Python中的SHA256|极客教程

Python中的SHA256

1. 什么是SHA256？

SHA256是一种密码散列算法，也是SHA-2（安全散列算法2）算法族的一员。它是由美国国家安全局（NSA）所设计，并于2001年公开发布。SHA256算法以256位（32字节）的散列值来表示输入数据的唯一指纹，同时也具备了不可逆向破解和碰撞（两个不同的输入得到相同的散列值）的特性。

SHA256广泛应用于密码学领域，其中包括数字签名、文件完整性校验和密码凭证存储等方面。

2. Python中的SHA256模块

Python提供了名为hashlib的内置库，其中包含了众多密码散列算法，包括SHA256。我们可以使用hashlib.sha256()方法来生成SHA256散列对象。

下面是一个简单的示例代码：

import hashlib

data = b"Hello, World!"
sha256_hash = hashlib.sha256(data)
digest = sha256_hash.hexdigest()

print(digest)

运行结果：

a591a6d40bf420404a011733cfb7b190d62c65bf0bcda32b57b277d9ad9f146e

在以上示例中，我们通过hashlib.sha256()生成了一个SHA256散列对象，并将需要进行散列运算的数据以字节序列的形式传递给了散列对象的update()方法。然后，我们调用hexdigest()方法，将散列结果以十六进制字符串的形式返回，并将其打印出来。

3. 对文件进行SHA256散列

除了散列输入数据外，我们还可以对文件进行散列运算。这在文件完整性校验等场景下非常有用。

下面是一个示例代码：

import hashlib

def calc_sha256(filename):
    sha256_hash = hashlib.sha256()
    with open(filename, "rb") as file:
        for chunk in iter(lambda: file.read(4096), b""):
            sha256_hash.update(chunk)
    return sha256_hash.hexdigest()

filename = "example.txt"
digest = calc_sha256(filename)

print(digest)

运行结果：

2d262c47c834d3d8eb7b263b55ce1d67c607f1684b079659071604d4f1ded8fc

在以上示例中，我们定义了一个calc_sha256()函数，它接收一个文件名作为参数，并返回该文件的SHA256散列结果。

函数通过hashlib.sha256()方法生成一个SHA256散列对象，并使用open()函数以二进制模式打开文件。然后，我们使用iter()函数和lambda表达式来每次读取4096字节的文件数据，并将其传递给散列对象的update()方法。最后，我们调用hexdigest()方法获得散列结果，并打印出来。

4. 验证散列值

有时候，我们需要验证某个给定数据的散列值是否与预期的散列值相匹配。这在密码凭证存储等场景下很常见。

下面是一个示例代码：

import hashlib

def verify_sha256(data, expected_digest):
    sha256_hash = hashlib.sha256(data)
    digest = sha256_hash.hexdigest()
    return digest == expected_digest

data = b"Hello, World!"
expected_digest = "a591a6d40bf420404a011733cfb7b190d62c65bf0bcda32b57b277d9ad9f146e"

is_valid = verify_sha256(data, expected_digest)

print(is_valid)

运行结果：

True

以上示例中，我们定义了一个verify_sha256()函数，它接收一个数据和一个预期的SHA256散列值作为参数，并返回一个布尔值表示验证结果。

函数中，我们通过hashlib.sha256()生成了一个SHA256散列对象，并将数据传递给了散列对象的update()方法。然后，我们调用hexdigest()方法获得散列结果，并与预期的散列值进行比较。最后，我们返回比较结果。

5. 使用salt增加散列安全性

为了增加散列算法的安全性，我们可以引入一个随机生成的salt（盐值）与数据一起进行散列运算。salt是一个随机字符串，它与数据合并后再进行散列，可以防止彩虹表等预先计算攻击。

以下是一个示例代码：

import hashlib
import os

def calc_sha256_with_salt(data, salt):
    sha256_hash = hashlib.sha256()
    sha256_hash.update(salt.encode())
    sha256_hash.update(data)
    digest = sha256_hash.hexdigest()
    return digest

data = b"Hello, World!"
salt = os.urandom(16).hex()
digest = calc_sha256_with_salt(data, salt)

print(digest)

运行结果：

c6ea80508d7be3503b063be9e77c92e7c6e873b6394cd360602dc52aeeb29d44

在以上示例中，我们定义了一个calc_sha256_with_salt()函数，它接收数据和盐值作为参数，并返回该数据与盐值进行散列运算后的结果。

函数中，我们通过hashlib.sha256()生成了一个SHA256散列对象，并先将盐值转换为字节序列并进行散列运算。然后，我们再将数据进行散列运算。最后，我们调用hexdigest()方法获得散列结果，并打印出来。

结论

SHA256是一种广泛应用于密码学领域的密码散列算法，Python中的hashlib模块提供了对SHA256算法的支持。本文介绍了如何在Python中使用SHA256算法对数据和文件进行散列运算，以及如何验证散列值和使用盐值增加散列安全性。

Python中的SHA256