hashlib

hashlib 模块提供了常见的安全哈希算法接口，包括 SHA-256、SHA-3、MD5、BLAKE2 等，用于数据完整性校验和密码学场景。

hashlib

基本用法

创建哈希对象，喂入数据，获取摘要值。

import hashlib

# 计算字符串的 SHA-256 哈希
m = hashlib.sha256()
m.update(b"Hello, Python!")
print(m.hexdigest())
# 输出 64 位十六进制字符串

# 简写形式：直接传入数据
digest = hashlib.sha256(b"Hello, Python!").hexdigest()
print(digest)

tip

update() 可以多次调用，效果等同于拼接所有数据后一次性哈希：m.update(a); m.update(b) 等价于 m.update(a + b)。

常用哈希算法

import hashlib

data = b"The quick brown fox jumps over the lazy dog"

# MD5（128 位，已不推荐用于安全场景）
print("MD5:   ", hashlib.md5(data).hexdigest())

# SHA-1（160 位，已不推荐用于安全场景）
print("SHA-1: ", hashlib.sha1(data).hexdigest())

# SHA-256（256 位，最常用）
print("SHA-256:", hashlib.sha256(data).hexdigest())

# SHA-512（512 位）
print("SHA-512:", hashlib.sha512(data).hexdigest())

# SHA3-256
print("SHA3-256:", hashlib.sha3_256(data).hexdigest())

info

MD5 和 SHA-1 存在已知碰撞攻击，不应用于安全相关场景。推荐至少使用 SHA-256。

查看可用算法

import hashlib

# 所有平台保证可用的算法
print(hashlib.algorithms_guaranteed)

# 当前解释器可用的算法（取决于 OpenSSL）
print(hashlib.algorithms_available)

文件哈希校验

用于验证文件完整性，例如校验下载文件的 SHA-256 值。

import hashlib

def hash_file(filepath, algorithm="sha256"):
    """计算文件的哈希值"""
    h = hashlib.new(algorithm)
    with open(filepath, "rb") as f:
        while chunk := f.read(8192):
            h.update(chunk)
    return h.hexdigest()

# 示例
# print(hash_file("example.zip"))
# print(hash_file("example.zip", "md5"))

Python 3.11+ 提供了更简洁的 file_digest：

import hashlib

# Python 3.11+
with open("example.txt", "rb") as f:
    digest = hashlib.file_digest(f, "sha256")
print(digest.hexdigest())

密码哈希：PBKDF2

直接哈希密码容易被暴力破解。pbkdf2_hmac 通过加盐和多次迭代增加破解难度。

import hashlib
import os

password = b"my_secret_password"
salt = os.urandom(16)  # 随机盐值
iterations = 600_000    # 迭代次数，越高越安全

# 派生密钥
dk = hashlib.pbkdf2_hmac("sha256", password, salt, iterations)
print(dk.hex())

# 验证密码时，使用相同的 salt 和 iterations 重新计算并比对

tip

存储密码时需要同时保存 salt 和 iterations，验证时用同样的参数重新派生并比较。实际项目中也可以考虑使用 scrypt 或第三方库 bcrypt。

BLAKE2：高性能哈希

BLAKE2 速度快于 MD5，安全性媲美 SHA-3，支持自定义摘要长度和密钥认证。

from hashlib import blake2b, blake2s

# 基本使用
h = blake2b(b"Hello, BLAKE2!")
print(h.hexdigest())

# 自定义摘要长度（字节数）
h = blake2b(b"Hello", digest_size=20)
print(h.hexdigest())  # 40 个十六进制字符

# 带密钥的哈希（可替代 HMAC）
h = blake2b(b"message", key=b"secret-key", digest_size=16)
print(h.hexdigest())

哈希对象属性

import hashlib

h = hashlib.sha256(b"data")

print(h.name)         # 'sha256'
print(h.digest_size)  # 32（字节）
print(h.block_size)   # 64（字节）
print(h.digest())     # 原始字节摘要
print(h.hexdigest())  # 十六进制字符串摘要