生活中，有時候我們需要對一些重要的文件進(jìn)行加密 ，Python 提供了諸如 hashlib，base64 等便于使用的加密庫。

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(qiáng)化自身的編程能力。 記得給公眾號加個星標(biāo)，不會錯過精彩內(nèi)容。

基礎(chǔ)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(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(jī)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(jī)密鑰：

secrets 庫是 Python 3.6 引入的偽隨機(jī)數(shù)模塊，適合生成隨機(jī)密鑰。token_bytes 函數(shù)接受一個 int 參數(shù)，用于指定隨機(jī)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)。

              
                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(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(jī)密鑰進(jìn)行異或操作，就得到了加密文本。

              
                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，分別為加密文本和隨機(jī)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。

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

              
                >>>?raw?=?'畫圖省識春風(fēng)面，環(huán)珮空歸夜月魂'
>>>?encrypted?=?encrypt(raw)
>>>?encrypted
(217447100157746604585...,
?9697901906831571319...)
>>>?decrypt(*encrypted)
'畫圖省識春風(fēng)面，環(huán)珮空歸夜月魂'

              
            

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。

              
                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

              
                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(zhí)行完加密、解密文件操作，得到的解密文件與原文件相同，示意圖如下：

歷史文章推薦閱讀：

Python 標(biāo)準(zhǔn)庫學(xué)習(xí) --- string

通過例子學(xué)遞歸

精選歷史文章合集！

以上就是 Python 加密文件的全部內(nèi)容，還請大家多多轉(zhuǎn)發(fā)支持。如需獲取源代碼，后臺回復(fù) 2019517 。