Python3 hashlib密码散列算法原理详解

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1.hashlib密码散列

hashlib模块定义了一个API来访问不同的密码散列算法。要使用一个特定的散列算法，可以用适当的构造器函数或new()来创建一个散列对象。不论使用哪个具体的算法，这些对象都使用相同的API。

1.1 散列算法

由于hashlib有OpenSSL提供“底层支持”，所以OpenSSL库提供的所有算法都可用，包括：

md5
sha1
sha224
sha256
sha384
sha512

有些算法在所有平台上都可用，而有些则依赖于底层库。这两种算法分别由algorithms_guaranteed和algorithms_available提供。

import hashlib
print('Guaranteed:\n{}\n'.format(
  ', '.join(sorted(hashlib.algorithms_guaranteed))))
print('Available:\n{}'.format(
  ', '.join(sorted(hashlib.algorithms_available))))

Guaranteed:
blake2b, blake2s, md5, sha1, sha224, sha256, sha384, sha3_224, sha3_256, sha3_384, sha3_512, sha512, shake_128, shake_256
Available:
DSA, DSA-SHA, MD4, MD5, RIPEMD160, SHA, SHA1, SHA224, SHA256, SHA384, SHA512, blake2b, blake2s, dsaEncryption, dsaWithSHA, ecdsa-with-SHA1, md4, md5, ripemd160, sha, sha1, sha224, sha256, sha384, sha3_224, sha3_256, sha3_384, sha3_512, sha512, shake_128, shake_256, whirlpool

1.2 MD5示例

要为一个数据块(在这里就是转换为一个字节串的Unicode串)计算MD5散列或摘要，首先要创建散列对象，然后增加数据，最后调用digest()或hexdigest()。

import hashlib
lorem = '''Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing
elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna
aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation
ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat. Duis
aute irure dolor in reprehenderit in voluptate velit esse cillum
dolore eu fugiat nulla pariatur. Excepteur sint occaecat
cupidatat non proident, sunt in culpa qui officia deserunt
mollit anim id est laborum.'''
h = hashlib.md5()
h.update(lorem.encode('utf-8'))
print(h.hexdigest())

这个例子使用了hexdigest()方法而不是digest()，因为要格式化输出以便清楚的打印。如果可以接受二进制摘要值，那么可以使用digest()。

1.3 SHA1示例

SHA1摘要也用同样的方式计算。

import hashlib
lorem = '''Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing
elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna
aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation
ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat. Duis
aute irure dolor in reprehenderit in voluptate velit esse cillum
dolore eu fugiat nulla pariatur. Excepteur sint occaecat
cupidatat non proident, sunt in culpa qui officia deserunt
mollit anim id est laborum.'''
h = hashlib.sha1()
h.update(lorem.encode('utf-8'))
print(h.hexdigest())

这个例子中的摘要值有所不同，因为MD5和SHA1算法不同。

1.4 增量更新

散列计算器的update()方法可以反复调用。每次调用时，都会根据提供的附加文本更新摘要。增量更新比将整个文件读入内存更高效，而且能生成相同的结果。

import hashlib
lorem = '''Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing
elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna
aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation
ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat. Duis
aute irure dolor in reprehenderit in voluptate velit esse cillum
dolore eu fugiat nulla pariatur. Excepteur sint occaecat
cupidatat non proident, sunt in culpa qui officia deserunt
mollit anim id est laborum.'''
h = hashlib.md5()
h.update(lorem.encode('utf-8'))
all_at_once = h.hexdigest()
def chunkize(size, text):
  "Return parts of the text in size-based increments."
  start = 0
  while start < len(text):
    chunk = text[start:start + size]
    yield chunk
    start += size
  return
h = hashlib.md5()
for chunk in chunkize(64, lorem.encode('utf-8')):
  h.update(chunk)
line_by_line = h.hexdigest()
print('All at once :', all_at_once)
print('Line by line:', line_by_line)
print('Same    :', (all_at_once == line_by_line))

这个例子展示了读取或生成数据时如何以增量方式更新一个摘要。