用python實現文件加密功能

生活中，有時候咱們須要對一些重要的文件進行加密，Python 提供了諸如 hashlib，base64 等便於使用的加密庫。

但對於平常學習而言，咱們能夠藉助異或操做，實現一個簡單的文件加密程序，從而強化自身的編程能力。

基礎知識

在 Python 中異或操做符爲：^，也能夠記做 XOR。按位異或的意思是：相同值異或爲 0，不一樣值異或爲 1。具體來說，有四種可能：0 ^ 0 = 0，0 ^ 1 = 1, 1 ^ 0 = 1, 1 ^ 1 = 0。咱們還可總結出規律（A 爲 0 或 1）：0 和 A 異或爲 A自己；1 和 A 異或爲 A 反。

讓咱們想看看一位二進制數知足的性質：

• 一位二進制數與自身的異或值爲 0

b ^ b = 0

• 異或操做知足交換律

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

• 0 與 a 的異或爲 a

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

易知，對任意長二進制數都知足上述性質。

原理

經過了解異或操做的性質，加密原理就很是清晰了。

加密操做：

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做，獲得加密後的二進制數。

解密操做：

將加密後的二進制程序與密鑰進行異或操做，就獲得原二進制數，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 引入的僞隨機數模塊，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 把字節串轉換爲 int，也就是咱們須要的二進制數。

from secrets import token_bytes

def random_key(length):
    key = token_bytes(nbytes=length)
    key_int = int.from_bytes(key, 'big')
    return key_int

 

加密單元:

encrypt 函數接受一個 str 對象，返回元組 (int, int)。經過 encode 方法，咱們將字符串編碼成字節串。int.from_bytes 函數將字節串轉換爲 int 對象。最後對二進制對象和隨機密鑰進行異或操做，就獲得了加密文本。

def encrypt(raw):
    raw_bytes = raw.encode()
    raw_int = int.from_bytes(raw_bytes, 'big')
    key_int = random_key(len(raw_bytes))
    return raw_int ^ key_int, key_int

 

解密單元：

decrypt 接受兩個 int 對象，分別爲加密文本和隨機密鑰。首先對二者進行異或操做，計算解密出來的 int 對象所佔比特數。decrypted.bit_length 函數獲得的是二進制數的位數，除以 8 能夠獲得所佔比特大小。爲了防止，1 ~ 7 位的二進制數整除 8 獲得 0，因此要加上 7，而後再進行整除 8 的操做。使用 int.to_bytes 函數將解密以後的 int 的對象轉換成 bytes 對象。最後經過 decode 方法，將字節串轉換成字符串。

def decrypt(encrypted, key_int):
    decrypted = encrypted ^ key_int
    length = (decrypted.bit_length() + 7) // 8
    decrypted_bytes = int.to_bytes(decrypted, length, 'big') 
    return decrypted_bytes.decode()

 

利用上述函數，咱們能夠很輕鬆對文本文件進行加密、解密操做。

>>> raw = '畫圖省識春風面，環珮空歸夜月魂'
>>> encrypted = encrypt(raw)
>>> encrypted
(217447100157746604585...,
 9697901906831571319...)
>>> decrypt(*encrypted)
'畫圖省識春風面，環珮空歸夜月魂'

加密文本文件

path 爲待加密文件的地址，若是不指定密鑰地址，則在該目錄下新建目錄和文件。

import json
from pathlib import Path

def encrypt_file(path, key_path=None, *, encoding='utf-8'):
    path = Path(path)
    cwd = path.cwd() / path.name.split('.')[0]
    path_encrypted = cwd / path.name 
    if key_path is None:
        key_path = cwd / 'key'
    if not cwd.exists():
        cwd.mkdir()
        path_encrypted.touch()
        key_path.touch()

    with path.open('rt', encoding=encoding) as f1, \
        path_encrypted.open('wt', encoding=encoding) as f2, \
            key_path.open('wt', encoding=encoding) as f3:
        encrypted, key = encrypt(f1.read())
        json.dump(encrypted, f2)
        json.dump(key, f3)

 

解密文件

#Python學習羣592539176
def decrypt_file(path_encrypted, key_path=None, *, encoding='utf-8'):
    path_encrypted = Path(path_encrypted)
    cwd = path_encrypted.cwd()
    path_decrypted = cwd / 'decrypted' 
    if not path_decrypted.exists():
        path_decrypted.mkdir()
        path_decrypted /= path_encrypted.name
        path_decrypted.touch()
    if key_path is None:
        key_path = cwd / 'key'
    with path_encrypted.open('rt', encoding=encoding) as f1, \
        key_path.open('rt', encoding=encoding) as f2, \
        path_decrypted.open('wt', encoding=encoding) as f3:
        decrypted = decrypt(json.load(f1), json.load(f2))
        f3.write(decrypted)

 

執行完加密、解密文件操做，獲得的解密文件與原文件相同，示意圖以下：

以上就是 Python 加密文件的所有內容，還請你們多多轉發支持。