hash算法原理之md5过程_知道十进制怎么用md5计算

MD5加密过程

• 十进制是逢十进一
• 二进制是逢二进一
• 十六进制是逢十六进一

字节序的概念

计算机的存储单位为字节，一个字节对应8个二进制位，共可以表示2^8也就是256种状态。若表示数的话，最多只能表示256个数。
如一个字节可以表示非负整数的0~255，而表示更大的数，则需要占用多个字节，如表示256至少需要两个字节。
256的二进制形式为 00000001 00000000。这样在计算机存储上就存在一个问题：是先存储00000001这个字节，还是先存储00000000这个字节呢？实际上，采用这两种存储方式的都有，取决于CPU架构和编译器。这就引出了字节序的概念。

小端字节序（Little Endian）：低位字节存放在低内存地址，高位字节存放在高内存地址端。
大端字节序（Big Endian）：高位字节存放在低内存地址，低位字节存放在高内存地址端。

256作为无符号数在计算机内存中的存储：

接下来这篇文章的所有关于存储的描述都是基于小端字节序的，内存地址都是从左往右从低到高的，而且带[存储]字样。（这很关键）
如：00000001 00000010 [存储] 表示的是十六进制的0x201，十进制的513，二进制的1000000001b
(一个数以0x开头意味着这个数是采用的十六进制，以b结尾意味着采用二进制)

任何计算机文件都是可以看作一串二进制位。

例如：一个最普通的内容为hello的ASCII文本文件，在计算机中的存储是这样的：

01101000 01100101 01101100 01101100 01101111 [存储]
（这和UTF-8编码的字符串”hello”，在内存中的存储是一样的。）

下面进入正题：MD5算法描述

MD5算法就像一个函数，任意一个二进制串都可以作为自变量进入这个“函数”，然后会出来一个固定为128位的二进制串。

我们先用一个例子来过一下这个过程，然后用文字描述算法细节。
比如加密一个普通的内容为hello的ASCII文本文件，这个文件由40个二进制位存储在计算机上：

01101000 01100101 01101100 01101100 01101111 [存储]

算法开始：

进行二进制位补充。具体这样补充：

从这40位的后面开始，先补充一个1位，再补充0位，一直到总共448位长度（也就是补充407个0位）。接着在后面写入原始信息长度与2^64的模。也就是40mod(2^64)=40，40转化为2进制为101000，用64存储就是：

00101000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 [存储]

二进制位补充完成。
得到内容（共512位）：

01101000 01100101 01101100 01101100 01101111 1 (407个0)00101000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 [存储]

然后对这个512个位平均分成16组，每组32个位：

第1组：01101000 01100101 01101100 01101100
第2组：01101111 10000000 00000000 00000000
…
第32组：00000000 00000000 00000000 00000000

然后使用四个常数进行运算，分别是：
A=0x67452301,B=0xefcdab89,C=0x98badcfe,D=0x10325476。
A： 00000001 00100011 01000101 01100111 [存储]
B： 10001001 10101011 11001101 11101111 [存储]
C： 11111110 11011100 10111010 10011000 [存储]
D： 01110110 01010100 00110010 00010000 [存储]

一共进行64轮运算：

先说明运算符：

=赋值运算符： i=0意味着把0赋值给i，也就是让i的值为0
&按位与运算符：1010b & 1100b的值为1000b
or按位或运算符：1010b or 1100b的值为1110b
^按位异或运算符：1010b ^ 1100b的值为0110b
~按位取反运算符：~1010b的值为0101b
<<按位循环左移运算符：1100b << 3的值为0110b
mod是取模运算符：33 mod 16 的值为1
i==64是判断i是否和64相等

以上计算由一个地方需要说明，就是给t赋值计算的时候，不考虑进位，每个数都是由32位二进制串表示，加的时候若有进位则进位丢失，得到的t也用32位二进制串表示。
以上数还有两个没有提到，k[i]和s[i]：

s[i]取值为以下数组的第i+1个数
{ 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22,5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20, 4, 11,16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 6, 10, 15,21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21 }
如s[0]==7,s[3]=22...

k[i]取值为以下数组的第i+1个数
{ 0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee, 0xf57c0faf,  0x4787c62a, 0xa8304613, 0xfd469501, 0x698098d8, 0x8b44f7af,  0xffff5bb1, 0x895cd7be, 0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e,  0x49b40821, 0xf61e2562, 0xc040b340, 0x265e5a51, 0xe9b6c7aa,  0xd62f105d, 0x02441453, 0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8, 0x21e1cde6,  0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed, 0xa9e3e905, 0xfcefa3f8,  0x676f02d9, 0x8d2a4c8a, 0xfffa3942, 0x8771f681, 0x6d9d6122,  0xfde5380c, 0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70,  0x289b7ec6, 0xeaa127fa, 0xd4ef3085, 0x04881d05, 0xd9d4d039,  0xe6db99e5, 0x1fa27cf8, 0xc4ac5665, 0xf4292244, 0x432aff97,  0xab9423a7, 0xfc93a039, 0x655b59c3, 0x8f0ccc92, 0xffeff47d,  0x85845dd1, 0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0, 0xa3014314, 0x4e0811a1,  0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391 }
1
2
3
4
5
6

进行完这些运算后，A,B,C,D的值都获得了更新
A： xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx [存储]
B： xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx [存储]
C： xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx [存储]
D： xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx [存储]
把这四个数A -> B -> C -> D按照从低内存到高内存排列起来，共128位，这就是MD5算法的输出。