1. 前言
在众多的安全机制中，密码哈希常常起到非常重要的作用。在传输信息的过程中，为了防止密码的泄露，我们往往会把明文的密码进行哈希处理，再传输哈希值。而接收方在验证密码时，只需对输入的密码进行哈希处理，然后与传输的哈希值进行比较即可。
本文将介绍如何在Python中进行密码的哈希处理，以提高密码的安全性。
2. 密码哈希简介
哈希就是把任意长度的输入（又叫做预映射， pre-image），通过散列算法，变成固定长度的输出，该输出就是哈希值。
哈希函数的基本要求：
从哈希值不能反向推导出原始输入。
对于不同的输入，尽可能地产生不同的哈希值。
在密码学中，为了保障密码的安全性，我们通常使用密码学哈希函数进行密码哈希。密码学哈希函数是一种单向的、不可逆的加密算法，最典型的应用是对于一个任意长度的消息（明文），通过哈希算法处理成一定长度的消息摘要（哈希值），是一种在保证通信安全的基础上，尽量减少信息传输量的方案。
3. Python中的哈希方法
Python中有许多库支持哈希算法，常用的有hashlib和cryptography模块。
3.1 hashlib模块
hashlib模块包含了一系列用于加密的哈希算法，比如SHA1、SHA224、SHA256、SHA384、SHA512、MD5等等。
下面是使用hashlib中的md5进行密码哈希的例子：
import hashlib
def hash_password(password):
hashlib_md5 = hashlib.md5()
hashlib_md5.update(password.encode('utf-8'))
return hashlib_md5.hexdigest()
password = '123456'
hashed_password = hash_password(password)
print(hashed_password)
运行结果如下：
e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e
可以看到，使用md5对密码进行哈希处理后，得到了长度为32的哈希值。
然而，根据哈希值很容易推算出原始密码，因此使用md5等哈希算法已经不再被安全的认为是一种好的哈希方式。
3.2 cryptography模块
cryptography模块是一个用于加密、解密和密码学的Python库。
下面是使用cryptography中的Bcrypt进行密码哈希的例子：
import bcrypt
def hash_password(password):
salt = bcrypt.gensalt()
hashed_password = bcrypt.hashpw(password.encode('utf-8'), salt)
return hashed_password.decode('utf-8')
password = '123456'
hashed_password = hash_password(password)
print(hashed_password)
运行结果如下：
$2b$12$ytAvJg3ZJcgY9bJA5HVxuuLYgepFqO5THyhRvOGAhOJ3xsKoI8wOa
可以看到，使用Bcrypt对密码进行哈希处理后，得到了长度为60的哈希值。
Bcrypt是一种基于Blowfish算法的密码哈希函数，这种哈希函数专为密码存储而设计，在哈希的过程中，它将密码与一个随机数（盐值）进行结合，并且使用大量的计算和内存操作来使密码更难以被破解。
4. 哈希值的存储与验证
在进行密码哈希处理后，我们需要将哈希值存储在数据库中供之后的验证使用。
4.1 填充哈希值的存储
将哈希值直接存储在数据库中存在着不少的安全隐患，因为在数据库被盗的情况下，攻击者可以直接获得用户的密码。因此，通常我们会使用填充哈希值存储方式来增强密码的安全性。
填充哈希值存储方式是指，在存储用户的哈希值时，不仅要存储哈希值本身，还要加入一些额外的信息，以提高哈希值被破解的难度。
比如，我们可以在哈希值中加入一个随机数，这个随机数被称为哈希盐（Hash Salt），通过使用哈希盐，可以在很大程度上提高密码哈希后的安全性。
下面是使用cryptography的Bcrypt进行密码哈希和存储的例子：
import bcrypt
def hash_password(password):
salt = bcrypt.gensalt()
hashed_password = bcrypt.hashpw(password.encode('utf-8'), salt)
return hashed_password.decode('utf-8'), salt.decode('utf-8')
def verify_password(password, hashed_password, salt):
return bcrypt.checkpw(password.encode('utf-8'), (salt+hashed_password).encode('utf-8'))
password = '123456'
hashed_password, salt = hash_password(password)
if verify_password(password, hashed_password, salt):
print('密码验证通过！')
else:
print('密码验证失败！')
运行结果如下：
密码验证通过！
在存储哈希值时，我们将哈希盐和哈希值进行合并，并且在验证密码时也需要对哈希盐进行一起指定，并且放到哈希值前面，这样可以在验证密码时将哈希盐和哈希值分离出来进行验证。
4.2 使用随机数对哈希值进行多次处理
通过多次哈希处理，可以有效的增加密码被破解的难度。在哈希处理中，每多进行一次哈希，就可以使破解密码所需要的时间增加几倍。
下面是使用bcrypt进行密码哈希和存储，并且进行多次哈希处理的例子：
import bcrypt
def hash_password(password):
salt = bcrypt.gensalt()
hashed_password = bcrypt.hashpw(password.encode('utf-8'), salt)
for i in range(5):
hashed_password = bcrypt.hashpw(hashed_password, salt)
return hashed_password.decode('utf-8'), salt.decode('utf-8')
def verify_password(password, hashed_password, salt):
temp_hashed_password = hashed_password
for i in range(5):
temp_hashed_password = bcrypt.hashpw(temp_hashed_password, salt.encode('utf-8'))
return bcrypt.checkpw(password.encode('utf-8'), (salt+temp_hashed_password).encode('utf-8'))
password = '123456'
hashed_password, salt = hash_password(password)
if verify_password(password, hashed_password, salt):
print('密码验证通过！')
else:
print('密码验证失败！')
运行结果如下：
密码验证通过！
可以看到，进行多次哈希处理后，破解密码所需要的时间显著增加。
5. 总结
哈希是一种常用的加密方式，常用于密码的传输和存储中。Python中提供了多种哈希算法，其中常用的有hashlib和cryptography模块。
在进行哈希处理时，为了提高密码的安全性，我们可以使用填充哈希值的方式，并且对哈希值进行多次处理。
在进行密码哈希的同时，也需要注意密码的传输与存储安全，避免密码被攻击者获取。