struct
Python提供了一個(gè)struct模塊來(lái)解決bytes和其他二進(jìn)制數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。
struct的pack函數(shù)把任意數(shù)據(jù)類型變成bytes：
>>> bs = bytes([b1,b2,b3,b4])
>>> bs
b'\x00\x9c@c'
pack的第一個(gè)參數(shù)是處理指令，'>I'的意思是：
>表示字節(jié)順序是big-endian，也就是網(wǎng)絡(luò)序，I表示4字節(jié)無(wú)符號(hào)整數(shù)挂洛。
后面的參數(shù)個(gè)數(shù)要和處理指令一致。
unpack把bytes變成相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型：
>>> struct.unpack('>IH', b'\xf0\xf0\xf0\xf0\x80\x80')
(4042322160, 32896)
根據(jù)>IH的說(shuō)明，后面的bytes依次變?yōu)?code>I：4字節(jié)無(wú)符號(hào)整數(shù)和H：2字節(jié)無(wú)符號(hào)整數(shù)纵东。
所以，盡管Python不適合編寫(xiě)底層操作字節(jié)流的代碼啥寇，但在對(duì)性能要求不高的地方偎球，利用struct就方便多了洒扎。
struct模塊定義的數(shù)據(jù)類型可以參考Python官方文檔：
https://docs.python.org/3/library/struct.html#format-characters
hashlib
Python的hashlib提供了常見(jiàn)的摘要算法，如MD5衰絮，SHA1等等袍冷。
什么是摘要算法呢？摘要算法又稱哈希算法猫牡、散列算法胡诗。它通過(guò)一個(gè)函數(shù)，把任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)長(zhǎng)度固定的數(shù)據(jù)串（通常用16進(jìn)制的字符串表示）淌友。
摘要算法就是通過(guò)摘要函數(shù)f()對(duì)任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)data計(jì)算出固定長(zhǎng)度的摘要digest煌恢，目的是為了發(fā)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)是否被人篡改過(guò)。
摘要算法之所以能指出數(shù)據(jù)是否被篡改過(guò)震庭，就是因?yàn)檎瘮?shù)是一個(gè)單向函數(shù)瑰抵，計(jì)算f(data)很容易，但通過(guò)digest反推data卻非常困難器联。而且二汛，對(duì)原始數(shù)據(jù)做一個(gè)bit的修改，都會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出的摘要完全不同拨拓。
以常見(jiàn)的摘要算法MD5為例肴颊，計(jì)算出一個(gè)字符串的MD5值：
>>> import hashlib
>>> md5 = hashlib.md5()
>>> md5.update('how to use md5 in python hashlib?'.encode('utf-8'))
>>> print(md5.hexdigest())
d26a53750bc40b38b65a520292f69306
如果數(shù)據(jù)量很大，可以分塊多次調(diào)用update()渣磷，最后計(jì)算的結(jié)果是一樣的：
import hashlib
md5 = hashlib.md5()
md5.update('how to use md5 in '.encode('utf-8'))
md5.update('python hashlib?'.encode('utf-8'))
print(md5.hexdigest())
MD5是最常見(jiàn)的摘要算法婿着，速度很快，生成結(jié)果是固定的128 bit字節(jié)幸海，通常用一個(gè)32位的16進(jìn)制字符串表示祟身。
另一種常見(jiàn)的摘要算法是SHA1，調(diào)用SHA1和調(diào)用MD5完全類似：
>>> import hashlib
>>> sha1 = hashlib.sha1()
>>> sha1.update('how to use sha1 in python hashlib?'.encode('utf-8'))
>>> print(sha1.hexdigest())
2c76b57293ce30acef38d98f6046927161b46a44
SHA1的結(jié)果是160 bit字節(jié)物独，通常用一個(gè)40位的16進(jìn)制字符串表示袜硫。
比SHA1更安全的算法是SHA256和SHA512，不過(guò)越安全的算法不僅越慢挡篓，而且摘要長(zhǎng)度更長(zhǎng)婉陷。
摘要算法應(yīng)用
hmac
Python自帶的hmac模塊實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的Hmac算法。我們來(lái)看看如何使用hmac實(shí)現(xiàn)帶key的哈希官研。
我們首先需要準(zhǔn)備待計(jì)算的原始消息message秽澳，隨機(jī)key，哈希算法戏羽，這里采用MD5担神，使用hmac的代碼如下：
>>> import hmac
>>> message = b'Hello, world!'
>>> key = b'secret'
>>> h = hmac.new(key, message, digestmod='MD5')
>>> # 如果消息很長(zhǎng)，可以多次調(diào)用h.update(msg)
>>> h.hexdigest()
'fa4ee7d173f2d97ee79022d1a7355bcf'
可見(jiàn)使用hmac和普通hash算法非常類似始花。hmac輸出的長(zhǎng)度和原始哈希算法的長(zhǎng)度一致妄讯。需要注意傳入的key和message都是bytes類型孩锡，str類型需要首先編碼為bytes。
