上找到了对应 python 3.5 的 pycrypto 二进制包。
幸运的是，有一个该项目的分支 pycrytodome 取代了 pycrypto 。为了在 linux 上安装它，你可以使用以下 pip 命令：
pipinstallpycryptodome
在 windows 系统上安装则稍有不同：
pipinstallpycryptodomex
如果你遇到了问题，可能是因为你没有安装正确的依赖包（lctt 译注：如 python-devel），或者你的 windows 系统需要一个编译器。如果你需要安装上的帮助或技术支持，可以访问 pycryptodome 的网站[1]。
还值得注意的是，pycryptodome 在 pycrypto 最后版本的基础上有很多改进。非常值得去访问它们的主页，看看有什么新的特性。
加密字符串
访问了他们的主页之后，我们可以看一些例子。在第一个例子中，我们将使用 des 算法来加密一个字符串：
>>>fromcrypto.cipherimportdes>>>key='abcdefgh'>>>defpad(text):whilelen(text)%8!=0:text+=''returntext>>>des=des.new(key,des.mode_ecb)>>>text='pythonrocks!'>>>padded_text=pad(text)>>>encrypted_text=des.encrypt(text)traceback(mostrecentcalllast):file"<pyshell#35>",line1,in<module>encrypted_text=des.encrypt(text)file"c:\programs\python\python35-32\lib\site-packages\crypto\cipher\blockalgo.py",line244,inencryptreturnself._cipher.encrypt(plaintext)valueerror:inputstringsmustbeamultipleof8inlength>>>encrypted_text=des.encrypt(padded_text)>>>encrypted_textb'>\xfc\x1f\x16x\x87\xb2\x93\x0e\xfch\x02\xd59vq'
这段代码稍有些复杂，让我们一点点来看。首先需要注意的是，des 加密使用的密钥长度为 8 个字节，这也是我们将密钥变量设置为 8 个字符的原因。而我们需要加密的字符串的长度必须是 8 的倍数，所以我们创建了一个名为pad的函数，来给一个字符串末尾填充空格，直到它的长度是 8 的倍数。然后，我们创建了一个 des 的实例，以及我们需要加密的文本。我们还创建了一个经过填充处理的文本。我们尝试着对未经填充处理的文本进行加密，啊欧，报了一个 valueerror 错误！我们需要对经过填充处理的文本进行加密，然后得到加密的字符串。（lctt 译注：encrypt 函数的参数应为 byte 类型字符串，代码为：encrypted_text = des.encrypt(padded_text.encode('utf-8'))）
知道了如何加密，还要知道如何解密：
>>>des.decrypt(encrypted_text)b'pythonrocks!'
幸运的是，解密非常容易，我们只需要调用 des 对象的decrypt方法就可以得到我们原来的 byte 类型字符串了。下一个任务是学习如何用 rsa 算法加密和解密一个文件。首先，我们需要创建一些 rsa 密钥。
创建 rsa 密钥
如果你希望使用 rsa 算法加密数据，那么你需要拥有访问 ras 公钥和私钥的权限，否则你需要生成一组自己的密钥对。在这个例子中，我们将生成自己的密钥对。创建 rsa 密钥非常容易，所以我们将在 python 解释器中完成。
>>>fromcrypto.publickeyimportrsa>>>code='nooneknows'>>>key=rsa.generate(2048)>>>encrypted_key=key.exportkey(passphrase=code,pkcs=8,protection="scryptandaes128-cbc")>>>withopen('/path_to_private_key/my_private_rsa_key.bin','wb')asf:f.write(encrypted_key)>>>withopen('/path_to_public_key/my_rsa_public.pem','wb')asf:f.write(key.publickey().exportkey())
首先我们从crypto.publickey包中导入rsa，然后创建一个傻傻的密码。接着我们生成 2048 位的 rsa 密钥。现在我们到了关键的部分。为了生成私钥，我们需要调用 rsa 密钥实例的exportkey方法，然后传入密码，使用的 pkcs 标准，以及加密方案这三个参数。之后，我们把私钥写入磁盘的文件中。
接下来，我们通过 rsa 密钥实例的publickey方法创建我们的公钥。我们使用方法链调用 publickey 和 exportkey 方法生成公钥，同样将它写入磁盘上的文件。
加密文件
有了私钥和公钥之后，我们就可以加密一些数据，并写入文件了。这里有个比较标准的例子：
fromcrypto.publickeyimportrsafromcrypto.randomimportget_random_bytesfromcrypto.cipherimportaes,pkcs1_oaepwithopen('/path/to/encrypted_data.bin','wb')asout_file:recipient_key=rsa.import_key(open('/path_to_public_key/my_rsa_public.pem').read())session_key=get_random_bytes(16)cipher_rsa=pkcs1_oaep.new(recipient_key)out_file.write(cipher_rsa.encrypt(session_key))cipher_aes=aes.new(session_key,aes.mode_eax)data=b'blahblahblahpythonblahblah'ciphertext,tag=cipher_aes.encrypt_and_digest(data)out_file.write(cipher_aes.nonce)out_file.write(tag)out_file.write(ciphertext)
代码的前三行导入 pycryptodome 包。然后我们打开一个文件用于写入数据。接着我们导入公钥赋给一个变量，创建一个 16 字节的会话密钥。在这个例子中，我们将使用混合加密方法，即 pkcs#1 oaep ，也就是最优非对称加密填充。这允许我们向文件中写入任意长度的数据。接着我们创建 aes 加密，要加密的数据，然后加密数据。我们将得到加密的文本和消息认证码。最后，我们将随机数，消息认证码和加密的文本写入文件。
顺便提一下，随机数通常是真随机或伪随机数，只是用来进行密码通信的。对于 aes 加密，其密钥长度最少是 16 个字节。随意用一个你喜欢的编辑器试着打开这个被加密的文件，你应该只能看到乱码。
现在让我们学习如何解密我们的数据。
fromcrypto.publickeyimportrsafromcrypto.cipherimportaes,pkcs1_oaepcode='nooneknows'withopen('/path/to/encrypted_data.bin','rb')asfobj:private_key=rsa.import_key(open('/path_to_private_key/my_rsa_key.pem').read(),passphrase=code) ...