Python教程自己實現軟件加密功能
基礎知識
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。我們還可總結出規律(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制數滿足的性質:
一位二進制數與自身的異或值為 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,對任意長二進制數都滿足上述性質。
原理
通過瞭解異或操作的性質,加密原理就非常清晰瞭。
加密操作:
首先將文件轉換成二進制數,再生成與該二進制數等長的隨機密鑰,將二進制數與密鑰進行異或操作,得到加密後的二進制數。
解密操作:
將加密後的二進制程序與密鑰進行異或操作,就得到原二進制數,最後將原二進制數恢復成文本文件
生成隨機密鑰:
secrets 庫是 Python 3.6 引入的偽隨機數模塊,適合生成隨機密鑰。token_bytes 函數接受一個 int 參數,用於指定隨機字節串的長度。int.from_bytes 把字節串轉換為 int,也就是我們需要的二進制數。
加密單元:
encrypt 函數接受一個 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串。int.from_bytes 函數將字節串轉換為 int 對象。最後對二進制對象和隨機密鑰進行異或操作,就得到瞭加密文本。
解密單元:
decrypt 接受兩個 int 對象,分別為加密文本和隨機密鑰。首先對兩者進行異或操作,計算解密出來的 int 對象所占比特數。decrypted.bit_length 函數得到的是二進制數的位數,除以 8 可以得到所占比特大小。為瞭防止,1 ~ 7 位的二進制數整除 8 得到 0,所以要加上 7,然後再進行整除 8 的操作。使用 int.to_bytes 函數將解密之後的 int 的對象轉換成 bytes 對象。最後通過 decode 方法,將字節串轉換成字符串。
利用上述函數,我們可以很輕松對文本文件進行加密、解密操作。
加密文本文件
path 為待加密文件的地址,如果不指定密鑰地址,則在該目錄下新建目錄和文件。
解密文件
執行完加密、解密文件操作,得到的解密文件與原文件相同
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