前言

提示：测试运行环境为 python3.7.5，IDE为Pycharm2020.1，文章包含三道题，分别是：1.计算哈希值和消息认证；2.哈希函数的雪崩效应；3.暴力破解MD5。复制过去的源码可能要改一下输出格式嗷。

一、计算哈希值和消息认证

题目描述：编写一个能计算文本MD5、SHA512和hmac的程序。

1.引入库

代码如下：

import hashlib
import hmac
from hashlib import md5, sha256, sha512

关于库的使用可见官方文档：
hmac — 基于密钥的消息验证
hashlib — 安全哈希与消息摘要

2.实现

实现–版本一：

# 一开始写的，为了过实验的版本
import hashlib
import hmac
from hashlib import md5, sha256, sha512def myhash(str):res = hashlib.md5(str.encode(encoding="utf-8"))print(res.hexdigest())def myhmac(key, str, mode):# param key:计算消息验证码的用到的密钥# param str:计算消息验证码的字符串# param mode: 使用的哈希函数key = key.encode(encoding="utf-8")str = str.encode(encoding="utf-8")if mode == 'md5':my_hmac = hmac.new(key, str, digestmod=md5)res1 = sha512(str)print(res1.hexdigest())print(my_hmac.hexdigest())elif mode == 'sha256':res1 = sha512(str)print(res1.hexdigest())my_hmac = hmac.new(key, str, digestmod=sha256)print(my_hmac.hexdigest())elif mode == 'sha512':res1 = sha512(str)print(res1.hexdigest())my_hmac = hmac.new(key, str, digestmod=sha512)print(my_hmac.hexdigest())if __name__ == "__main__":str = input()key = input()mode = input()myhash(str)myhmac(key, str, mode)

那会为了过实验，写的又臭又长，不美观也不好读，也就是实现个功能罢了，于是又跑去参考了BossXie同学的代码，看完之后直呼666，简洁得不像话，于是我也大致照着思路又写了一个改良版：

# 改良版import hashlib
import hmac
from hashlib import md5, sha256, sha512def myhash(str):res = hashlib.md5(str.encode(encoding="utf-8"))print("md5: " + res.hexdigest())def myhmac(key, str, mode):# param key:计算消息验证码的用到的密钥# param str:计算消息验证码的字符串# param mode: 使用的哈希函数key = key.encode(encoding="utf-8")str = str.encode(encoding="utf-8")my_hmac = hmac.new(key, str, mode)res1 = sha512(str)print("sha512 " + res1.hexdigest())print("hmac: " + my_hmac.hexdigest())if __name__ == "__main__":str = input()key = input()mode = input()myhash(str)myhmac(key, str, mode)

测试一下结果：

看着确实是要舒服很多呀~

二、哈希函数的雪崩效应

题目描述：编写一个能验证哈希函数MD5雪崩效应的程序。
（偷偷吐槽：这道题应该是本次实验最烦人的了，虽然说写完之后确实感觉不难，但是题目的提示真的太少了！可以查的资料也不多，是比较难写的，当然也可能是我太菜了）

实现

代码如下：

import hashlibdef encode(s):return ' '.join([bin(ord(c)).replace('0b', '') for c in s])def decode(s):return ''.join([chr(i) for i in [int(b, 2) for b in s.split(' ')]])# 该函数用于计算两个字符串不同的位数
def cmpcount(str1, str2):count = 0for i in range(0, len(str1)):times += 1if str1[i] != str2[i]:count += 1return countdef avalanche(str, nbyte, mbit):# param str:计算哈希值的字符串# param nbyte:str的第几个字节(从低位到高位数)# parem mbit: nbyte的第几个bit位(从低位到高位数)h1 = hashlib.md5(str.encode(encoding="utf-8"))  # 获取原字符串的MD5h1 = h1.hexdigest()nbyte_place = len(str) - nbyte  # 获取目标字节所在位置nbytes = str[nbyte_place]  # 获取目标字节nbyte_str = encode(nbytes)  # 目标字节转换为二进制mbit_place = len(nbyte_str) - mbit    # 获取目标bit位置,第一次调试出错点mbits = nbyte_str[mbit_place]   # 获取目标bit# bit位翻转+字节二进制还原if mbits == '0':nbyte_str = nbyte_str[:mbit_place] + '1' + nbyte_str[mbit_place+1:]elif mbits == '1':nbyte_str = nbyte_str[:mbit_place] + '0' + nbyte_str[mbit_place+1:]nbyte_str = decode(nbyte_str)   # 获取修改后的字节str1 = str[:nbyte_place] + nbyte_str + str[nbyte_place+1:]  # 获取修改后的字符串print("str1: " + str1)h2 = hashlib.md5(str1.encode(encoding="utf-8"))h2 = h2.hexdigest()h1 = bin(int(h1, 16))[2:]h2 = bin(int(h2, 16))[2:]if len(h1) != 128:h1 = h1.zfill(128)else:passif len(h2) != 128:h2 = h2.zfill(128)else:passprint("h1: " + h1)print("h2: " + h2)cout_different = cmpcount(h1, h2)print(cout_different)# 测试：python 2 1
if __name__ == "__main__":str, nbyte, mbit = input().split()nbyte = int(nbyte)mbit = int(mbit)avalanche(str, nbyte, mbit)

本题用到的库比第一题少一些，所以就省略了引用库环节，说一下本题的注意事项：
1.字节是按照从低位数排列的，比如 ‘python’ 中的的第一个字节为 ‘n’,第二个字节为 ‘o’,bit位也是按照这样的方式排列的。

2.若是md5加密后的二进制字符串长度不足128位，则需要使用 zfill 函数函数进行补齐，使用方法为str.zfill(lenth)，lenth 为需要填充到的位数，本题需要128位，也就是 str.zfill(128)。

3.二进制和字符串之间的相互转换是参照了一位博主的代码，写的很非常nice！看着很简洁就搬到了本程序中。

其他的基本都写在注释里啦，不懂的话欢迎评论区讨论喔~

三、暴力破解MD5

题目描述：编写一个能破解md5的程序
感觉描述的很简洁，我来补充一点点，输入一个字符串，对该字符串进行md5加密，再通过字母、数字、字符的全排列来对照密文，最终得到加密之前的字符串，差不多就是这个意思啦。

1.引入库

代码如下：

from hashlib import md5
from string import ascii_letters, digits, punctuation   # 用string模块获得字母、数字和字符
from itertools import permutations  # 用于全排列

用法其实很简单的，待会看代码就知道了，注释也有写的，所以就不多赘述啦

2.实现

代码如下：

# 哈希函数的雪崩效应
# author:marxycj
# date:2021-10-29from hashlib import md5
from string import ascii_letters, digits, punctuation   # 用string模块获得字母、数字和字符
from itertools import permutations  # 用于全排列def brute_md5(md5_value):if len(md5_value) != 32:print("不是有效的md5值")returnelse:allkind = ascii_letters + digits + punctuationfor i in range(5, 10):for j in permutations(allkind, i):md5_test = ''.join(j)md5_testmd5 = md5(md5_test.encode(encoding="utf-8"))md5_testhex = md5_testmd5.hexdigest()if md5_testhex == md5_value:print(md5_test)returnif __name__ == '__main__':md5_value = input()brute_md5(md5_value)

解释一下，allkind就是字母、数字、字符的组合啦，把三种类型加起来, md5_test用来接收全排列字符串然后进行md5暴力破解测试的，或许叫md5_try合适些，别的也没有啥要注意的啦~

总结

总结：

可能写代码的时候自己写的不快，也不如别人写的好，写的整洁，但是最好还是自己写一遍，毕竟是自己的思路，写完之后再去对照大佬的进行修改，这样或许可以更好地提升自己的代码能力，没有经过思考就照搬代码，能学的东西就比较有限，愿脚踏实地，不骄不躁。

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Python 哈希函数与消息认证实验

目录

前言

一、计算哈希值和消息认证

1.引入库

2.实现

二、哈希函数的雪崩效应

实现

三、暴力破解MD5

1.引入库

2.实现

总结

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