加密算法

爬虫开发中，我们经常遇到一些反扒措施就是数据加密，所以了解、掌握常见加密算的加密、解密法对于爬虫开发者来说是必须了解和掌握的。

一、 对称加密算法

1.定义

采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。由于其速度快，对称性加密通常在消息发送方需要加密大量数据时使用。但是，加解密双方使用同样的密钥进行加密和解密。密钥是控制加密及解密的指令，算法是一种规则，规定如何进行加密和解密。因此加密的安全性不仅取决于加密算法本身，密钥管理的安全性更是重要。因为加密解密都使用同一个密钥，如何把密钥安全地传递到解密者手上就成了必须要解决的问题。

2. 工作流程

下面简单举一个列子来说明一下对称加密算法的流程。甲和乙是生意上的合作伙伴，且两个公司分别在不同的城市，由于业生意上的需要，两公司相互之间经常邮寄很重要的货物，为了保障货物的安全，两公司商定制作一个保险柜，并打造两把相同的钥匙分别保管，以遍在收取包裹时用这把钥匙打开保险箱，以及在邮寄货物时将保险柜锁上。所以只要甲和乙保管好这把钥匙，就算保险柜丢失别人也无法打开。

3.常用算法

常用的对称加密算法有：DES、AES、3DES

DES

简介

DES全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），并授权在非密级政府通信中使用，随后该算法在国际上广泛流传开来。

DES 案例

from Cryptodome.Cipher import DES
import binascii


key = b'-88 key-'  # 密钥 key 必须是 8个字节64位

# iv 参数也需要是一个8字节，64位的二进制数的初始化向量, 默认随机生成
# DES.MODE_OFB 加密模式
cipher = DES.new(key, DES.MODE_OFB, iv=b'12345678')  # 创建一个加密对象

# 待加密数据
data = '我是一只小小鸟'.encode() # 转为二进制
# 加密
msg = cipher.encrypt(data)
# 输出二进制数据
print(msg)
# 输出16进制字符串
print(binascii.b2a_hex(msg))

#  解密过程

# 模式 key iv 和解密过程对应
cipher2 = DES.new(key, DES.MODE_OFB, iv=cipher.iv)  # 创建一个新的解密对象
# 解密
res = cipher2.decrypt(msg)
print(res.decode('utf-8'))

加密结果：b'Q\x8f\xbb\xefi5\xfbq)\x9dO\xba@}\xce\x10\x14\xbd0\x9bg'
		
		b'518fbbef6935fb71299d4fba407dce1014bd309b67'

解密：	我是一只小小鸟

3DES

简介

3DES（或称为Triple DES）是三重数据加密算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）块密码的通称。它相当于是对每个数据块应用三次DES加密算法。由于计算机运算能力的增强，原版DES密码的密钥长度变得容易被暴力破解；3DES即是设计用来提供一种相对简单的方法，即通过增加DES的密钥长度来避免类似的攻击，而不是设计一种全新的块密码算法。

3DES 案例

from Cryptodome.Cipher import DES3


# DES3 的加密解密过程

# 加密过程
# key 为24个字节长度，一般随机生成
# 本质上是三次des 的key 串联 k1, k2, k3
# 当k1=k2=k3 时，DES3 降级为 DES
key2 = b'12345678qwertyui12345678'
# 创建一个加密对象
cipher3 = DES3.new(key2, DES3.MODE_CFB)
# 加密
msg2 = cipher3.encrypt(data)
print(msg2)

# 解密
# 创建一个解密对象
cipher4 = DES3.new(key2, DES3.MODE_CFB, iv=cipher3.iv)
# 解密
res2 = cipher4.decrypt(msg2)
print(res2.decode('utf-8'))

加密结果： b'c\xaf}\xa1\nS\xc4\xc1I\x92l\xae\x16\x1a\x1e,\x91\xecF;\xd7'

解密结果：我是一只小小鸟

AES

简介

高级加密标准（英语：Advanced Encryption Standard，缩写：AES），在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。

不同于它的前任标准DES，Rijndael使用的是代换-置换网络，而非Feistel架构。AES在软件及硬件上都能快速地加解密，相对来说较易于实作，且只需要很少的存储器。作为一个新的加密标准，目前正被部署应用到更广大的范围。

实际开发中使用AES加密需要注意的地方

• 服务端和我们客户端必须使用一样的密钥和初始化向量IV。

• 服务端和我们客户端必须使用一样的机密模式。

• 服务端和我们客户端必须使用一样的Padding模式。

以上三条有一个不满足，双方就无法完成互相加解密。

AES 案例

from Cryptodome.Cipher import AES
import binascii


# key 为16字节的密钥
key = b'1234567890123456'
data = '我是一只小小鸟'.encode()

cipher = AES.new(key, AES.MODE_EAX)
msg = cipher.encrypt(data)
print(binascii.b2a_hex(msg))

# 解密
cipher2 = AES.new(key, AES.MODE_EAX, nonce=cipher.nonce)
res = cipher2.decrypt(msg)
print(res.decode('utf-8'))

加密结果：b'4bc023fe72ab44fe3095faa2d6d4f204e37f4c85c2'

解密结果：我是一只小小鸟

二、非对称加密

定义

非对称加密算法是一种密钥的保密方法。

非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey:简称公钥）和私有密钥（privatekey:简称私钥）。公钥与私钥是一对，如果用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。

特点

非对称密码体制的特点：算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂，而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。对称密码体制中只有一种密钥，并且是非公开的，如果要解密就得让对方知道密钥。所以保证其安全性就是保证密钥的安全，而非对称密钥体制有两种密钥，其中一个是公开的，这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密钥了。这样安全性就大了很多。

事实上，公钥加密算法很少用于数据加密，它通常只是用来做身份认证，因为它的密钥太长，加密速度太慢–公钥加密算法的速度甚至比对称加密算法的速度慢上3个数量级（1000倍）。

3.工作原理

1. A要向B发送信息，A和B都要产生一对用于加密和解密的公钥和私钥
2. A的私钥保密，A的公钥告诉B；B的私钥保密，B的公钥告诉A。
3. A要给B发送信息时，A用B的公钥加密信息，因为A知道B的公钥。
4. A将这个消息发给B（已经用B的公钥加密消息）。
5. B收到这个消息后，B用自己的私钥解密A的消息。其他所有收到这个报文的人都无法解密，因为只有B才有B的私钥。

4.常用算法

非对称加密最常用，最广泛的算法是：RSA

RSA

简介

RSA加密算法是一种非对称加密算法。在公开密钥加密和电子商业中RSA被广泛使用。RSA是1977年由罗纳德·李维斯特（Ron Rivest）、阿迪·萨莫尔（Adi Shamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的。当时他们三人都在麻省理工学院工作。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。今天只有短的RSA钥匙才可能被强力方式解破。到目前为止，世界上还没有任何可靠的攻击RSA算法的方式。只要其钥匙的长度足够长，用RSA加密的信息实际上是不能被解破的。

RSA 案例

import binascii
from Cryptodome.PublicKey import RSA
from Cryptodome.Cipher import PKCS1_OAEP


# 生成公钥 私钥
def generate_key():
    key = RSA.generate(1024)  # 生成密钥对
    private_key = key.export_key()  # 私钥
    print(private_key)
    # 将私钥写入文件中
    with open('private_key.pem', 'wb') as f:
        f.write(private_key)
    public_key = key.publickey().export_key()  # 公钥
    print(public_key)
    # 公私钥写入文件中
    with open('public_key.pem', 'wb') as f:
        f.write(public_key)

# 加密
def encrypt(data):
    # 导入公钥
    public_key = RSA.import_key(open('public_key.pem').read())
    # print(public_key.e)
    # print(public_key.n)
    # 创建一个密码对象
    cipher_rsa = PKCS1_OAEP.new(public_key)
    msg = cipher_rsa.encrypt(data)  # 加密

    return msg

# 解密
def decrypt(msg):
    # 导入私钥
    private_key = RSA.import_key(open('private_key.pem').read())
    cipher_rsa = PKCS1_OAEP.new(private_key)
    res = cipher_rsa.decrypt(msg)

    return res


if __name__ == '__main__':
    msg = encrypt('我是一只小小鸟'.encode())
    print(msg)
    res = decrypt(msg)
    print(res.decode('utf-8'))

以上是对一些常用的加密算的大概介绍，以及简单案例，如果有什么不对或错误的地方，希望各位大佬纠正。

下方代码是RSA在爬虫中的应用

# 有些网站会在请求过程中发送公钥，然后加密参数后传回后台来实现数据的加密
data = '我是一只小小鸟'.encode()
#网页上收到的 n 值

publkey_n = '8d7e6949d411ce14d7d233d7160f5b2cc753930caba4d5ad24f923a505253b9c39b09a059732250e56c594d735077cfcb0c3508e9f544f101bdf7e97fe1b0d97f273468264b8b24caaa2a90cd9708a417c51cf8ba35444d37c514a0490441a773ccb121034f29748763c6c4f76eb0303559c57071fd89234d140c8bb965f9725'

# e 常常为65537
publkey_e = 65537

# 生成公钥
private_key = RSA.RsaKey(n=int(publkey_n, 16), e=publkey_e)
# 创建 rsa 对象
cipher = PKCS1_OAEP.new(private_key)
msg = cipher.encrypt(data)   #  解密
print(binascii.b2a_hex(msg))   # 输出16进制字符串