1 hashlib介绍

1、Hash，译做“散列”，也有直接音译为“哈希”的。把任意长度的输入，通过某种hash算法，变换成固定长度的输出，该输出就是散列值，也称摘要值。该算法就是哈希函数，也称摘要函数。

2、hash函数的主要目的就是对字符串进行加密，比如：我们注册的用户名和密码，都是明文（就是我们自己能看的明白的）需要先通过hash进行加密，然后生成一串固定长度的字符串（这样连我们自己也看不出来了），存入到数据库中，我们再下次登录的时候只需要到数据中比对对应的hash值即可，这样即使数据中的hash值数据泄露了，被人拿到也是不知道我们的用户名和密码的，因此hash值有这样的特性：

• 同样的字符串，每次生成的hash值也是一样的
• hash值是不可反解的，即我们知道了hash值也是不可能反解出其对应的明文的！

2 hashlib模块使用

下面使用的hexdigest(): 表示，生成的哈希值的数字签名，hex表示是十六进制，digest表示生成hash的数字签名

2.1 查看hashlib中有哪些hash算法

在hashlib模块中，sha1()、sha224()、sha256()、sha384()、sha512()和blake2b()、blake2s()方法总是存在的。md5安全安全性并不是很高！

1、查看hashlib下支持的hash算法有哪些

hashlib.algorithms_available：返回hash算法名的集合

注意：相同的hash函数算法可能出现不同的名字（大小写）而多次出现

>>> import hashlib

>>> alg_set1 = hashlib.algorithms_available
>>> alg_set1
{'md4', 'sha3_512', 'sha512_224', 'ripemd160', 'sha512', 'md5-sha1', 'sha3_224', 'blake2s', 'md5', 'sha256', 'blake2b', 'mdc2', 'sha384', 'sha1', 'shake_128', 'sha512_256', 'sha3_384', 'sm3', 'sha224', 'shake_256', 'whirlpool', 'sha3_256'}
>>> len(alg_set1)
22

>>> alg_set2 = hashlib.algorithms_guaranteed
>>> alg_set2
{'sha3_512', 'sha3_224', 'blake2s', 'md5', 'shake_128', 'sha256', 'sha224', 'sha384', 'sha1', 'shake_256', 'sha512', 'sha3_256', 'blake2b', 'sha3_384'}
>>> len(alg_set2)
14

>>> alg_12 = alg_set1 & alg_set2
>>> alg_12
{'sha3_512', 'sha3_224', 'blake2s', 'md5', 'sha256', 'sha224', 'sha384', 'sha1', 'shake_256', 'sha512', 'shake_128', 'blake2b', 'sha3_384', 'sha3_256'}
>>> len(alg_12)
14

hashlib.algorithms_guaranteed：返回hash算法名的集合，返回的集合是hashlib.algorithms_available返回集合的子集！

2.2 对字符串进行加密

1、对字符串使用md5进行加密

注意需要先对加密的字符串进行编码转换，否则会报错：TypeError: Unicode-objects must be encoded before hashing，如下，三种转换写法都可以：

• md5.update(‘hello’.encode(‘utf-8’))
• md5.update(b’hello’)
• md5.update(bytes(‘hello’, encoding=‘utf-8’)) # 使用bytes转换为二进制

import hashlib


def str_encryption_md5():
    password_str = 'Tom888'
    md5 = hashlib.md5()
    # md5.update(password_str)  # TypeError: Unicode-objects must be encoded before hashing

    md5.update(password_str.encode('utf-8'))  # 注意转码
    # md5.update(bytes(password_str, encoding='utf-8'))
    # md5.update(b'Tom888')

    print(md5.digest_size)  # 16  # 生成hash结果大小，单位字节
    print(md5.block_size)  # 64  # hash算法的内部快大小，单位字节

    res = md5.hexdigest()
    # 字符串 Tom888（明文）被加密成一串 32位长的字符串
    print('md5加密结果：', res, len(res))  # md5加密结果： 5a2b7072fbe5c1216be444fe30d965e8 32


if __name__ == '__main__':
    str_encryption_md5()

2、对字符串使用sha1进行加密

import hashlib

def str_encryption_sha1():
    password_str = 'Tom888'
    sha1 = hashlib.md5()
    sha1.update(password_str.encode('utf-8'))  # 注意转码

    print(md5.digest_size)  # 16  # 生成hash结果大小，单位字节
    print(md5.block_size)  # 64  # hash算法的内部快大小，单位字节

    res = sha1.hexdigest()
    # 字符串 Tom888（明文）被加密成一串 32位长的字符串
    print('sha1加密结果：', res, len(res))  # sha1加密结果： 5a2b7072fbe5c1216be444fe30d965e8 32


if __name__ == '__main__':
    str_encryption_sha1()

3、其他更多加密算法测试

• 可以看出，不同的加密算法，生成的字符串的长度可能不一样！

import hashlib

def str_encryption_all_alg():
    password_str = 'Tom888'
    all_hash_algorithms = {'sha3_512': hashlib.sha3_512,
                           'sha3_224': hashlib.sha3_224, 
                           'blake2s': hashlib.blake2s, 
                           'md5': hashlib.md5, 
                           'shake_128': hashlib.shake_128, 
                           'sha256': hashlib.sha256, 
                           'sha224': hashlib.sha224, 
                           'sha384': hashlib.sha384, 
                           'sha1': hashlib.sha1, 
                           'shake_256': hashlib.shake_256, 
                           'sha512': hashlib.sha512, 
                           'sha3_256': hashlib.sha3_256, 
                           'blake2b': hashlib.blake2b, 
                           'sha3_384': hashlib.sha3_384}

    for hash_alg in all_hash_algorithms.keys():
        print(f'Start hash algorithm: {hash_alg}')
        alg = all_hash_algorithms[hash_alg]()
        alg.update(password_str.encode('utf-8'))
        try:
            res = alg.hexdigest()
            print(f'{hash_alg}加密结果：', len(res), res)
        except TypeError as e:
            pass

    '''
    Start hash algorithm: sha3_512
    sha3_512加密结果： 128 0a4ce5b6e85b206d220b1c25059070e171c7635d2357bb7fe7ac65fcb054cecb1f6bbceda7bd70701ef48a24a4c25e5ac45cecb4e169efb24f8d72d302926bbf
    Start hash algorithm: sha3_224
    sha3_224加密结果： 56 9b13e0708c8577ce37bb8fefa714a38a3e0e57286b501ee3db813e71
    Start hash algorithm: blake2s
    blake2s加密结果： 64 e572b36c0f9c61878fb296883a29df73e567df275d33c6f7a7b78b9950a9798b
    Start hash algorithm: md5
    md5加密结果： 32 5a2b7072fbe5c1216be444fe30d965e8
    Start hash algorithm: shake_128
    Start hash algorithm: sha256
    sha256加密结果： 64 04d016992b2c6d1163861542705bf725d951e83afc5360cc3c97510e2ccc070b
    Start hash algorithm: sha224
    sha224加密结果： 56 3be1b04e03d47a39a14955fd6628d3ebc29cc3e638224254607a4458
    Start hash algorithm: sha384
    sha384加密结果： 96 37940a0bac0de66d5ce44fbde401d5ff6639ab0f24b9a3b80400be5a369df663454b4e2cc224d6e2958bc3d34955b7a5
    Start hash algorithm: sha1
    sha1加密结果： 40 54f3d519f107922e616a336118a1e8e89ec9d25e
    Start hash algorithm: shake_256
    Start hash algorithm: sha512
    sha512加密结果： 128 0806221d502cd98bc9e592668371bcc8a4dc125af262c1aeaf2676bb9ec32776ea8e54cf6a42a76e78b9170d069cb3a5d05e002378a86044a1e9343b644135de       
    Start hash algorithm: sha3_256
    sha3_256加密结果： 64 714c04befcc26385f0ad39bad838af74a7d8a2376e46d11a7f9e20b889ce4bba
    Start hash algorithm: blake2b
    blake2b加密结果： 128 a0daffc1dd95b7d44bb5883053abcee11ab1f25efe61f098f4fe70ae30330b197ccb1bef0c110cb4ba09637a684f9f1538f24b1483a9213f4c3ac7a2b8886df6      
    Start hash algorithm: sha3_384
    sha3_384加密结果： 96 5aad1c17d3e9b1020436a2070bab048f4857e258034eafebac4fe0ea7647eba62d07dc5c58b9e651284ea47c83cfca0c
    '''


if __name__ == '__main__':
    str_encryption_all_alg()

2.3 对于数据比较大，加密可以分块，结果一样

如果数据量很大，可以分块多次调用update()，最后计算的结果是一样的：

如下，把一个长字符串分开进行hash，最终得到的hash值的结果是一样的！

import hashlib

def str_encryption_sha256():
    sha256 = hashlib.sha256()
    sha256.update('how to use sha256 in python hashlib?'.encode('utf-8'))
    print(sha256.hexdigest())  # de6cdf7a7e6a68182ce0dba30671e7d81df8208866c8160a77dfc61f9ef89706


    sha256_2 = hashlib.sha256()
    sha256_2.update('how to use sha256 in '.encode('utf-8'))
    sha256_2.update('python hashlib?'.encode('utf-8'))
    print(sha256_2.hexdigest()) # de6cdf7a7e6a68182ce0dba30671e7d81df8208866c8160a77dfc61f9ef89706


if __name__ == '__main__':
    str_encryption_sha256()

2.4 hashlib的高级用法

高级用法，就是为了防止撞库反解。所以，有必要对加密算法中添加自定义key再来做加密。

• 就是在hashlib.md5(b'key')其实就是把自己要加密的字符串和这个key拼接在一起，然后再生成一个加密后的字符串
• 从下面加密的结果可以证实！

def str_encryption_self():
    # 普通加埋
    md5 = hashlib.md5()
    md5.update('alex88888'.encode('utf-8'))
    res = md5.hexdigest()
    print('普通加密结果：', res)  # 普通加密结果： 8c26a75d12ea2a730654679d2061b953

    # 高级加密：自己定义一个key参数
    md5 = hashlib.md5(b'super_encryption')
    md5.update('alex88888'.encode('utf-8'))
    res = md5.hexdigest()
    print('高级加密结果：', res)  # 高级加密结果： 5649795aaa6aaf64deaab659b0a0c63f


    md5 = hashlib.md5()
    md5.update('super_encryption'.encode('utf-8'))
    md5.update('alex88888'.encode('utf-8'))
    res = md5.hexdigest()
    print('加密结果：', res)  # 加密结果： 5649795aaa6aaf64deaab659b0a0c63f

if __name__ == '__main__':
    str_encryption_self()

2.5 校验文件的一致性

1、校验文件的一致性（如何保证下载的文件过程中不丢包，保证下载数据的完整性）（参考）

# -----------文件一致校验----------------

'''可以拷贝一个文件放在两个不同的盘中，然后通过判断两个文件的hash值是否相等，判断两个文件是否是同一个文件'''
import hashlib
m = hashlib.md5()
with open(r'G:/logging模块配图.png','rb') as f:
    for line in f:
        m.update(line)
print(m.hexdigest())          #47a6b079cc33a4f312786b46e61e0305


import hashlib

m = hashlib.md5()
with open(r'H:/logging模块配图.png','rb') as f:
    for line in f:
        m.update(line)

print(m.hexdigest())

3 hmac模块的加密方式，于hashlib类似

python 还有一个 hmac 模块，它内部对我们创建 key 和 内容 进行进一步的处理然后再加密

import hmac

def str_encryption_hmac():
    # key值就是加的salt
    h = hmac.new(key='天王盖地虎'.encode('utf8'), digestmod='md5')  # new里面的参数key就是salt
    h.update('alex88888'.encode('utf-8'))
    print(h.hexdigest())  # 3414e379c15069a81b1e8ca0012fc59d


if __name__ == '__main__':
    str_encryption_hmac()

4 破解用户密码

我们说即使拿到hash的值，就是一串固定的长度的字符串，我们是不能够反解出其对应的明文的，但有没有方法能够获取都明文呢，当前有的，那就是撞库，撞库的原理：

• 先生成很多常用的字符串
• 然后根据hash算法，生成这些字符串对应的hash值
• 构建一个{hash值：字符串,…}的字典（/数据库）
• 然后就可以去库中找是否有对应的hash值，这样就可以取出对应的明文了！

import hashlib

def break_passward(in_hash_value):
    passwds=[                      #可以通过random实现对passwds中的内容
    'alex3714',
    'alex1313',
    'alex94139413',
    'alex123456',
    '123456alex',
    'a123lex',
    ]

    hash_passwd_dict = {}
    for passwd in passwds:
        md5 = hashlib.md5()
        md5.update(passwd.encode('utf-8'))
        hash_passwd_dict[md5.hexdigest()] = passwd

    print(hash_passwd_dict)
    '''
    {'aee949757a2e698417463d47acac93df': 'alex3714', 
     '5dd873761a1ac42d2afbca152ec1e772': 'alex1313', 
     '5e3c46d350ac2780222040b0ed62aa7c': 'alex94139413', 
     '94e4ccf5e2749b0bfe0428603738c0f9': 'alex123456', 
     'd5a3f30371e61ecfb519acfd5f709630': '123456alex', 
     '601b259d02dac6d75686a0b08a00b755': 'a123lex'}
    '''

    if in_hash_value in hash_passwd_dict.keys():
        decode_value = hash_passwd_dict[in_hash_value]
        print('撞库成功')
        print('哈希值：{} 对应明文是：{}'.format(in_hash_value, decode_value))
    else:
        print('撞库失败！')


if __name__ == '__main__':
    break_passward('601b259d02dac6d75686a0b08a00b755')
    # 撞库成功
    # 哈希值：601b259d02dac6d75686a0b08a00b755 对应明文是：a123lex

    break_passward('601b259d02dac6d75686a0b08a00b777')
    # 撞库失败！

参考：https://www.cnblogs.com/alex3714/articles/5161349.html
参考：https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017686752491744
参考：https://www.cnblogs.com/pycode/p/hashlib.html
参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/52651497
参考：https://docs.python.org/3/library/hashlib.html