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Python教程自己實現(xiàn)軟件加密功能

更新時間：2021年09月30日 16:43:05 作者：燕山588

網(wǎng)上的加密軟件不太安全，但對于日常學(xué)習(xí)而言，我們可以借助異或操作，實現(xiàn)一個簡單的文件加密程序，從而強化自身的編程能力

在 Python 中異或操作符為：^，也可以記作 XOR。按位異或的意思是：相同值異或為 0，不同值異或為 1。具體來講，有四種可能：0 ^ 0 = 0，0 ^ 1 = 1, 1 ^ 0 = 1, 1 ^ 1 = 0。我們還可總結(jié)出規(guī)律（A 為 0 或 1）：0 和 A 異或為 A本身；1 和 A 異或為 A 反。

讓我們想看看一位二進(jìn)制數(shù)滿足的性質(zhì)：

一位二進(jìn)制數(shù)與自身的異或值為 0

b ^ b = 0

異或操作滿足交換律

a ^ b ^ c = a ^ (b ^ c) = (a ^ b) ^ c

0 與 a 的異或為 a

(a ^ b) ^ b = a ^ (b ^ b) = a ^ 0 = a

易知，對任意長二進(jìn)制數(shù)都滿足上述性質(zhì)。

原理

通過了解異或操作的性質(zhì)，加密原理就非常清晰了。

加密操作：

首先將文件轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，再生成與該二進(jìn)制數(shù)等長的隨機密鑰，將二進(jìn)制數(shù)與密鑰進(jìn)行異或操作，得到加密后的二進(jìn)制數(shù)。

解密操作：

將加密后的二進(jìn)制程序與密鑰進(jìn)行異或操作，就得到原二進(jìn)制數(shù)，最后將原二進(jìn)制數(shù)恢復(fù)成文本文件

生成隨機密鑰：

secrets 庫是 Python 3.6 引入的偽隨機數(shù)模塊，適合生成隨機密鑰。token_bytes 函數(shù)接受一個 int 參數(shù)，用于指定隨機字節(jié)串的長度。int.from_bytes 把字節(jié)串轉(zhuǎn)換為 int，也就是我們需要的二進(jìn)制數(shù)。

加密單元:

encrypt 函數(shù)接受一個 str 對象，返回元組 (int, int)。通過 encode 方法，我們將字符串編碼成字節(jié)串。int.from_bytes 函數(shù)將字節(jié)串轉(zhuǎn)換為 int 對象。最后對二進(jìn)制對象和隨機密鑰進(jìn)行異或操作，就得到了加密文本。

解密單元：

decrypt 接受兩個 int 對象，分別為加密文本和隨機密鑰。首先對兩者進(jìn)行異或操作，計算解密出來的 int 對象所占比特數(shù)。decrypted.bit_length 函數(shù)得到的是二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，除以 8 可以得到所占比特大小。為了防止，1 ~ 7 位的二進(jìn)制數(shù)整除 8 得到 0，所以要加上 7，然后再進(jìn)行整除 8 的操作。使用 int.to_bytes 函數(shù)將解密之后的 int 的對象轉(zhuǎn)換成 bytes 對象。最后通過 decode 方法，將字節(jié)串轉(zhuǎn)換成字符串。

利用上述函數(shù)，我們可以很輕松對文本文件進(jìn)行加密、解密操作。