上文講的古典加密算法雖然很簡單，但是在密碼史上是使用最久的加密方式。歷史上由于算力有限，加上有學識的人有限，所以直到概率論出現后，古典密碼才開始破防。歸根結底，英文單詞中字母出現的頻率是不同的，e以12.702%的百分比占比最高，z只占到0.074%，感興趣的同學可以去百科查字母頻率詳細統計數據。如果密文數量足夠大，僅僅采用頻度分析法就可以破解。如果再加上現代計算機強大的算力，凱撒加密算法更是不堪一擊。

后續人類不斷改進，在二戰時期涌現了新的思路與算法。恩尼格瑪機就是二戰時期納粹德國使用的加密機器，非常經典，并且難以破譯。英國集全國之力進行破譯，參與破譯的人員有被稱為計算機科學之父、人工智能之父的圖靈。恩尼格瑪機使用的加密方式本質上還是移位和替代，只不過因為密碼表種類極多，破解難度高，同時加密解密機器化，使用便捷。恩尼格瑪機共有26個字母鍵和26個帶有字母的小燈泡，當按下鍵盤上的鍵時，加密后的密文字母所對應的小燈泡就會亮起來，依次記錄密文發送給接收者就實現了密文傳輸。接收者也用相同的恩尼格瑪機，依次輸入密文并獲取原文。密碼機內裝有“轉子”裝置，每按下鍵盤上的一個字母，“轉子”就會自動地轉動一個位置，相當于更換了一套密碼表。最開始“轉子”只有6格，相當于有6套密碼表，后來升級到了26格，即有26套密碼表。后來恩尼格瑪機由一個“轉子”升級到了多個“轉子”，是密碼表套數成指數級增長。最高水準恩尼格瑪機具有8個“轉子”，密碼表套數為26的8次方，達到了2000多億種。此時靠人工進行破譯就不太可能了，國內某抗日神劇中一個數學美女天才，靠幾張紙就破譯了真的只能是呵呵了。電影《模仿游戲》較為真實得復現了破解方法，就是采用了類似現代計算機的機械機器進行快速運算。

現代經典密碼學針對加解密問題，發展出幾個大的方向：

• 對稱加密

• 非對稱加密

• 散列

本文將簡單介紹對稱加密的python實現。先談主要的對稱加密算法，主要有以下幾類：

• DES（數據加密標準，Data Encryption Standard）。DES 應該是最早的現代密碼學算法之一。它由美國政府提出，密鑰長度為56位。目前，它暴力破解56位密碼的時間，已經能控制在24小時內了。DES實際上是一個過時的密碼學算法，目前已經不推薦使用了。關于DES，還有一點特別有意思。DES 包含一個關鍵模塊：S盒，其設計的原理一直沒有公開。因此，很多人都相信，這個S盒中存在后門，只要美國政府需要，就能夠解密任何DES密文。

• IDEA（國際數據加密算法，International Data Encryption Algorithm）。IDEA 由瑞士研究人員設計，密鑰長度為128位。對比于其他的密碼學算法，IDEA的優勢在于沒有專利的限制。相比于DES和AES的使用受到美國政府的控制，IDEA的設計人員并沒有對其設置太多的限制，這讓 IDEA在全世界范圍內得到了廣泛的使用和研究。

• AES（高級加密標準，Advanced Encryption Standard）。在DES被破解后，美國政府推出了AES算法，提供了128位、192位和256位三種密鑰長度。通常情況下，我們會使用128位的密鑰，來獲得足夠的加密強度，同時保證性能不受影響。目前，AES是國際上最認可的密碼學算法。在算力沒有突破性進展的前提下，AES在可預期的未來都是安全的。

• 國密標準或者自研加密算法。

對稱密鑰能夠廣泛用于：

• 數據文件與數據庫內容的加密。

• 網絡傳輸的信息加密。

• 硬件/內核/驅動級加密，例如基于文件系統的加密等。

# pip install cryptographyfrom cryptography.fernet import Fernet# 生成對稱密鑰 key = Fernet.generate_key() print(key)# 用密鑰加密 coder = Fernet(key) crymsg = coder.encrypt(b'what are you doing?') print(crymsg)# 用密鑰解密 plaintext = coder.decrypt(crymsg) print(plaintext)

代碼運行后，能夠看到加密后的密文比原文要長。實際運行時，密鑰一定要保存好，丟失了密文就基本解不出來了。當然暴力破解還是可以的，只不過代價巨大。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Python工具箱系列（十一）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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