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MD5加密算法
本文为原创作品,转载请注明出处:http://write.blog.csdn.net/postedit/51736426——开心!
维基百科对其描述:
MD5消息摘要算法(英语:MD5 Message-Digest Algorithm),一种被广泛使用的密码散列函数,可以产生出一个128位(16字节)的散列值(hash value),用于确保信息传输完整一致。MD5由罗纳德·李维斯特设计,于1992年公开,用以替换MD4算法。这套算法的程序在 RFC 1321 中被加以规范。
将数据(如一段文字)运算变为另一固定长度值,是散列算法的基础原理。
MD5是输入不定长度信息,输出固定长度128-bits的算法。经过程序流程,生成四个32位数据,最后联合起来成为一个128-bits散列。基本方式为,求余、取余、调整长度、与链接变量进行循环运算。得出结果。
{\displaystyle \oplus ,\wedge ,\vee ,\neg } 是 XOR, AND, OR , NOT 的符号。
更加详尽描述:
用途:
MD5的典型应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(指纹),以防止被“篡改”。举个例子,你将一段话写在一个叫 readme.txt文件中,并对这个readme.txt产生一个MD5的值并记录在案,然后你可以传播这个文件给别人,别人如果修改了文件中的任何内容,你对这个文件重新计算MD5时就会发现。如果再有一个第三方的认证机构,用MD5还可以防止文件作者的“抵赖”,这就是所谓的数字签名应用。
MD5还广泛用于加密和解密技术上,在很多操作系统中,用户的密码是以MD5值(或类似的其它算法)的方式保存的, 用户Login的时候,系统是把用户输入的密码计算成MD5值,然后再去和系统中保存的MD5值进行比较,而系统并不“知道”用户的密码是什么
原理:
在一些初始化处理后,MD5以512位(64字节)分组来处理输入文本,每一分组又划分为16个32位(8字
节)子分组。算法的输出由四个32位(8字节)分组组成,将它们级联形成一个128位(32字节)散列值。
在MD5算法中,首先需要对信息进行填充,使其位长对512求余的结果等于448(56位)。因此,信息的位长将被扩展至N*512+448,N为一个非负整数,N可以是零。填充的方法如下,在信息的后面填充一个1和无数个0,直到满足上面的条件时才停止用0对信息的填充。然后,在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前信息长度。经过这两步的处理,信息的位长=N*512+448+64=(N+1)*512,即长度恰好是512的整数倍。这样做的原因是为满足后面处理中对信息长度的要求。
首先填充消息使其长度恰好为一个比512位的倍数仅小64位的数。填充方法是附一个1在消息后面,后接所要求的多个0,然后在其后附上64位的消息长度(填充前)。这两步的作用是使消息长度恰好是512位的整数倍(算法的其余部分要求如此),同时确保不同的消息在填充后不相同。
四个32位变量初始化为: (这个为初始化变量,为固定值,经过研究所得)
A=0×01234567
B=0×89abcdef
C=0xfedcba98
D=0×76543210
它们称为链接变量(chaining variable)
接着进行算法的主循环,循环的次数是消息中512位(64位)消息分组的数目。
将上面四个变量复制到别外的变量中:A到a,B到b,C到c,D到d。
主循环有四轮(MD4只有三轮),每轮很相拟。第一轮进行16次操作。每次操作对a,b,c和d中的其中三个作一次非线性函数运算(利用下面非线性函数),然后将所得结果加上 第四个变量,文本的一个子分组和一个常数。再将所得结果向右环移一个不定的数,并加上a,b,c或d中之一。最后用该结果取代a,b,c或d中之一。 即下面的FF 、GG、HH、II函数
以一下是每次操作中用到的四个非线性函数(每轮一个)。
F(X,Y,Z)=(X&Y)|((~X)&Z)
G(X,Y,Z)=(X&Z)|(Y&(~Z))
H(X,Y,Z)=X^Y^Z
I(X,Y,Z)=Y^(X|(~Z))
(&是与,|是或,~是非,^是异或)
这些函数是这样设计的:(如果X、Y和Z的对应位是独立和均匀的,那么结果的每一位也应是独立和均匀的。
函数F是按逐位方式操作:如果X,那么Y,否则Z。函数H是逐位奇偶操作符。)
设Mj表示消息的第j个子分组(从0到15),<<< s表示循环左移s位,则四种操作为:
FF(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(F(b,c,d)+Mj+ti)<<< s)
GG(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(G(b,c,d)+Mj+ti)<<< s)
HH(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(H(b,c,d)+Mj+ti)<<< s)
II(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(I(b,c,d)+Mj+ti)<<< s)
这四轮(64步)是:
第一轮
FF(a,b,c,d,M0,7,0xd76aa478)
FF(d,a,b,c,M1,12,0xe8c7b756)
FF(c,d,a,b,M2,17,0×242070db)
FF(b,c,d,a,M3,22,0xc1bdceee)
FF(a,b,c,d,M4,7,0xf57c0faf)
FF(d,a,b,c,M5,12,0×4787c62a)
FF(c,d,a,b,M6,17,0xa8304613)
FF(b,c,d,a,M7,22,0xfd469501)
FF(a,b,c,d,M8,7,0×698098d8)
FF(d,a,b,c,M9,12,0×8b44f7af)
FF(c,d,a,b,M10,17,0xffff5bb1)
FF(b,c,d,a,M11,22,0×895cd7be)
FF(a,b,c,d,M12,7,0×6b901122)
FF(d,a,b,c,M13,12,0xfd987193)
FF(c,d,a,b,M14,17,0xa679438e)
FF(b,c,d,a,M15,22,0×49b40821)
第二轮
GG(a,b,c,d,M1,5,0xf61e2562)
GG(d,a,b,c,M6,9,0xc040b340)
GG(c,d,a,b,M11,14,0×265e5a51)
GG(b,c,d,a,M0,20,0xe9b6c7aa)
GG(a,b,c,d,M5,5,0xd62f105d)
GG(d,a,b,c,M10,9,0×02441453)
GG(c,d,a,b,M15,14,0xd8a1e681)
GG(b,c,d,a,M4,20,0xe7d3fbc8)
GG(a,b,c,d,M9,5,0×21e1cde6)
GG(d,a,b,c,M14,9,0xc33707d6)
GG(c,d,a,b,M3,14,0xf4d50d87)
GG(b,c,d,a,M8,20,0×455a14ed)
GG(a,b,c,d,M13,5,0xa9e3e905)
GG(d,a,b,c,M2,9,0xfcefa3f8)
GG(c,d,a,b,M7,14,0×676f02d9)
GG(b,c,d,a,M12,20,0×8d2a4c8a)
第三轮
HH(a,b,c,d,M5,4,0xfffa3942)
HH(d,a,b,c,M8,11,0×8771f681)
HH(c,d,a,b,M11,16,0×6d9d6122)
HH(b,c,d,a,M14,23,0xfde5380c)
HH(a,b,c,d,M1,4,0xa4beea44)
HH(d,a,b,c,M4,11,0×4bdecfa9)
HH(c,d,a,b,M7,16,0xf6bb4b60)
HH(b,c,d,a,M10,23,0xbebfbc70)
HH(a,b,c,d,M13,4,0×289b7ec6)
HH(d,a,b,c,M0,11,0xeaa127fa)
HH(c,d,a,b,M3,16,0xd4ef3085)
HH(b,c,d,a,M6,23,0×04881d05)
HH(a,b,c,d,M9,4,0xd9d4d039)
HH(d,a,b,c,M12,11,0xe6db99e5)
HH(c,d,a,b,M15,16,0×1fa27cf8)
HH(b,c,d,a,M2,23,0xc4ac5665)
第四轮
II(a,b,c,d,M0,6,0xf4292244)
II(d,a,b,c,M7,10,0×432aff97)
II(c,d,a,b,M14,15,0xab9423a7)
II(b,c,d,a,M5,21,0xfc93a039)
II(a,b,c,d,M12,6,0×655b59c3)
II(d,a,b,c,M3,10,0×8f0ccc92)
II(c,d,a,b,M10,15,0xffeff47d)
II(b,c,d,a,M1,21,0×85845dd1)
II(a,b,c,d,M8,6,0×6fa87e4f)
II(d,a,b,c,M15,10,0xfe2ce6e0)
II(c,d,a,b,M6,15,0xa3014314)
II(b,c,d,a,M13,21,0×4e0811a1)
II(a,b,c,d,M4,6,0xf7537e82)
II(d,a,b,c,M11,10,0xbd3af235)
II(c,d,a,b,M2,15,0×2ad7d2bb)
II(b,c,d,a,M9,21,0xeb86d391)
常数ti可以如下选择:
在第i步中,ti是4294967296*abs(sin(i))的整数部分,i的单位是弧度。
(2的32次方)
所有这些完成之后,将A,B,C,D分别加上a,b,c,d。然后用下一分组数据继续运行算法,最后的输
出是A,B,C和D的级联。
下面看代码,其中进行了十分详细的注释(代码经过linux下测试与传统MD5加密相同):
- /*************************************************************************
- > File Name: md5_1.cpp
- > Author:chudongfang
- > Mail:1149669942@qq.com
- > Created Time: 2016年06月22日 星期三 16时12分30秒
- ************************************************************************/
-
- #include <string.h>
- #include <math.h>
- #include <stdio.h>
-
-
- /***********************************
- * 非线性函数
- * (&是与,|是或,~是非,^是异或)
- *
- * 这些函数是这样设计的:
- * 如果X、Y和Z的对应位是独立和均匀的,
- * 那么结果的每一位也应是独立和均匀的。
- *
- * 函数F是按逐位方式操作:如果X,那么Y,否则Z。
- * 函数H是逐位奇偶操作符
- **********************************/
- #define F(x,y,z) ((x & y) | (~x & z))
- #define G(x,y,z) ((x & z) | (y & ~z))
- #define H(x,y,z) (x^y^z)
- #define I(x,y,z) (y ^ (x | ~z))
-
-
- /**************************************
- *向右环移n个单位
- * ************************************/
- #define ROTATE_LEFT(x,n) ((x << n) | (x >> (32-n)))
-
-
-
-
- /****************************************************
- * 每次操作对a,b,c和d中的其中三个作一次非线性函数运算
- * F(b,c,d) G(b,c,d) H(b,c,d) I(b,c,d)
- *
- * 然后将所得结果加上 第四个变量(a),
- * F(b,c,d)+a
- *
- * 文本的一个子分组(x)
- * F(b,c,d)+a+x
- *
- * 和一个常数(ac)。
- * F(b,c,d)+a+x+ac
- *
- * 再将所得结果向右环移一个不定的数(s),
- * ROTATE_LEFT( F(b,c,d)+a+x+ac , s )
- *
- * 并加上a,b,c或d中之一(b)。
- * ROTATE_LEFT( F(b,c,d)+a+x+ac , s )+b
- *
- * 最后用该结果取代a,b,c或d中之一(a)。
- * a=ROTATE_LEFT( F(b,c,d)+a+x+ac , s )+b
- *
- * ***************************************************/
-
-
- #define FF(a,b,c,d,x,s,ac) { a += F(b,c,d) + x + ac; a = ROTATE_LEFT(a,s); a += b; }
- #define GG(a,b,c,d,x,s,ac) { a += G(b,c,d) + x + ac; a = ROTATE_LEFT(a,s); a += b; }
- #define HH(a,b,c,d,x,s,ac) { a += H(b,c,d) + x + ac; a = ROTATE_LEFT(a,s); a += b; }
- #define II(a,b,c,d,x,s,ac) { a += I(b,c,d) + x + ac; a = ROTATE_LEFT(a,s); a += b; }
-
-
-
-
-
- //储存一个MD5 text信息
- typedef struct
- {
- unsigned int count[2];
- //记录当前状态,其数据位数
-
- unsigned int state[4];
- //4个数,一共32位 记录用于保存对512bits信息加密的中间结果或者最终结果
-
- unsigned char buffer[64];
- //一共64字节,512位
- }MD5_CTX;
-
-
-
- //第一位1 其后若干个0,用于MD5Final函数时的补足
- unsigned char PADDING[]={0x80,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
- 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
- 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
- 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
-
-
-
- //函数声明区,每个函数在下面都有较详细说明,这里不再赘述
-
- void MD5Init(MD5_CTX *context);
-
- void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char *input,unsigned int inputlen);
-
- void MD5Final(MD5_CTX *context,unsigned char digest[16]);
-
- void MD5Transform(unsigned int state[4],unsigned char block[64]);
-
- void MD5Encode(unsigned char *output,unsigned int *input,unsigned int len);
-
- void MD5Decode(unsigned int *output,unsigned char *input,unsigned int len);
-
-
-
-
-
- /************************
- * 函数功能:初始化一个MD5 text
- * 函数参数:MD5 text 指针
- * ***********************/
- //初始化
- void MD5Init(MD5_CTX *context)
- {
- context->count[0] = 0;
- context->count[1] = 0;
- //分别赋固定值
- context->state[0] = 0x67452301;
- context->state[1] = 0xEFCDAB89;
- context->state[2] = 0x98BADCFE;
- context->state[3] = 0x10325476;
- }
-
-
- /************************************************
- * 函数功能:对一个MD5 text,把输入的数据进行分组,并进行加密
- * 未用到的数据把其储存在MD5 text中。
- *
- * 参数分析:
- * MD5_CTX *context :一个MD5 text
- * unsigned char *input :新添加的数据
- * unsigned int inputlen :新添加数据的长度(字节)
- *
- ***********************************************/
-
- void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char *input,unsigned int inputlen)
- {
- unsigned int i = 0,index = 0,partlen = 0;
-
- //index:当前状态的位数对64取余,其单位是字节
- //也可以写作: index=(context->count[0]/8)%64
- index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;
-
- //partlen:可以补齐64字节的字节数
- partlen = 64 - index;
-
- //下面代码是解决一个unsignde int 无法储存极大数据导致溢出的问题
- //当前位数加上新添加的位数,由于inputlen是以字节为单位,所以其转换为位数
- //相当于context->count[0] += inputlen*8;
- context->count[0] += inputlen << 3;
-
- //当其出现溢出的情况时,通过以下操作把两个16位的数连在一块,生成一个
- //32位的二进制数串,从而扩大其储存范围
- if(context->count[0] < (inputlen << 3))
- context->count[1]++;
-
- //该语句可替换为 context->count[1]+=(inputlen<<3)>>32;
- //便于理解
- context->count[1] += inputlen >> 29;
-
- //当其输入字节数的大于其可以补足64字节的字节数,进行补足
- if(inputlen >= partlen)
- {
- //向buffer中补足partlen个字节,使其到达64字节
- memcpy(&context->buffer[index],input,partlen);
-
- //buffer达到64字节512位,则把其作为一组进行运算
- MD5Transform(context->state,context->buffer);
-
- //如果输入的数据还可以组成多个64字节,则把其可以组成
- //的作为若干组进行运算
- for(i = partlen;i+64 <= inputlen;i+=64)
- MD5Transform(context->state,&input[i]);
-
- //恢复0值,照应 下面 把输入 剩余字节(不能组成64字节组) 储存的操作
- index = 0;
- }
- //否则,把输入的数据按顺序放在原来数据后面
- else
- {
- i = 0;
- }
-
- //放置剩余数据
- memcpy(&context->buffer[index],&input[i],inputlen-i);
- }
-
-
-
-
- /*************************************************
- * 函数功能:对数据进行补足,并加入数据位数信息,并进一步加密
- *
- * 参数分析:
- * MD5_CTX *context :一个MD5 text
- * unsigned char digest[16] :储存加密结果的数组
- *************************************************/
-
- void MD5Final(MD5_CTX *context,unsigned char digest[16])
- {
- unsigned int index = 0,padlen = 0;
-
- //bits: 8个字节,64位
- unsigned char bits[8];
-
- //index:对64取余结果
- index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;
- //因为要填充满足使其位长对512求余的结果等于448(56位)
- //所以当其所剩余的数小于56字节,则填充56-index字节,
- //否则填充120-index字节
- //这里padlen代表其所需填充的字节
- padlen = (index < 56)?(56-index):(120-index);
-
- //然后,在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前数据长度。
- //把填充前数据数据长度转换后放到bit字符数组中
- MD5Encode(bits,context->count,8);
-
- //根据已经存储好的数组PADDING,在信息的后面填充一个1和无数个0,
- //直到满足上面的条件时才停止用0对信息的填充
- //其填充后进行了一系列的加密操作,其定剩余48个字节
- MD5Update(context,PADDING,padlen);
-
- //在最后添加进8个字节的数据长度信息,最后凑成一组,进行一次加密处理
- MD5Update(context,bits,8);
-
- //把最终得到的加密信息变成字符输出,共16字节
- MD5Encode(digest,context->state,16);
- }
-
-
-
-
- /**********************************************************
- * 函数功能:利用位操作,按1->4方式把数字分解成字符
- *
- * 参数分析:
- * unsigned char *output :输出的字符的数组
- * unsigned int *input :输入数字的数组
- * unsigned int len : 输入数字数组的长度(单位:位)
- * *********************************************************/
-
- void MD5Encode(unsigned char *output,unsigned int *input,unsigned int len)
- {
- unsigned int i = 0,j = 0;
- while(j < len)
- {
- //这里& 0xFF为取后8位
- //i代表数字数组下标
- //j代表字符数组下标
- //把数字的8、8-16、16-24、24-32分别赋值给字符
- output[j] = input[i] & 0xFF;
- output[j+1] = (input[i] >> 8) & 0xFF;
- output[j+2] = (input[i] >> 16) & 0xFF;
- output[j+3] = (input[i] >> 24) & 0xFF;
- i++;
- j+=4;
- }
- }
-
-
-
-
- /**********************************************************
- * 函数功能:利用位操作,按4->1方式把字符合成数字
- *
- * 参数分析:
- * unsigned int *output :输出的数字的数组
- * unsigned char *input :输入字符的数组
- * unsigned int len : 输入字符的长度 (单位:位)
- * *********************************************************/
-
- void MD5Decode(unsigned int *output,unsigned char *input,unsigned int len)
- {
- unsigned int i = 0,j = 0;
- while(j < len)
- {
- //利用位操作,把四个单位为1字节的字符,合成一个单位为4字节的数字
- //因为FF GG HH II和非线性函数都只能对数字进行处理
- //第一个字符占前8位,第二个占8-16位,第三个占16-24位,第四个占
- //24-32位。
- //i代表数字数组下标
- //j代表字符数组下标
- output[i] = (input[j]) |
- (input[j+1] << 8) |
- (input[j+2] << 16) |
- (input[j+3] << 24);
- i++;
- j+=4;
- }
- }
-
- /**************************************************************
- * 函数功能:对512位的block数据进行加密,并把加密结果存入state数组中
- * 对512位信息(即block字符数组)进行一次处理,每次处理包括四轮
- *state[4]:md5结构中的state[4],用于保存对512bits信息加密的中间结果或者最终结果
- * block[64]:欲加密的512bits信息或其中间数据
- ***************************************************************/
- void MD5Transform(unsigned int state[4],unsigned char block[64])
- {
- //a b c d继承上一个加密的结果,所以其具有继承性
- unsigned int a = state[0];
- unsigned int b = state[1];
- unsigned int c = state[2];
- unsigned int d = state[3];
-
- //这里只需用到16个,我把原来的unsiged int x[64] 改为了 x[16]
- unsigned int x[16];
-
- //把字符转化成数字,便于运算
- MD5Decode(x,block,64);
-
-
- //具体函数方式固定,不再赘述
-
- /*************第一轮******************/
- FF(a, b, c, d, x[ 0], 7, 0xd76aa478);
- FF(d, a, b, c, x[ 1], 12, 0xe8c7b756);
- FF(c, d, a, b, x[ 2], 17, 0x242070db);
- FF(b, c, d, a, x[ 3], 22, 0xc1bdceee);
-
- FF(a, b, c, d, x[ 4], 7, 0xf57c0faf);
- FF(d, a, b, c, x[ 5], 12, 0x4787c62a);
- FF(c, d, a, b, x[ 6], 17, 0xa8304613);
- FF(b, c, d, a, x[ 7], 22, 0xfd469501);
-
- FF(a, b, c, d, x[ 8], 7, 0x698098d8);
- FF(d, a, b, c, x[ 9], 12, 0x8b44f7af);
- FF(c, d, a, b, x[10], 17, 0xffff5bb1);
- FF(b, c, d, a, x[11], 22, 0x895cd7be);
-
- FF(a, b, c, d, x[12], 7, 0x6b901122);
- FF(d, a, b, c, x[13], 12, 0xfd987193);
- FF(c, d, a, b, x[14], 17, 0xa679438e);
- FF(b, c, d, a, x[15], 22, 0x49b40821);
-
-
- /*************第二轮*****************/
- GG(a, b, c, d, x[ 1], 5, 0xf61e2562);
- GG(d, a, b, c, x[ 6], 9, 0xc040b340);
- GG(c, d, a, b, x[11], 14, 0x265e5a51);
- GG(b, c, d, a, x[ 0], 20, 0xe9b6c7aa);
-
- GG(a, b, c, d, x[ 5], 5, 0xd62f105d);
- GG(d, a, b, c, x[10], 9, 0x2441453);
- GG(c, d, a, b, x[15], 14, 0xd8a1e681);
- GG(b, c, d, a, x[ 4], 20, 0xe7d3fbc8);
-
- GG(a, b, c, d, x[ 9], 5, 0x21e1cde6);
- GG(d, a, b, c, x[14], 9, 0xc33707d6);
- GG(c, d, a, b, x[ 3], 14, 0xf4d50d87);
- GG(b, c, d, a, x[ 8], 20, 0x455a14ed);
-
- GG(a, b, c, d, x[13], 5, 0xa9e3e905);
- GG(d, a, b, c, x[ 2], 9, 0xfcefa3f8);
- GG(c, d, a, b, x[ 7], 14, 0x676f02d9);
- GG(b, c, d, a, x[12], 20, 0x8d2a4c8a);
-
-
- /*************第三轮*****************/
- HH(a, b, c, d, x[ 5], 4, 0xfffa3942);
- HH(d, a, b, c, x[ 8], 11, 0x8771f681);
- HH(c, d, a, b, x[11], 16, 0x6d9d6122);
- HH(b, c, d, a, x[14], 23, 0xfde5380c);
-
- HH(a, b, c, d, x[ 1], 4, 0xa4beea44);
- HH(d, a, b, c, x[ 4], 11, 0x4bdecfa9);
- HH(c, d, a, b, x[ 7], 16, 0xf6bb4b60);
- HH(b, c, d, a, x[10], 23, 0xbebfbc70);
-
- HH(a, b, c, d, x[13], 4, 0x289b7ec6);
- HH(d, a, b, c, x[ 0], 11, 0xeaa127fa);
- HH(c, d, a, b, x[ 3], 16, 0xd4ef3085);
- HH(b, c, d, a, x[ 6], 23, 0x4881d05);
-
- HH(a, b, c, d, x[ 9], 4, 0xd9d4d039);
- HH(d, a, b, c, x[12], 11, 0xe6db99e5);
- HH(c, d, a, b, x[15], 16, 0x1fa27cf8);
- HH(b, c, d, a, x[ 2], 23, 0xc4ac5665);
-
-
-
- /*************第四轮******************/
- II(a, b, c, d, x[ 0], 6, 0xf4292244);
- II(d, a, b, c, x[ 7], 10, 0x432aff97);
- II(c, d, a, b, x[14], 15, 0xab9423a7);
- II(b, c, d, a, x[ 5], 21, 0xfc93a039);
-
- II(a, b, c, d, x[12], 6, 0x655b59c3);
- II(d, a, b, c, x[ 3], 10, 0x8f0ccc92);
- II(c, d, a, b, x[10], 15, 0xffeff47d);
- II(b, c, d, a, x[ 1], 21, 0x85845dd1);
-
- II(a, b, c, d, x[ 8], 6, 0x6fa87e4f);
- II(d, a, b, c, x[15], 10, 0xfe2ce6e0);
- II(c, d, a, b, x[ 6], 15, 0xa3014314);
- II(b, c, d, a, x[13], 21, 0x4e0811a1);
-
- II(a, b, c, d, x[ 4], 6, 0xf7537e82);
- II(d, a, b, c, x[11], 10, 0xbd3af235);
- II(c, d, a, b, x[ 2], 15, 0x2ad7d2bb);
- II(b, c, d, a, x[ 9], 21, 0xeb86d391);
-
-
- //更换原来的结果
- state[0] += a;
- state[1] += b;
- state[2] += c;
- state[3] += d;
- }
-
-
-
-
-
-
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- MD5_CTX md5; //定义一个MD5 text
- MD5Init(&md5);//初始化
- int i;
- unsigned char encrypt[] ="admin";//要加密内容
- //21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3
- unsigned char decrypt[16]; //加密结果
- MD5Update(&md5,encrypt,strlen((char *)encrypt));//进行初步分组加密
- MD5Final(&md5,decrypt); //进行后序的补足,并加密
-
- printf("加密前:%s\n加密后16位:",encrypt);
- for(i=4;i<12;i++)
- {
- printf("%02x",decrypt[i]); //02x前需要加上 %
- }
-
- printf("\n加密前:%s\n加密后32位:",encrypt);
- for(i=0;i<16;i++)
- {
- printf("%02x",decrypt[i]); //02x前需要加上 %
- }
-
-
- return 0;
- }
看过代码,相信已经有了初步的理解。这里我再根据我的理解来总结一下:
1.首先其核心部分为这九个函数:
- #define F(x,y,z) ((x & y) | (~x & z))
- #define G(x,y,z) ((x & z) | (y & ~z))
- #define H(x,y,z) (x^y^z)
- #define I(x,y,z) (y ^ (x | ~z))
- #define FF(a,b,c,d,x,s,ac) { a += F(b,c,d) + x + ac; a = ROTATE_LEFT(a,s); a += b; }
- #define GG(a,b,c,d,x,s,ac) { a += G(b,c,d) + x + ac; a = ROTATE_LEFT(a,s); a += b; }
- #define HH(a,b,c,d,x,s,ac) { a += H(b,c,d) + x + ac; a = ROTATE_LEFT(a,s); a += b; }
- #define II(a,b,c,d,x,s,ac) { a += I(b,c,d) + x + ac; a = ROTATE_LEFT(a,s); a += b; }
#define ROTATE_LEFT(x,n) ((x << n) | (x >> (32-n)))
可以说这九个函数和一些固定参数组成了加密核心,我们把它视为一个模块,
这个模块输入为4个unsigned int 类型数字和x[16] 经过一系列位运算,输出 4个unsinged int 类型数字
而且其有连续性特点 ,即其上一次的加密结果会在本此加密中作为初始值进行加密,
外加了由 输入数据 转化成的x[]数组,参入到其中。
实现这个功能是由其实现:
<pre name="code" class="cpp" style="font-size: 18px;">void MD5Transform(unsigned int state[4],unsigned char block[64]);
2.我们现在只需对数据进行处理,处理成与其所输入类型相同的数据。
根据其输入特征,我们需要512位 (64个字节)的数据,所以我们以512位为一组,
下面需要做的就是进行分组和最后加入长度信息的补全,
分组由其实现:
void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char *input,unsigned int inputlen);
加入长度信息的补全由其实现:
void MD5Final(MD5_CTX *context,unsigned char digest[16]);
由于数据为unsinged char类型,所以在这个过程中肯定会涉及到unsinged char 和 unsinged int 类型的转化。
unsinged char ->unsinged int由其实现:
void MD5Decode(unsigned int *output,unsigned char *input,unsigned int len)
unsinged int ->unsinged char由其实现:
void MD5Encode(unsigned char *output,unsigned int *input,unsigned int len)
下面我自己改了一下,改成一个MD5加密器,原理完全一样,只是做了小小的修改:
- /*************************************************************************
- > File Name: md5_1.cpp
- > Author:chudongfang
- > Mail:1149669942@qq.com
- > Created Time: 2016年06月22日 星期三 16时12分30秒
- ************************************************************************/
-
- #include <string.h>
- #include <math.h>
- #include <stdio.h>
-
-
- /***********************************
- * 非线性函数
- * (&是与,|是或,~是非,^是异或)
- *
- * 这些函数是这样设计的:
- * 如果X、Y和Z的对应位是独立和均匀的,
- * 那么结果的每一位也应是独立和均匀的。
- *
- * 函数F是按逐位方式操作:如果X,那么Y,否则Z。
- * 函数H是逐位奇偶操作符
- **********************************/
- #define F(x,y,z) ((x & y) | (~x & z))
- #define G(x,y,z) ((x & z) | (y & ~z))
- #define H(x,y,z) (x^y^z)
- #define I(x,y,z) (y ^ (x | ~z))
-
-
- /**************************************
- *向右环移n个单位
- * ************************************/
- #define ROTATE_LEFT(x,n) ((x << n) | (x >> (32-n)))
-
-
-
-
- /****************************************************
- * 每次操作对a,b,c和d中的其中三个作一次非线性函数运算
- * F(b,c,d) G(b,c,d) H(b,c,d) I(b,c,d)
- *
- * 然后将所得结果加上 第四个变量(a),
- * F(b,c,d)+a
- *
- * 文本的一个子分组(x)
- * F(b,c,d)+a+x
- *
- * 和一个常数(ac)。
- * F(b,c,d)+a+x+ac
- *
- * 再将所得结果向右环移一个不定的数(s),
- * ROTATE_LEFT( F(b,c,d)+a+x+ac , s )
- *
- * 并加上a,b,c或d中之一(b)。
- * ROTATE_LEFT( F(b,c,d)+a+x+ac , s )+b
- *
- * 最后用该结果取代a,b,c或d中之一(a)。
- * a=ROTATE_LEFT( F(b,c,d)+a+x+ac , s )+b
- *
- * ***************************************************/
-
-
- #define FF(a,b,c,d,x,s,ac) { a += F(b,c,d) + x + ac; a = ROTATE_LEFT(a,s); a += b; }
- #define GG(a,b,c,d,x,s,ac) { a += G(b,c,d) + x + ac; a = ROTATE_LEFT(a,s); a += b; }
- #define HH(a,b,c,d,x,s,ac) { a += H(b,c,d) + x + ac; a = ROTATE_LEFT(a,s); a += b; }
- #define II(a,b,c,d,x,s,ac) { a += I(b,c,d) + x + ac; a = ROTATE_LEFT(a,s); a += b; }
-
-
-
-
-
- //储存一个MD5 text信息
- typedef struct
- {
- unsigned int count[2];
- //记录当前状态,其数据位数
-
- unsigned int state[4];
- //4个数,一共32位 记录用于保存对512bits信息加密的中间结果或者最终结果
-
- unsigned char buffer[64];
- //一共64字节,512位
- }MD5_CTX;
-
-
-
- //第一位1 其后若干个0,用于MD5Final函数时的补足
- unsigned char PADDING[]={0x80,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
- 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
- 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
- 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
-
-
-
- //函数声明区,每个函数在下面都有较详细说明,这里不再赘述
-
- void MD5Init(MD5_CTX *context);
-
- void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char *input,unsigned int inputlen);
-
- void MD5Final(MD5_CTX *context,unsigned char digest[16]);
-
- void MD5Transform(unsigned int state[4],unsigned char block[64]);
-
- void MD5Encode(unsigned char *output,unsigned int *input,unsigned int len);
-
- void MD5Decode(unsigned int *output,unsigned char *input,unsigned int len);
-
- void MD5();
-
-
-
- /************************
- * 函数功能:初始化一个MD5 text
- * 函数参数:MD5 text 指针
- * ***********************/
- //初始化
- void MD5Init(MD5_CTX *context)
- {
- context->count[0] = 0;
- context->count[1] = 0;
- //分别赋固定值
- context->state[0] = 0x67452301;
- context->state[1] = 0xEFCDAB89;
- context->state[2] = 0x98BADCFE;
- context->state[3] = 0x10325476;
- }
-
-
- /************************************************
- * 函数功能:对一个MD5 text,把输入的数据进行分组,并进行加密
- * 未用到的数据把其储存在MD5 text中。
- *
- * 参数分析:
- * MD5_CTX *context :一个MD5 text
- * unsigned char *input :新添加的数据
- * unsigned int inputlen :新添加数据的长度(字节)
- *
- ***********************************************/
-
- void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char *input,unsigned int inputlen)
- {
- unsigned int i = 0,index = 0,partlen = 0;
-
- //index:当前状态的位数对64取余,其单位是字节
- //也可以写作: index=(context->count[0]/8)%64
- index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;
-
- //partlen:可以补齐64字节的字节数
- partlen = 64 - index;
-
- //下面代码是解决一个unsignde int 无法储存极大数据导致溢出的问题
- //当前位数加上新添加的位数,由于inputlen是以字节为单位,所以其转换为位数
- //相当于context->count[0] += inputlen*8;
- context->count[0] += inputlen << 3;
-
- //当其出现溢出的情况时,通过以下操作把两个16位的数连在一块,生成一个
- //32位的二进制数串,从而扩大其储存范围
- if(context->count[0] < (inputlen << 3))
- context->count[1]++;
-
- //该语句可替换为 context->count[1]+=(inputlen<<3)>>32;
- //便于理解
- context->count[1] += inputlen >> 29;
-
- //当其输入字节数的大于其可以补足64字节的字节数,进行补足
- if(inputlen >= partlen)
- {
- //向buffer中补足partlen个字节,使其到达64字节
- memcpy(&context->buffer[index],input,partlen);
-
- //buffer达到64字节512位,则把其作为一组进行运算
- MD5Transform(context->state,context->buffer);
-
- //如果输入的数据还可以组成多个64字节,则把其可以组成
- //的作为若干组进行运算
- for(i = partlen;i+64 <= inputlen;i+=64)
- MD5Transform(context->state,&input[i]);
-
- //恢复0值,照应 下面 把输入 剩余字节(不能组成64字节组) 储存的操作
- index = 0;
- }
- //否则,把输入的数据按顺序放在原来数据后面
- else
- {
- i = 0;
- }
-
- //放置剩余数据
- memcpy(&context->buffer[index],&input[i],inputlen-i);
- }
-
-
-
-
- /*************************************************
- * 函数功能:对数据进行补足,并加入数据位数信息,并进一步加密
- *
- * 参数分析:
- * MD5_CTX *context :一个MD5 text
- * unsigned char digest[16] :储存加密结果的数组
- *************************************************/
-
- void MD5Final(MD5_CTX *context,unsigned char digest[16])
- {
- unsigned int index = 0,padlen = 0;
-
- //bits: 8个字节,64位
- unsigned char bits[8];
-
- //index:对64取余结果
- index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;
- //因为要填充满足使其位长对512求余的结果等于448(56位)
- //所以当其所剩余的数小于56字节,则填充56-index字节,
- //否则填充120-index字节
- //这里padlen代表其所需填充的字节
- padlen = (index < 56)?(56-index):(120-index);
-
- //然后,在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前数据长度。
- //把填充前数据数据长度转换后放到bit字符数组中
- MD5Encode(bits,context->count,8);
-
- //根据已经存储好的数组PADDING,在信息的后面填充一个1和无数个0,
- //直到满足上面的条件时才停止用0对信息的填充
- //其填充后进行了一系列的加密操作,其定剩余48个字节
- MD5Update(context,PADDING,padlen);
-
- //在最后添加进8个字节的数据长度信息,最后凑成一组,进行一次加密处理
- MD5Update(context,bits,8);
-
- //把最终得到的加密信息变成字符输出,共16字节
- MD5Encode(digest,context->state,16);
- }
-
-
-
-
- /**********************************************************
- * 函数功能:利用位操作,按1->4方式把数字分解成字符
- *
- * 参数分析:
- * unsigned char *output :输出的字符的数组
- * unsigned int *input :输入数字的数组
- * unsigned int len : 输入数字数组的长度(单位:位)
- * *********************************************************/
-
- void MD5Encode(unsigned char *output,unsigned int *input,unsigned int len)
- {
- unsigned int i = 0,j = 0;
- while(j < len)
- {
- //这里& 0xFF为取后8位
- //i代表数字数组下标
- //j代表字符数组下标
- //把数字的8、8-16、16-24、24-32分别赋值给字符
- output[j] = input[i] & 0xFF;
- output[j+1] = (input[i] >> 8) & 0xFF;
- output[j+2] = (input[i] >> 16) & 0xFF;
- output[j+3] = (input[i] >> 24) & 0xFF;
- i++;
- j+=4;
- }
- }
-
-
-
-
- /**********************************************************
- * 函数功能:利用位操作,按4->1方式把字符合成数字
- *
- * 参数分析:
- * unsigned int *output :输出的数字的数组
- * unsigned char *input :输入字符的数组
- * unsigned int len : 输入字符的长度 (单位:位)
- * *********************************************************/
-
- void MD5Decode(unsigned int *output,unsigned char *input,unsigned int len)
- {
- unsigned int i = 0,j = 0;
- while(j < len)
- {
- //利用位操作,把四个单位为1字节的字符,合成一个单位为4字节的数字
- //因为FF GG HH II和非线性函数都只能对数字进行处理
- //第一个字符占前8位,第二个占8-16位,第三个占16-24位,第四个占
- //24-32位。
- //i代表数字数组下标
- //j代表字符数组下标
- output[i] = (input[j]) |
- (input[j+1] << 8) |
- (input[j+2] << 16) |
- (input[j+3] << 24);
- i++;
- j+=4;
- }
- }
-
- /**************************************************************
- * 函数功能:对512位的block数据进行加密,并把加密结果存入state数组中
- * 对512位信息(即block字符数组)进行一次处理,每次处理包括四轮
- *state[4]:md5结构中的state[4],用于保存对512bits信息加密的中间结果或者最终结果
- * block[64]:欲加密的512bits信息或其中间数据
- ***************************************************************/
- void MD5Transform(unsigned int state[4],unsigned char block[64])
- {
- //a b c d继承上一个加密的结果,所以其具有继承性
- unsigned int a = state[0];
- unsigned int b = state[1];
- unsigned int c = state[2];
- unsigned int d = state[3];
-
- //这里只需用到16个,我把原来的unsiged int x[64] 改为了 x[16]
- unsigned int x[16];
-
- //把字符转化成数字,便于运算
- MD5Decode(x,block,64);
-
-
- //具体函数方式固定,不再赘述
-
- /*************第一轮******************/
- FF(a, b, c, d, x[ 0], 7, 0xd76aa478);
- FF(d, a, b, c, x[ 1], 12, 0xe8c7b756);
- FF(c, d, a, b, x[ 2], 17, 0x242070db);
- FF(b, c, d, a, x[ 3], 22, 0xc1bdceee);
-
- FF(a, b, c, d, x[ 4], 7, 0xf57c0faf);
- FF(d, a, b, c, x[ 5], 12, 0x4787c62a);
- FF(c, d, a, b, x[ 6], 17, 0xa8304613);
- FF(b, c, d, a, x[ 7], 22, 0xfd469501);
-
- FF(a, b, c, d, x[ 8], 7, 0x698098d8);
- FF(d, a, b, c, x[ 9], 12, 0x8b44f7af);
- FF(c, d, a, b, x[10], 17, 0xffff5bb1);
- FF(b, c, d, a, x[11], 22, 0x895cd7be);
-
- FF(a, b, c, d, x[12], 7, 0x6b901122);
- FF(d, a, b, c, x[13], 12, 0xfd987193);
- FF(c, d, a, b, x[14], 17, 0xa679438e);
- FF(b, c, d, a, x[15], 22, 0x49b40821);
-
-
- /*************第二轮*****************/
- GG(a, b, c, d, x[ 1], 5, 0xf61e2562);
- GG(d, a, b, c, x[ 6], 9, 0xc040b340);
- GG(c, d, a, b, x[11], 14, 0x265e5a51);
- GG(b, c, d, a, x[ 0], 20, 0xe9b6c7aa);
-
- GG(a, b, c, d, x[ 5], 5, 0xd62f105d);
- GG(d, a, b, c, x[10], 9, 0x2441453);
- GG(c, d, a, b, x[15], 14, 0xd8a1e681);
- GG(b, c, d, a, x[ 4], 20, 0xe7d3fbc8);
-
- GG(a, b, c, d, x[ 9], 5, 0x21e1cde6);
- GG(d, a, b, c, x[14], 9, 0xc33707d6);
- GG(c, d, a, b, x[ 3], 14, 0xf4d50d87);
- GG(b, c, d, a, x[ 8], 20, 0x455a14ed);
-
- GG(a, b, c, d, x[13], 5, 0xa9e3e905);
- GG(d, a, b, c, x[ 2], 9, 0xfcefa3f8);
- GG(c, d, a, b, x[ 7], 14, 0x676f02d9);
- GG(b, c, d, a, x[12], 20, 0x8d2a4c8a);
-
-
- /*************第三轮*****************/
- HH(a, b, c, d, x[ 5], 4, 0xfffa3942);
- HH(d, a, b, c, x[ 8], 11, 0x8771f681);
- HH(c, d, a, b, x[11], 16, 0x6d9d6122);
- HH(b, c, d, a, x[14], 23, 0xfde5380c);
-
- HH(a, b, c, d, x[ 1], 4, 0xa4beea44);
- HH(d, a, b, c, x[ 4], 11, 0x4bdecfa9);
- HH(c, d, a, b, x[ 7], 16, 0xf6bb4b60);
- HH(b, c, d, a, x[10], 23, 0xbebfbc70);
-
- HH(a, b, c, d, x[13], 4, 0x289b7ec6);
- HH(d, a, b, c, x[ 0], 11, 0xeaa127fa);
- HH(c, d, a, b, x[ 3], 16, 0xd4ef3085);
- HH(b, c, d, a, x[ 6], 23, 0x4881d05);
-
- HH(a, b, c, d, x[ 9], 4, 0xd9d4d039);
- HH(d, a, b, c, x[12], 11, 0xe6db99e5);
- HH(c, d, a, b, x[15], 16, 0x1fa27cf8);
- HH(b, c, d, a, x[ 2], 23, 0xc4ac5665);
-
-
-
- /*************第四轮******************/
- II(a, b, c, d, x[ 0], 6, 0xf4292244);
- II(d, a, b, c, x[ 7], 10, 0x432aff97);
- II(c, d, a, b, x[14], 15, 0xab9423a7);
- II(b, c, d, a, x[ 5], 21, 0xfc93a039);
-
- II(a, b, c, d, x[12], 6, 0x655b59c3);
- II(d, a, b, c, x[ 3], 10, 0x8f0ccc92);
- II(c, d, a, b, x[10], 15, 0xffeff47d);
- II(b, c, d, a, x[ 1], 21, 0x85845dd1);
-
- II(a, b, c, d, x[ 8], 6, 0x6fa87e4f);
- II(d, a, b, c, x[15], 10, 0xfe2ce6e0);
- II(c, d, a, b, x[ 6], 15, 0xa3014314);
- II(b, c, d, a, x[13], 21, 0x4e0811a1);
-
- II(a, b, c, d, x[ 4], 6, 0xf7537e82);
- II(d, a, b, c, x[11], 10, 0xbd3af235);
- II(c, d, a, b, x[ 2], 15, 0x2ad7d2bb);
- II(b, c, d, a, x[ 9], 21, 0xeb86d391);
-
-
- //更换原来的结果
- state[0] += a;
- state[1] += b;
- state[2] += c;
- state[3] += d;
- }
-
-
- void MD5()
- {
- MD5_CTX md5; //定义一个MD5 text
- MD5Init(&md5);//初始化
- unsigned char encrypt[1000];//要加密内容
- unsigned char decrypt[16]; //加密结果
-
- printf("请输入要加密的信息:");
- scanf("%s",encrypt);
-
- MD5Update(&md5,encrypt,strlen((char *)encrypt));//进行初步分组加密
- MD5Final(&md5,decrypt); //进行后序的补足,并加密
-
- printf("\n加密前:%s\n加密后16位:",encrypt);
- for(int i=4;i<12;i++)
- printf("%02x",decrypt[i]); //02x前需要加上 %
-
- printf("\n加密后:%s\n加密后32位:",encrypt);
- for(int i=0;i<16;i++)
- printf("%02x",decrypt[i]); //02x前需要加上 %
-
-
- }
-
-
-
-
-
-
- int main(int argc, char *argv[])
- {
- int chioce;
- do
- {
- printf("\n\t\t**********MD5加密器××********\n");
- printf("\t\t* 1.数据加密 *\n");
- printf("\t\t* 0.退出 *\n");
- printf("\t\t*******************************\n");
- printf("\t\t请选择:");
- scanf("%d",&chioce);
- switch(chioce)
- {
- case 1:
- MD5();
- break;
- default:
- break;
- }
- }while(chioce!=0);
- return 0;
- }
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附MD5加密网站:http://tool.chinaz.com/tools/md5.aspx
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