Python密码学教程：对称与非对称加密详解

星野

发布时间：2026-10-15| 4人浏览过

原创

本文深入解析Python中的对称与非对称密码学技术。对称加密如DES使用单一密钥，速度快但存在密钥分发风险；非对称加密如RSA采用公私钥对，安全性高但计算开销大。文章提供了基于pyDes和Crypto库的完整代码示例及输出结果，帮助开发者掌握核心加密逻辑。

本章将深入探讨对称密码术与非对称密码术的核心概念与应用。

对称密码术

在此类加密方式中，加密与解密过程依赖于同一把密钥，因此也被称为秘密密钥加密。对称加密具备以下主要特征：

算法实现相对简单，且运行速度较快。
通信双方必须通过安全渠道进行密钥的交换与分发。

缺点

对称密码术的主要风险在于密钥管理：一旦密钥泄露给攻击者，消息内容即可被轻易破解，这构成了显著的安全隐患。

数据加密标准(DES)

数据加密标准（DES）曾是最流行的对称密钥算法之一，Python提供了包含DES算法逻辑的相关包以支持其实现。

安装

在Python环境中安装DES相关包（pyDES）的命令如下：

pip install pyDES

以下是DES算法的简单程序实现示例：

import pyDes
data = "DES Algorithm Implementation"
k = pyDes.des("DESCRYPT", pyDes.CBC, "\0\0\0\0\0\0\0\0", pad=None, padmode=pyDes.PAD_PKCS5)
d = k.encrypt(data)
print "Encrypted: %r" % d
print "Decrypted: %r" % k.decrypt(d)
assert k.decrypt(d) == data

代码中调用了变量 padmode，该变量依据DES算法规范提取所有数据块，并按照指定方式进行加密和解密操作。

输出

执行上述代码后，您可以观察到如下输出结果：

非对称加密

非对称加密又称公钥加密，其工作原理与对称加密相反。它需要一对密钥：一个用于加密，另一个用于解密。具体而言，公钥用于加密数据，而私钥用于解密数据。

缺点

由于密钥长度较长，其加密和解密的速度相对较慢。
密钥的管理与分发至关重要，且更为复杂。

以下Python代码示例展示了使用RSA算法进行非对称加密的工作机制及其具体实现：

from Crypto import Random
from Crypto.PublicKey import RSA
import base64
def generate_keys():
   # key length must be a multiple of 256 and >= 1024
   modulus_length = 256*4
   privatekey = RSA.generate(modulus_length, Random.new().read)
   publickey = privatekey.publickey()
   return privatekey, publickey
def encrypt_message(a_message , publickey):
   encrypted_msg = publickey.encrypt(a_message, 32)[0]
   encoded_encrypted_msg = base64.b64encode(encrypted_msg)
   return encoded_encrypted_msg
def decrypt_message(encoded_encrypted_msg, privatekey):
   decoded_encrypted_msg = base64.b64decode(encoded_encrypted_msg)
   decoded_decrypted_msg = privatekey.decrypt(decoded_encrypted_msg)
   return decoded_decrypted_msg
a_message = "This is the illustration of RSA algorithm of asymmetric cryptography"
privatekey , publickey = generate_keys()
encrypted_msg = encrypt_message(a_message , publickey)
decrypted_msg = decrypt_message(encrypted_msg, privatekey)
print "%s - (%d)" % (privatekey.exportKey() , len(privatekey.exportKey()))
print "%s - (%d)" % (publickey.exportKey() , len(publickey.exportKey()))
print " Original content: %s - (%d)" % (a_message, len(a_message))
print "Encrypted message: %s - (%d)" % (encrypted_msg, len(encrypted_msg))
print "Decrypted message: %s - (%d)" % (decrypted_msg, len(decrypted_msg))