網絡上充滿了竊聽，我們的信息很容易被不懷好意的人獲得，給我們造成不好的影響。如果你需要在網絡上傳輸機密或者敏感的隱私信息，為了防備別有用心的人竊聽，可能需要加密。而使用在線或者手機上的加密軟件，可能不良軟件更是泄露信息的溫床。所以作為程序員的我們，完全可以自己來實現一個加密系統。
本文用 20 行 Python 代碼來演示加密、解密、簽名、驗證的功能。大家依樣畫葫蘆，不僅能理解加密技術，更能自己實現一套加密通信機制。
加密、解密建立在較高深的數學理論之上，不建議大家自己實現加密算法，直接調用相應庫即可。
二、加密技術加密技術我們這里演示兩種，分別是對稱加密和非對稱加密。
講解加密技術之前，我們需要假設下我們的使用場景，也是密碼學常見的設定。
Alice Bob是通信雙方Eve是一個竊聽者傳遞的消息是PlainText加密使用的秘鑰key加密后的密文是secret message三、普通鎖：簡單的對稱加密對稱加密：加密和解密雙方使用同一個秘鑰。比如這里， key="1234567887654321".encode("utf-8")，這個 key 是 Alice 和 Bob 共同的密鑰。當 Alice 發消息時，他需要如下操作完成加密。
from Crypto.Cipher import AEScryptor = AES.new(key, AES.MODE_ECB)secret = cryptor.encrypt(plain.encode("utf-8"))secret = b64encode(secret)第一行 導入了AES算法。AES 是對稱加密的一種算法第二行 新建加密器，key 是秘鑰， AES.MODE_ECB 是信息填充模式第三行 完成 encrypt 加密第四行 加密后后的信息由 b64encode 編碼后，發送給 Bob。
HTTP 是文本協議，內容都是文本字符。想要對二進制文件進行傳輸，需要把它轉化為文本，Base64代碼就是用字符指代二進制的編碼形式。
Bob 收到信息之后，進行如下解碼、解密操作。
secret = b64decode(secret)plainText = cryptor.decrypt(secret).decode("utf-8")
得到的 plainText 是 Alice 發來的明文信息。
注意，兩個人用同一個秘鑰來加密、解密。
現在我們先來解決一個小問題：網絡經常丟包，導致 Alice 說話有時候缺頭少尾，這該怎么辦呢?
四、不可篡改的指紋：哈希函數像人都有指紋一樣，傳遞的消息也有自己的指紋。哈希函數用來找到消息的指紋。哈希函數也稱為消息摘要函數，見名知意，是把一段內容提要出來，做成指紋。這個輸出(指紋)很有特點：
不論輸入多長，輸出長度固定，輸出看起來像亂碼。
輸入變一點，輸出有很大不同。
消息可推出指紋，指紋推不出消息。
靠著以上特性，Alice 可以把消息哈希一下，把哈希值和消息都給 Bob。Bob 也把消息哈希一下，如果兩個值一樣，表明這句話內容完整，沒有篡改和丟掉信息。
from hashlib import md5plainText = "I love you!"hash_ = md5(plainText.encode("utf-8")).hexdigest()
結果這樣：690a8cda8894e37a6fff4d1790d53b33。如果 Bob 也對這條消息哈希，結果相同的話，說明這條信息完整。
現在我們再來解決一個大問題：對稱加密如果秘鑰遺失了，被壞人 Eve 獲取之后，他完全可以竊聽 Alice 和 Bob 之間的通信，甚至可以偽裝成對方向另一方發送消息。
現在需要非對稱加密登場了。
五、矛與盾：非對稱加密非對稱加密，就是加密和解密秘鑰不是一個，是一對。自己持有的稱為私鑰，交給對方的稱為公鑰。特點是：
公鑰加密，私鑰解密。私鑰加密，公鑰解密。私鑰可推導出公鑰，反之不行。利用以上特點，我們可以實現安全的加密算法。首先 Bob 產生秘鑰，并保存為文件。
import rsaBob_pubkey, Bob_privkey = rsa.newkeys(512)with open("Bob-pri.pem", "wb")as prif, open("Bob-pub.pem", "wb")as pubf:prif.write(Bob_privkey.save_pkcs1())pubf.write(Bob_pubkey.save_pkcs1())
其中
Bob_prikey 是 Bob 的私鑰，自己存放。Bob_pubkey 是 Bob 的公鑰，交給 Bob。Alice 發送信息給 Bob 時
使用 Bob 的公鑰加密： secret=rsa.encrypt(plain_byte,Bob_pubkey)。Bob 接收到消息后
Bob 使用自己的私鑰，來對 Alice 發來的信息進行解密： plain=rsa.decrypt(secret,Bob_prikey).decode("utf-8")。Bob 的公鑰可以讓 Alice 發消息給 Bob，Bob 用自己的私鑰揭秘。同樣，Alice 的密鑰對可以讓對方發消息給自己。至此，Alice 和 Bob 實現了安全的通信，他們用對方公鑰加密，用自己的私鑰解密發給自己的信息。
Alice 發給 Bob 的信息，即使被 Eve 截獲了，他也沒有 Bob 的私鑰，解不開密文。
但是，存在一個問題，如果 Eve 用 Bob 的公鑰加密信息，偽裝成 Alice 發個 Bob，這樣怎么辦呢?怎么確定 Alice 是 Alice 而不是 Eve 呢?問題的關鍵，在于 Alice 持有 Alice 私鑰，而 Eve 沒有私鑰，這是數字簽名技術的基礎。
六、真言：數字簽名Eve 偽裝成 Alice，如同假唐僧偽裝成唐僧，言行舉止看起來很像，讓人怎么區分呢?很簡單，真唐僧有一個核心科技，那就是緊箍咒。
非對稱加密時，通常用公鑰加密，私鑰解密。如果用私鑰加密，其實相當與簽名了。因為只有私鑰持有者才能加密，且被公鑰解密。所以私鑰加密相當于私鑰持有者確認簽名——該消息來自私鑰持有人。
私鑰就相當于真唐僧的緊箍咒。
因為效率，一般不對原始信息進行加密，而是對其哈希之后的值進行加密。根據上文哈希的特性，這依然可以保證原始信息唯一、未篡改。
對消息摘要進行私鑰加密，稱為數字簽名。
驗證步驟如下：
Alice 準備發送信息 PlainText首先計算其 MD5 哈希值 Hash_a再對哈希值進行私鑰加密(數字簽名)發送 Alice 的公鑰，數字簽名，消息給 BobBob 收到信息后使用 Alice 的公鑰解密數字簽名，產生一個待驗證哈希值 Hash_a然后計算消息哈希值 Hash_b如果Hasha == Hashb，說明發送者必然是持有私鑰的 Alice ，且消息未修改否則，說明信息不是 Alice 發送的signature = rsa.sign(plain_byte, Alice_prikey, "MD5")status = rsa.verify(plain_byte, signature, Alice_pubkey)
注意上例 sign 方法中簽名的是 Alice 的私鑰，而檢查時則使用 Alice 的公鑰。Alice 無法抵賴他簽名的信息，因為只有他持有自己的私鑰，別人無法簽名(私鑰加密)一個這樣的信息。
如同真唐僧會念緊箍咒，這就是他的私鑰。假唐僧看起來很像樣，但是他并不掌握緊箍咒，所以無法念動真言。
七、總結本文用 20 行 Python 代碼來演示如何實現安全通信的功能。
哈希函數，是可以提取消息數字指紋的工具，他可以驗證數據完整性。
對稱加密簡單實用。
借助非對稱加密，我們實現了安全通信，而數字簽名使得對方無法偽裝或抵賴。
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