hashlib Python（開発者向けガイド：仕組み）

Python の hashlib モジュールは、安全なハッシュとメッセージダイジェストアルゴリズムを扱うための強力なツールです。 このモジュールは、多くのセキュアハッシュアルゴリズムに標準的なインターフェースを提供し、データの整合性とセキュリティを確保する必要がある開発者にとって多用途の選択肢となります。 この記事の後半では、IronSoftwareから提供されている汎用性の高いPDF生成ライブラリIronPDFについても取り上げ、両方のライブラリを使用してその使用法を示すスクリプトを書いてみます。

イントロダクション

hashlib モジュールはPythonの標準ライブラリの一部であるため、別途インストールする必要はありません。 それには、MD5、SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、およびSHA-3シリーズなどのさまざまな暗号学的ハッシュ関数が含まれています。 これらの関数は、データのハッシュを生成するために使用されるハッシュオブジェクトを作成するために使用されます。

主な機能

1. 幅広いアルゴリズム：hashlib は、MD5やSHA-1のような古いアルゴリズムから、SHA-256やSHA-3のような最新のものまで、複数のハッシュアルゴリズムをサポートしています。

2. シンプルなインターフェース: 各ハッシュアルゴリズムには、ハッシュオブジェクトを返すコンストラクタメソッドがあります。 このオブジェクトは、updateメソッドを使用してデータを入力し、digestまたはhexdigestメソッドを使用してハッシュ値を生成できます。

3. セキュリティ: MD5やSHA-1のようなアルゴリズムには既知の脆弱性がありますが、hashlibにはSHA-256やSHA-3のようなより安全なオプションが含まれています。

インストール

hashlib は組み込みモジュールであり、明示的なインストールは必要ありません。

基本的な使用法

こちらは、hashlib を使用して hashlib のハッシュコンストラクターを用いて SHA-256 ハッシュを生成する簡単な例です。

import hashlib
# Creating hash objects with SHA-256
hash_object = hashlib.sha256()
# Update the hash object with data
hash_object.update(b'IronPDF from IronSoftware is Awesome')
# Get the hexadecimal representation of the hash in  bytes object
hash_hex = hash_object.hexdigest() # hash_hex is digest object
print(hash_hex) # byte string
#Output: 6fc0c7d6af8eb51f0cd89281db55c6a6b76b5310226fa5af2272a8eb42cc1bfe

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高度な機能

• マルチスレッドサポート: 暗号ハッシュ関数において、hashlibは一度に2047バイト以上のデータが供給される場合、ハッシュを計算する際にグローバルインタプリタロック（GIL）を解放し、マルチスレッドアプリケーションでのパフォーマンスを向上させます。
• カスタムハッシュアルゴリズム: あなたのPythonディストリビューションのhashlibが、追加のアルゴリズムを提供するOpenSSLのビルドにリンクされている場合、new()メソッドを介してそれらにアクセスできます。

HashLibモジュールを使用したさまざまな種類のハッシュ化

シンプルハッシュ

import hashlib
# Simple hashing example
data = b'Hello, World!'
hash_object = hashlib.sha256(data)
hex_dig = hash_object.hexdigest()
print("SHA-256 Hash:", hex_dig)
#output
SHA-256 Hash: dffd6021bb2bd5b0af676290809ec3a53191dd81c7f70a4b28688a362182986f

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コードは入力データに対してSHA-256を生成します

2. 異なるダイジェストサイズを使用する

import hashlib
# Hashing with different digest sizes
data = b'Hello, World!' # convert to binary data
hash_md5 = hashlib.md5(data).hexdigest()
hash_sha256 = hashlib.sha256(data).hexdigest()
hash_sha512 = hashlib.sha512(data).hexdigest()
print("MD5 Hash (hex):", hash_md5)
print("SHA-256 Hash (hex):", hash_sha256)
print("SHA-512 Hash (hex):", hash_sha512)
#output hash digest with only hexadecimal digits
MD5 Hash (hex): 65a8e27d8879283831b664bd8b7f0ad4
SHA-256 Hash (hex): dffd6021bb2bd5b0af676290809ec3a53191dd81c7f70a4b28688a362182986f
SHA-512 Hash (hex): 374d794a95cdcfd8b35993185fef9ba368f160d8daf432d08ba9f1ed1e5abe6cc69291e0fa2fe0006a52570ef18c19def4e617c33ce52ef0a6e5fbe318cb0387

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このコードは、渡されたデータを使用してmd5、sha256、およびsha512のハッシュを生成します。

3. キードハッシュ

import hashlib
from hashlib import blake2b
# Keyed hashing example
h = blake2b(key=b'pseudorandom key', digest_size=16)
h.update(b'message data')
print(h.hexdigest())
#output
3d363ff7401e02026f4a4687d4863ced

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4. ランダム化ハッシュ

import hashlib
import os
# Randomized hashing example (Salsa20)
data = b'Hello, World!'
salt = os.urandom(16)  # Generate a random salt
hash_object = hashlib.pbkdf2_hmac('sha256', data, salt, 100000)
hex_dig = hash_object.hex()
print("Randomized Hash (SHA-256):", hex_dig)
#output
Randomized Hash (SHA-256): a2a3c1a30a2add1867d55eac97fd9c84dc679691c0f15ae09c01e1bcc63ba47a

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これらの例は、異なるダイジェストサイズを使用した基本的なハッシュ化をカバーしています。 特定の要件や好みに応じて、異なるアルゴリズムやパラメータを使用するなどの調整を行うことができます。

実用的なアプリケーション

1. データインテグリティ: ハッシュ関数は一般的に記録の整合性を確認するために使用されます。 元のデータのハッシュと受信したデータのハッシュを比較することで、データが改ざんされていないことを確認できます。

2. パスワードストレージ: パスワードを安全に保存するためにハッシュ関数がよく使用されます。 システムは実際のパスワードの代わりにパスワードのハッシュを保存します。 ユーザーがログインすると、入力されたパスワードのハッシュが保存されているハッシュと比較されます。

3. デジタル署名: ハッシュ関数は、メッセージの真正性と整合性を確認するためにデジタル署名の作成に一般的に使用されます。

IronPDFの紹介

IronPDF は、HTML、CSS、画像、JavaScriptを使用してPDFを作成、編集、署名するための強力なPythonライブラリです。 それは、最小限のメモリ使用量で高性能な機能を提供します。 ユーザーはHTMLからPDFを生成し、PDFドキュメントを結合したり、分割したり、PDFからテキストや画像を抽出し、ウォーターマークを適用し、JPEGやPNGのような画像形式にPDFをラスタライズし、PDFファイルを暗号化することができます。 IronPDFは幅広いPDF操作を提供します。

IronPDFの主な機能

HTMLをPDFに変換

ユーザーはHTMLファイル、HTML文字列、およびURLをPDFに変換することができます。 例えば、ウェブページをPDFとしてレンダリングするには、IronPDFのChrome PDFレンダラーを使用します。

クロスプラットフォームサポート

IronPDFはPython 3以上のバージョン用に設計されており、Windows、Mac、Linux、またはクラウドプラットフォーム上で動作します。

IronPDFは、.NET、Java、Python、およびNode.jsでも利用可能です。

編集と署名

ユーザーはプロパティを設定し、パスワードや権限でセキュリティを追加し、デジタル署名をPDFに適用することができます。

ページテンプレートと設定

IronPDFを使用すると、PDFドキュメントにヘッダー、フッター、ページ番号、および調整可能な余白を追加してカスタマイズできます。 また、レスポンシブレイアウトやカスタム用紙サイズもサポートしています。

規格遵守

IronPDFパッケージは、PDF/AおよびPDF/UAなどのPDF標準にも準拠しています。 UTF-8文字エンコーディングをサポートし、画像、CSS、フォントのようなアセットを処理します。

IronPDFおよびHashLibモジュールを使用してPDFドキュメントを生成

IronPDFの前提条件

1. IronPDF は、その基盤技術として.NET 6.0を使用しています。 したがって、システムに.NET 6.0 ランタイムがインストールされていることを確認してください。

2. Python 3.0+: Pythonバージョン3以降がインストールされている必要があります。

3. Pip: PythonパッケージインストーラーpipをインストールしてIronPDFパッケージをインストールします。

   最初に、スクリプトを追加するためのPythonファイルを作成しましょう。この例では、コードエディタとしてVisual Studio Codeを使用します。

   Visual Studio Codeを開き、ファイルhashlibDemo.pyを作成します。

   IronPDFライブラリをインストールする：

pip install ironpdf

pip install ironpdf

次に、以下のコードを追加して、IronPDFおよびHashlib Pythonパッケージの使用法を示します。

import hashlib
import os
from hashlib import blake2b
from ironpdf import * 
# Apply your license key
License.LicenseKey = "your key"
# Create a PDF from a HTML string using Python
content = "<h1>Awesome Iron PDF with hashlib</h1>"
content += "<p>Data for all the below examples = IronPDF from IronSoftware is Awesome</p>"
content += "<h2> Simple hashing example</h2>"
content += "<p></p>"
# Simple hashing example
data = b'IronPDF from IronSoftware is Awesome'
content += "<p>hashlib.sha256(data)</p>"
hash_object = hashlib.sha256(data)
hex_dig = hash_object.hexdigest()
print("SHA-256 Hash:", hex_dig)
content += "<p>SHA-256 Hash:"+str(hex_dig)+"</p>"
content += "<h2> Hashing with different digest sizes</h2>"
# Hashing with different digest sizes
hash_md5 = hashlib.md5(data).hexdigest()
content += "<p>hashlib.md5(data).hexdigest()</p>"
hash_sha256 = hashlib.sha256(data).hexdigest()
content += "<p>hashlib.sha256(data).hexdigest()</p>"
hash_sha512 = hashlib.sha512(data).hexdigest()
content += "<p>hashlib.sha512(data).hexdigest()</p>"
print("MD5 Hash (hex):", hash_md5)
print("SHA-256 Hash (hex):", hash_sha256)
print("SHA-512 Hash (hex):", hash_sha512)
content += "<p>MD5 Hash (hex):"+str(hash_md5)+"</p>"
content += "<p>SHA-256 Hash (hex):"+str(hash_sha256)+"</p>"
content += "<p>SHA-512 Hash (hex):"+str(hash_sha512)+"</p>"
# Keyed hashing example
content += "<h2> Keyed hashing example</h2>"
h = blake2b(key=b'pseudorandom key', digest_size=16)
content += "<p></p>"
h.update(data)
print(h.hexdigest())
content += "<p>Keyed Hash (hex):"+str(h.hexdigest())+"</p>"
# Randomized hashing example 
content += "<h2> Randomized hashing example </h2>"
salt = os.urandom(16)  # Generate a random salt
hash_object = hashlib.pbkdf2_hmac('sha256', data, salt, 100000)
content += "<p>hashlib.pbkdf2_hmac('sha256', data, salt, 100000)</p>"
hex_dig = hash_object.hex()
print("Randomized Hash (SHA-256):", hex_dig)
content += "<p>Randomized Hash (SHA-256):"+str(hex_dig)+"</p>"
#Generate PDF using IronPDF
renderer = ChromePdfRenderer()
pdf = renderer.RenderHtmlAsPdf(content)
    # Export to a file or Stream
pdf.SaveAs("Demo-hashlib.pdf")

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コードの説明

提供されたコードは、Python のhashlibライブラリを使用したさまざまなハッシュ技術の使用例を示しています。

1. シンプルなハッシュ化の例: 特定のデータ文字列 (`b'IronPDF from Iron Software is Awesome') のSHA-256ハッシュを計算します。

2. 異なるダイジェストサイズでのハッシュ化: このセクションでは、MD5、SHA-256、SHA-512アルゴリズムを使って、同じデータ文字列に対するハッシュ化を示します。3. キー付きハッシュの例: この例では、特定のキー（`b'pseudorandom key"）を使用して`blake2b`ハッシュ関数を使い、データに対してキー付きハッシュ化を行います。

3. ランダム化ハッシュ例: PBKDF2-HMACアルゴリズムを用い、SHA-256でランダムに生成されたソルトを使ってランダム化されたハッシュを生成します。5. PDF生成: ハッシュ例を示した後、IronPDFを使用してPDFドキュメントを生成し、ハッシュ例を表すHTMLコンテンツを含めます。

   各例は、標準的なハッシュ、キー付きハッシュ、およびランダム化されたハッシュ技術など、暗号ハッシュのさまざまな側面を示しています。

出力

PDF

IronPDFライセンス

IronPDF はPythonライセンスキーで動作します。 IronPDF for Pythonは購入前にその豊富な機能を試すことができる無料のトライアルライセンスキーを提供しています。

スクリプトの先頭にライセンスキーを配置してから、IronPDFパッケージを使用します。

from ironpdf import * 
# Apply your license key
License.LicenseKey = "key"

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結論

hashlibモジュールはPythonの標準ライブラリには不可欠であり、さまざまなアプリケーションに対して堅牢で安全なハッシュ関数を提供します。 データの整合性を確保したり、パスワードを安全に保存したり、デジタル署名を作成したりする場合、hashlib は必要なツールを提供します。 一方、IronPDFは強力なPDF生成およびPDF操作ライブラリです。 これらのライブラリの両方を使用して、開発者はハッシュを迅速に生成してPDF形式で保存することができます。