Python3 hashlib 模块

在 Python3 中，hashlib模块提供了一系列加密哈希算法的实现，用于计算数据的哈希值。哈希算法（又称散列算法）通过将任意长度的输入数据转换为固定长度的输出（哈希值），具有单向性（无法从哈希值反推原始数据）和唯一性（不同数据大概率产生不同哈希值）的特点，常用于数据校验、密码存储、数字签名等场景。

一、基本用法

hashlib的核心流程是：创建哈希对象 → 更新数据 → 获取哈希值。

关键说明：

• 哈希算法处理的是字节数据（bytes），因此字符串需先通过encode()编码为 bytes（如utf-8）。
• 可通过update()多次传入数据，最终计算的是所有数据的总哈希值（适合分块处理大数据）。
• 哈希值可通过digest()（返回 bytes 类型）或hexdigest()（返回十六进制字符串，更易读）获取。

二、常用哈希算法及示例

hashlib支持多种主流算法，如md5、sha1、sha256、sha512等（安全性：sha512 > sha256 > sha1 > md5）。

1. MD5

import hashlib

# 1. 创建MD5哈希对象
md5_hash = hashlib.md5()

# 2. 更新数据（需传入bytes类型）
data = "hello world"
md5_hash.update(data.encode("utf-8"))  # 字符串编码为bytes

# 3. 获取哈希值（十六进制字符串）
print(md5_hash.hexdigest())  # 输出：5eb63bbbe01eeed093cb22bb8f5acdc3

 

2. SHA-256

import hashlib

# 直接传入bytes数据（b前缀表示bytes）
sha256_hash = hashlib.sha256(b"hello world")

# 获取哈希值
print(sha256_hash.hexdigest())  # 输出：a591a6d40bf420404a011733cfb7b190d62c65bf0bcda32b57b277d9ad9f146e44b0

 

3. 分块更新数据（适合大文件）

对于大文件或流式数据，可分多次调用update()累积数据，避免一次性加载到内存：

 

import hashlib

def calculate_file_hash(file_path, algorithm="sha256"):
    # 创建指定算法的哈希对象（通过hashlib.new()支持动态指定算法）
    hash_obj = hashlib.new(algorithm)
    
    # 分块读取文件并更新哈希
    with open(file_path, "rb") as f:
        while chunk := f.read(4096):  # 每次读取4096字节（可调整）
            hash_obj.update(chunk)
    
    return hash_obj.hexdigest()

# 示例：计算某文件的SHA-256哈希
print(calculate_file_hash("large_file.zip"))  # 输出文件的哈希值

 

三、重要属性与方法

方法 / 属性	说明
hashlib.new(algorithm)	创建指定算法的哈希对象（如new("sha3_256")）
update(data)	向哈希对象传入数据（data 必须为 bytes）
digest()	返回 bytes 类型的哈希值
hexdigest()	返回十六进制字符串类型的哈希值
digest_size	哈希值的字节长度（如 SHA-256 为 32 字节）
block_size	算法的块大小（用于内部计算）
algorithms_available	系统支持的所有哈希算法列表
algorithms_guaranteed	所有 Python 环境都保证支持的算法列表

四、注意事项

1. 安全性：MD5和SHA1已被证明存在安全漏洞，不推荐用于密码存储、数字签名等安全场景，建议使用SHA-256、SHA-512或更先进的SHA3系列。
2. 数据类型：必须传入 bytes 类型数据，字符串需先编码（如str.encode("utf-8")），否则会报错。
3. 哈希碰撞：理论上不同数据可能产生相同哈希值（碰撞），但好的算法（如 SHA-256）碰撞概率极低，可忽略。

五、扩展：带密钥的哈希（HMAC）

hashlib常与hmac模块配合使用，实现带密钥的哈希（HMAC），用于身份验证等场景（如 API 签名）：

 

import hmac
import hashlib

key = b"my_secret_key"  # 密钥（bytes类型）
data = b"hello world"   # 待加密数据

# 计算HMAC-SHA256
hmac_obj = hmac.new(key, data, digestmod=hashlib.sha256)
print(hmac_obj.hexdigest())  # 输出带密钥的哈希值

 

 

通过hashlib，可以便捷地实现数据哈希计算，满足数据校验、安全存储等需求。实际使用时需根据场景选择合适的算法，并注意数据类型和安全性要求。