Python 摘要算法hashlib 与hmac

参考链接：https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017686752491744

　　摘要算法（也成为哈希算法）是用来防篡改的，因为我们的即使元数据改动一个字节，通过加密算法得出的摘要也会千差万别，从而我们可以比较两个文件的摘要，而得出这个文件是否被改动。

　　Python 内建模块hashlib提供了摘要算法

MD5

　　MD5是常见的摘要算法，速度很快，生成结果是固定的128bit字节，通常由32位的16进制字符串表示（因为一个16进制的字符恰好可以用4bit表示）

>>> import hashlib
>>> md5=hashlib.md5()
>>> md5.update('a'.encode('utf-8'))#要摘要的内容需要先编码为bytes，或者直接传入md5.update(b'a')
>>> print(md5.hexdigest())
0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661
#如果要计算摘要的字符串太长，可以分多次摘要，结果是一样的
>>> md5.update('b'.encode('utf-8'))
>>> print(md5.hexdigest())
187ef4436122d1cc2f40dc2b92f0eba0
>>> hashlib.md5('ab'.encode('utf-8')).hexdigest()#另外一种调用方法
'187ef4436122d1cc2f40dc2b92f0eba0'

　　

SHA1

　　SHA1是另外一种常见的摘要算法，他的使用方法和MD5一样，就是产生的摘要是160bit字节，通常用一个40位的16进制字符串表示。

SHA256和SHA512

　　这是比MD5和SHA1更安全的摘要算法，不过越安全的摘要算法越慢

　　摘要函数是一个单向函数，计算摘要很容易，但是由摘要反推出文件内容却非常困难，而且，对原始数据做1bit的修改，产生的摘要会大有不同。但是因为所有的摘要算法都是将无限的集合映射到有限的集合当中，所以也有可能是两个完全不一样的文件计算出一样的摘要，不过非常非常困难就是了。

　　

摘要算法应用

　　将数据库中用户的明文密码改为摘要

　　将用户密码的摘要代替用户的明文密码，能极大的提高数据库泄露带来的风险，也能再数据库管理人员有访问权限的情况下保证账号安全，可以是这样也由一定的危险，以为黑客可以根据常用密码产生的摘要和数据库中的摘要进行比对，同样能得到用户的明文密码，

　　由于常用口令的MD5值很容易被计算出来，所以，要确保存储的用户口令不是那些已经被计算出来的常用口令的MD5，这一方法通过对原始口令加一个复杂字符串来实现，俗称“加盐”：

def get_md5(password):
    return hashlib.md5(password+'the_salt'.encode('utf-8')).hexdigest()

　　这样，即使用户的密码非常简单，黑客也不能根据他掌握的反推表退出用户的明文密码

　　但是如果有两个用户都使用了相同的简单口令比如123456，在数据库中，将存储两条相同的MD5值，这说明这两个用户的口令是一样的。有没有办法让使用相同口令的用户存储不同的MD5呢？

　　如果假定用户无法修改登录名，就可以通过把登录名作为Salt的一部分来计算MD5，从而实现相同口令的用户也存储不同的MD5。

摘要算法在很多地方都有广泛的应用。要注意摘要算法不是加密算法，不能用于加密（因为无法通过摘要反推明文），只能用于防篡改，但是它的单向计算特性决定了可以在不存储明文口令的情况下验证用户口令。

Hmac

　　为了防止黑客通过彩虹表根据哈希值反推出用户的明文口令，在计算哈希值的时候，我们通常将用户的密码和一段被称为“盐"的特殊字符串一起生成的哈希值作为密码存储。

　　如果salt是我们自己随机生成的，通常我们计算MD5的时候通过md5（message+salt），但是如果把salt看作一个口令，计算加salt的哈希值其实就是，根据不同的口令计算出不同的哈希值，然后只有提供正确的口令，才能验证哈希值。

　　这实际上就是Hmac 算法：keyed-Hashing for Message Authentication。它通过一个标准的算法，在计算哈希值的时候，将key混入其中

　　我们需要准备：原始的messge、要添加的key、加密算法（这里采用MD5）

>>> import hmac
>>> message=b'hello world'
>>> key='screat'.encode('utf-8')
>>> h=hmac.new(key,message,digestmod='MD5')# 如果消息很长，可以多次调用h.update(msg)

>>> h.hexdigest() '41ab5984e2ecfa784767ea7216a8410b'
>>>

　　可见使用hmac和普通hash算法非常类似。hmac输出的长度和原始哈希算法的长度一致。需要注意传入的key和message都是bytes类型，str类型需要首先编码为bytes。