Python内置加密模块详解：hashlib、hmac与secrets实战指南

阿橙

发布时间：2026-10-13 | 4人浏览过

原创

本文深入解析Python内置的三个核心加密模块：hashlib用于MD5/SHA单向哈希校验，hmac结合密钥实现消息认证，secrets生成密码级安全随机数。通过具体代码示例展示各模块API用法、参数设置及结果输出，帮助开发者掌握数据加密、身份验证及安全令牌生成的最佳实践。

Python加密模块概述

本文详细解析Python内置加密模块的具体用法，通过丰富的示例代码展示其功能，为开发者的学习与实践提供具有参考价值的指导。

数据加密分类

数据加密主要分为三类：

对称加密：加密与解密使用相同密钥，核心目标是保障数据机密性，常见算法包括DES和AES。
非对称加密（公钥加密）：加密与解密使用不同密钥，主要用于身份验证，典型算法有DSA和RSA。
单向加密：仅能加密无法解密，主要用于确保数据完整性，代表算法包括MD5和SHA系列。

Python内置加密模块详解

Python标准库提供了多个内置加密模块，分别针对不同安全需求。

hashlib	主要提供了一些常见的单向加密算法（如MD5，SHA等）
hmac	单向加密算法，支持设置一个额外的密匙（salt）来提高安全性
secrets	Python3.6新增用于获取安全随机数

hashlib模块：单向哈希算法

1. hashlib 模块

该模块封装了MD5和SHA系列算法的功能，提供了MD5、SHA1、SHA224、SHA256、SHA384和SHA512等多种算法的函数实现，各算法输出长度不同。

hashlib模块主要包含以下函数与属性：

hashlib.new(name[,data])	用于构造指定的哈希算法所对应的哈希对象，name可用于指定哈希算法的名称，如‘MD5'，‘sha1'，不分大小写，data为一个可选参数
hashlib.algorithms_guaranteed	它的值是一个该模块在所有平台都会支持的哈希算法的名称集合：set(['sha1','sha224','sha384','sha256','sha512','md5'])
hashlib.algorithms_available	它的值是一个当前运行的Python解释器中可用的哈希算法的名称集合，algorithms_guaranteed将永远是它的子集

hash对象则提供了相应的方法与属性供操作使用：

hash.update()	更新哈希对象所要计算的数据，多次调用为累加效果，如m.update(a);m.update(b)等价于m.update(a+b)
hash.digest()	以二进制格式返回传递给update()函数的所有数据的摘要信息（字符串）
hash.hexdigest()	以十六进制格式返回传递给update()函数的所有数据的摘要信息（字符串）
hash.copy()	可用来有效计算共享一个初始子串的数据的摘要信息
hash.digest_size	hash结果的字节大小，即hash.digest()方法返回结果的字符串长度，MD5：16，sha1:20,sha224:28
hash.block_size	hash算法内部块的字节大小
hash.name	当前hash对象对应的哈希算法的标准名称（小写形式），可以直接传递hashlib.new()函数来创建另外一个同类型的哈希对象

以下是具体应用实例：

注意


import hashlib

hash = hashlib.md5()
hash.update(b'Hello, ')
hash.update(b'World!')
ret1 = hash.digest()     # 以二进制格式返回数据的加密信息
print(type(ret1), len(ret1), ret1)
ret2 = hash.hexdigest()    # 以十六进制返回加密的数据值
print(type(ret2), len(ret2), ret2)

运行结果


<class 'bytes'> 16 b'e\xa8\xe2}\x88y(81\xb6d\xbd\x8b\x7f\n\xd4'
<class 'str'> 32 65a8e27d8879283831b664bd8b7f0ad4

注：只要输入内容与加密模式保持一致，生成的哈希值（密匙）将始终相同。

hmac模块：消息认证码

2. hmac 模块

该模块实现了HMAC算法，其提供的API与hashlib基本一致。

hmac模块主要提供以下函数：

hamc.new(key,msg=None,digestmod=None)	用于创建一个hmac对象，key为密钥，msg为初始数据，digestmod为所使用的哈希算法，默认为hashlib.md5
hmac.compare_digest(a,b)	比较两个hmac对象，返回的是a==b的值

hmac对象中提供的方法与属性与hash对象保持一致。

具体实例如下：

重要提示


import hmac

h1 = hmac.new(b'yeah', b'a', digestmod=hashlib.sha224)   # digestmod 默认为MD5
h1.update(b'hello')
ret1 = h1.digest()  # 二进制
ret2 = h1.hexdigest()  # 十六进制
print(type(ret1), ret1)
print(type(ret2), ret2)

h2 = hmac.new(b'yeah', b'name')  
ret3 = h2.hexdigest()
c = hmac.compare_digest(ret2, ret3)   # 比较同类型进制的值
print(c)

运行结果


<class 'bytes'> b'&\x9a\xd0{\x15WTE9@\xd9\xe3z\xfb+\\o\xc5\x88\x7f\x1c\xa4Q\xaf\x0c\n\xa8E'
<class 'str'> 269ad07b155754453940d9e37afb2b5c6fc5887f1ca451af0c0aa845
False

secrets模块：安全随机数生成

3. secrets 模块

该模块用于生成密码学强度的随机数，适用于管理密码、账户验证信息、安全令牌及相关秘密数据。

secrets模块主要提供两种操作方式：

生成安全随机数。
生成长度固定的随机字符串，可用于生成令牌和安全URL。

secrets模块提供的具体函数如下：

secrets.choice(sequence)	从指定的非空序列中随机选择一个元素并返回
secrets.randbelow(n)	从半开区间[0,n]内随机返回一个整数
secrets.randbits(k)	返回一个带有k个随机位的整数
secrets.token_bytes(nbytes=None)	返回一个包含nbytes个字节的随机字符串
secrets.token_hex(nbytes=None)	返回一个包含nbytes字节的16进制格式的随机文本字符串，可以用来生成一个随机密码
secrets.token_urlsafe([nbytes])	返回一个包含nbytes个字节的随机安全URL文本字符串，可以在提供重置密码的应用中用来生成一个临时的随机令牌
secrets.compare_digest(a,b)	比较a,b字符串是否相等，若相等，返回True

应用实例：

重要说明


import secrets
a = range(0, 99)
s = secrets.choice(a)
b = secrets.randbelow(77)
print(s)
print(b)
print(secrets.randbits(k=6))
print(secrets.token_bytes(nbytes=2))
print(secrets.token_hex(nbytes=2))
print(secrets.token_urlsafe(2))
print(secrets.compare_digest('a', 'b')) # 比较'字符串'

运行结果