生活中，有時候我們需要對一些重要的檔案進行加密，python 提供了諸如 hashlib，base64 等便於使用的加密庫。
但對於日常學習而言，我們可以借助異或操作，實現乙個簡單的檔案加密程式，從而強化自身的程式設計能力。
基礎知識
在 python 中異或操作符為：^，也可以記作 xor。xbczzszeju按位異或的意思是：相同值異或為 0，不同值異或為 1。具體來講，有四種可能：0 ^ 0 = 0，0 ^ 1 = 1, 1 ^ 0 = 1, 1 ^ 1 = 0。我們還可總結出規律（a 為 0 或 1）：0 和 a 異或為 a本身；1 和 a 異或為 a 反。
讓我們想看看一位二進位制數滿足的性質：
b ^ b = 0
a ^ b ^ c = a ^ (b ^ c) = (a ^ b) ^ c
(a ^ b) ^ b = a ^ (b ^ b) = a ^ 0 = a
易知，對任意長二進位制數都程式設計客棧滿足上述性質。
原理通過了解異或操作的性質，加密原理就非常清晰了。
加密操作：
首先將檔案轉換成二進位制數，再生成與該二進位制數等長的隨機金鑰，將二進位制數與金鑰進行異或操作，得到加密後的二進位制數。
解密操作：
將加密後的二進位制程式與金鑰進行異或操作，就得到原二進位制數，最後將原二進位制數恢復成文字檔案。
生成隨機金鑰：
secrets 庫是 python 3.6 引入的偽隨機數模組，適合生成隨機金鑰。token_bytes 函式接受乙個 int 引數，用於指定隨機位元組串的長度。int.from_bytes 把位元組串轉換為 int，也就是我們需要的二進位制數。
from secrets import token_bytes
def random_key(length):
key = token_bytes(nbytes=length)
key_int = int.from_bytes(key, 程式設計客棧'big')
return key_int
加密單元:
encrypt 函式接受乙個 str 物件，返回元組 (int, int)。通過 encode 方法，我們將字串編碼成位元組串。int.from_bytes程式設計客棧 函式將位元組串轉換為 int 物件。最後對二進位制物件和隨機金鑰進行異或操作，就得到了加密文字。
def encrypt(raw):
raw_bytes = raw.encode()
raw_int = int.from_bytes(raw_bytes, 'big')
key_int = random_key(len(raw_bytes))
return raw_int ^ key_int, key_int
解密單元：
decrypt 接受兩個 int 物件，分別為加密文字和隨機金鑰。首先對兩者進行異或操作，計算解密出來的 int 物件所佔位元數。decrypted.bit_length 函式得到的是二進位制數的位數，除以 8 可以得到所佔位元大小。為了防止，1 ~ 7 位的二進位制數整除 8 得到 0，所以要加上 7，然後再進行整除 8 的操作。使用 int.to_bytes 函式將解密之後的 int 的物件轉換成 bytes 物件。最後通過 decode 方法，將位元組串轉換成字串。
def decrypt(encrypted, key_int):
decrypted = encrypted ^ key_int
length = (decrypted.bit_length() + 7) // 8
decrypted_bytes = int.to_bytes(decrypted, length, 'big')
return decrypted_bytes.decode()
利用上述函式，我們可以很輕鬆對文字檔案進行加密、解密操作。
>>> raw = '畫圖省識春風面，環珮空歸夜月魂'
>>> encrypted = encrypt(raw)
>>> encrypted
(217447100157746604585...,
9697901906831571319...)
>>> decrypt(*encrypted)
'畫圖省識春風面，環珮空歸夜月魂'
加密文字檔案
path 為待加密檔案的位址，如果不指定金鑰位址，則在該目錄下新建目錄和檔案。
import json
from pathlib import path
def encrypt_file(path, key_path=none, *, encoding='utf-8'):
path = path(path)
cwd = path.cwd() / path.name.split('.')[0]
path_encrypted = cwd / path.name
if key_path is none:
key_path = cwd / 'key'
if not cwd.exists():
cwd.mkdir()
path_encrypted.touch()
key_path.touch()
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())程式設計客棧
json.dump(encrypted, f2)
json.dump(key, f3)
解密檔案
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.name
path_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)
執行完加密、解密檔案操作，得到的解密檔案與原檔案相同，示意圖如下：
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