Python hashlib模块使用教程

什么是hashlib模块？

Python的hashlib模块提供了常见的哈希算法实现，如MD5、SHA1、SHA256等。哈希算法将任意长度的数据转换为固定长度的字符串（哈希值），具有以下特点：

相同输入总是产生相同输出
不同输入几乎不可能产生相同输出（哈希冲突概率极低）
无法从哈希值反推原始数据（单向性）

哈希算法常用于数据完整性验证、密码存储、数字签名等安全领域。

基本使用步骤

1. 导入模块

import hashlib

2. 选择哈希算法

创建一个哈希对象，指定要使用的算法：

# 创建MD5哈希对象
hash_md5 = hashlib.md5()

# 创建SHA1哈希对象
hash_sha1 = hashlib.sha1()

# 创建SHA256哈希对象（推荐）
hash_sha256 = hashlib.sha256()

3. 更新哈希对象

使用update()方法传入要计算哈希的数据（字节类型）：

data = "Hello, World!".encode('utf-8')  # 转换为字节
hash_sha256.update(data)

# 可以多次调用update()方法
hash_sha256.update("追加的数据".encode('utf-8'))

4. 获取哈希值

使用hexdigest()获取十六进制表示的哈希值：

hash_value = hash_sha256.hexdigest()
print(hash_value)  # 输出: 185f8db32271fe25f561a6fc938b2e264306ec304eda518007d1764826381969

完整示例代码

计算字符串哈希值

import hashlib

def compute_hash(data, algorithm='sha256'):
    """计算字符串的哈希值"""
    # 根据算法创建哈希对象
    if algorithm == 'md5':
        hash_obj = hashlib.md5()
    elif algorithm == 'sha1':
        hash_obj = hashlib.sha1()
    elif algorithm == 'sha256':
        hash_obj = hashlib.sha256()
    elif algorithm == 'sha512':
        hash_obj = hashlib.sha512()
    else:
        raise ValueError(f"不支持的哈希算法: {algorithm}")
    
    # 更新哈希对象
    hash_obj.update(data.encode('utf-8'))
    
    # 返回十六进制哈希值
    return hash_obj.hexdigest()

# 使用示例
text = "Python hashlib教程"
print("MD5:", compute_hash(text, 'md5'))
print("SHA1:", compute_hash(text, 'sha1'))
print("SHA256:", compute_hash(text, 'sha256'))
print("SHA512:", compute_hash(text, 'sha512'))

计算文件哈希值

import hashlib

def compute_file_hash(file_path, algorithm='sha256', buffer_size=65536):
    """计算文件的哈希值"""
    # 根据算法创建哈希对象
    hash_obj = hashlib.new(algorithm)
    
    with open(file_path, 'rb') as f:
        # 读取文件内容并更新哈希对象
        while True:
            data = f.read(buffer_size)
            if not data:
                break
            hash_obj.update(data)
    
    return hash_obj.hexdigest()

# 使用示例
file_path = 'example.txt'
print(f"{file_path}的SHA256哈希值:", compute_file_hash(file_path))

哈希算法比较

算法	输出长度(位)	安全性	使用场景
MD5	128	低，已知漏洞	非安全性场景，如数据校验
SHA1	160	中，存在理论漏洞	一般应用，不推荐安全场景
SHA256	256	高，广泛使用	安全应用，数字证书
SHA512	512	非常高	高安全需求场景

安全建议： 对于密码存储等安全敏感场景，推荐使用SHA256或更安全的算法，并配合盐值(salt)使用，避免直接存储原始密码哈希。

实际应用场景

1. 密码安全存储

存储用户密码时，应存储哈希值而非明文：

import hashlib
import os

def hash_password(password):
    # 生成随机盐值
    salt = os.urandom(16)
    # 创建SHA256对象
    pwd_hash = hashlib.sha256()
    # 添加盐值
    pwd_hash.update(salt + password.encode('utf-8'))
    # 返回盐值和哈希值
    return salt, pwd_hash.hexdigest()

# 验证密码
def verify_password(salt, stored_hash, password):
    pwd_hash = hashlib.sha256()
    pwd_hash.update(salt + password.encode('utf-8'))
    return pwd_hash.hexdigest() == stored_hash

2. 文件完整性验证

下载文件后验证哈希值，确保文件未被篡改：

import hashlib

def verify_file_integrity(file_path, expected_hash, algorithm='sha256'):
    """验证文件完整性"""
    computed_hash = compute_file_hash(file_path, algorithm)
    if computed_hash == expected_hash:
        print("文件完整性验证成功！")
        return True
    else:
        print("警告：文件可能已被篡改！")
        print(f"预期哈希: {expected_hash}")
        print(f"实际哈希: {computed_hash}")
        return False