一、基础知识

python中的异或操作符为 ^ ，也记作XOR，按位异或的结果是：值相同时异或为0，值不同时异或为1，一共有四种情况：0 ^ 0 = 0，0 ^ 1 = 1，1 ^ 0 = 1，1 ^ 1 = 0，使用异或可以对文件进行简单的加解密操作。

加密操作：首先将文件转换为二进制数，再随机生成一个与该二进制等长的密钥，将文件的二进制数与密钥进行异或操作，就能得到加密后的二进制数，存储为加密文件。

解密操作：将加密后的二进制文件与密钥再进行异或操作，就能得到原二进制数，再将原二进制数恢复成文件。

二、加解密算法

1.导入运行库

import json
from pathlib import Path
from secrets import token_bytes
import argparse

2.定义生成密钥函数

def random_key(length):key = token_bytes(nbytes=length)            #根据指定长度生成随机密钥key_int = int.from_bytes(key, 'big')        #将byte转换为intreturn key_int

3.定义加解密单元

def encrypt(raw):                                    #加密单元raw_bytes = raw.encode()                         #将字符串编码成字节串raw_int = int.from_bytes(raw_bytes, 'big')       #将byte转换成intkey_int = random_key(len(raw_bytes))             #根据长度生成密钥return raw_int ^ key_int, key_int         #将密钥与文件异或，返回异或后的结果和密钥def decrypt(encrypted, key_int):                             #解密单元decrypted = encrypted ^ key_int                          #将加密后的文件与密钥异或length = (decrypted.bit_length() + 7) // 8               #计算所占比特大小decrypted_bytes = int.to_bytes(decrypted, length, 'big') #将int转换回bytereturn decrypted_bytes.decode()                          #解码后返回

4.加密文件

def encrypt_file(path, key_path=None, *, encoding='utf-8'):    #参数path指定文件地址path = Path(path)cwd = path.cwd() / path.name.split('.')[0]path_encrypted = cwd / path.nameif key_path is None:key_path = cwd / 'key'if not cwd.exists():cwd.mkdir()path_encrypted.touch()key_path.touch()//打开文件并将内容写入with path.open('rt', encoding=encoding) as f1, \path_encrypted.open('wt', encoding=encoding) as f2, \key_path.open('wt', encoding=encoding) as f3:encrypted, key = encrypt(f1.read())json.dump(encrypted, f2)json.dump(key, f3)

5.解密文件

def decrypt_file(path_encrypted, key_path=None, *, encoding='utf-8'):path_encrypted = Path(path_encrypted)cwd = path_encrypted.cwd()path_decrypted = cwd / 'decrypted'if not path_decrypted.exists():path_decrypted.mkdir()path_decrypted /= path_encrypted.namepath_decrypted.touch()if key_path is None:key_path = cwd / 'key'with path_encrypted.open('rt', encoding=encoding) as f1, \key_path.open('rt', encoding=encoding) as f2, \path_decrypted.open('wt', encoding=encoding) as f3:decrypted = decrypt(json.load(f1), json.load(f2))f3.write(decrypted)

三、测试

将要加密的文件放到py文件同级目录下，运行以下将1.txt加密。

encrypt_file("D:/PyCharm Community Edition 2021.3.2/Workplace/encryption/1.txt")

将要解密的文件和密钥放到py文件同级目录下，运行以下将1.txt解密还原。

decrypt_file("D:/PyCharm Community Edition 2021.3.2/Workplace/encryption/1.txt")

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