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MD5算法_md5算法流程

作者：小丑西瓜9 | 2024-04-30 22:33:35

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md5算法流程

MD5算法：

在网络传输中，为了保证传输信息的安全，通常会有信息摘要，信息摘要通常是通过一些算法来生成的，MD5算法就是其中一种。要了解MD5算法，我们需要从了解信息摘要的意义开始。

信息摘要：

在网络数据安全传输中，信息摘要可以防止信息被篡改，例如：微信，支付宝，QQ的支付，信息被篡改的后果可想而知，因此，会有信息摘要确保传过来的数据是原始数据，没有被更改过。

信息摘要会根据明文内容和某种特定的规则生成一段哈希值，即是明文改动一点点，生成的信息摘要结果也会不同，MD5算法就是信息摘要的实现，他可以将任意程度的明文信息生成128位的哈希值。

MD5算法使用：

MD5生成步骤：

MD5算法生成哈希值分为3步： 1：获取明文参数，2：按照指定规则，用明文参数和给定的密钥拼接起来，3：利用MD5算法生成哈希值。

需要将明文参数和密钥拼接起来是因为，如果只是将明文参数凭借起来，其他人很可能破解拼接方法，直接用明文参数自己拼接，人后利用MD5算法生成哈希值，就变得不安全了，如果用于MD5生成哈希值的内容里面拼接了密钥信息，就更加安全了。

MD5解析步骤：

MD5解析同样分为3步： 1：获取明文参数，2：按照指定规则，用明文参数和给定的密钥拼接起来，3：利用MD5算法生成哈希值，与传递过来的比较，相同说明信息正确，否则，信息就被篡改过。这个过程称为验签。

MD5算法底层原理：

MD5算法的处理可以概括为4步：

第一步：处理原文

首先，获取原文的长度，长度对512取余，如果结果不等于448，那么就需要填充原文，使长度对512取余等于448，填充方法为第一位填充1，其余位填充0，填充完后，信息的长度就是512*N+448，

之后，用64位长度记录原文的真正长度，把长度的二进制之补在最后，这样处理后，得到的信息长度就是512*(N+1)。

举例：我们对信息“0123456789abcdef”的字符串处理原文：

1：原文信息长度为16*8 = 128bit，对512取余128%512=128，不等于448，因此，需要在后面填充。

第一次填充：其结果为 0x30，0x31，......，0x39，0x61，0x62，......，0x66，0x80，0x00......0x00。其中前面部分为原文“0123456789abcdef”，后面紧跟的0x80及二进制：10000000B，第一位填充的1，后面的前部填充0，需要填充的位数为 448-128=320，因此，0x80后面跟了 320 / 8 - 1 = 39个0x00，总共为 16 + 1 + 39 = 56byte，即56 * 8 = 448位。此时满足条件。

第二次填充：第二次填充位数为64，即8byte，原文长度为128，即0x80，因此填充的8位为：0x80，0x00，......，0x00，0x00，共7个0x00。这里采用的小端模式。

最后，我们将这512bit放在32位的数组中，采用小端的模式。

第二步：设置初始值

MD5的哈希值为128位，按每32位一组，分为4组，可以认为是4个32bit，这四组结果是由4个初始值A，B，C，D经过不断地演变得到的，初始值可以任定，MD5的官方实现中，A，B，C，D的初始值如下：

A：0x01234567

B：0x89ABCDEF

C：0xFEDCBA98

D：0x76543210

第三步：循环加工

这一步非常复杂，每一次循环都会产生新的A，B，C，D，一共处理多少次循环由原文长度决定，例如，原文长度为16，那么主循环次数为16 % 512 = 16次，每个主循环中包含了512 / 32 * 4 = 64次子循环，对于每一次子循环：

其中，上图中的符号意义如下：

1：绿色F：

图中绿色F代表一个非线性函数，官方MD5用到的函数有下面四种：

F(X, Y, Z) = ( X & Y ) | ( ( ~ X ) & Z )

G(X, Y, Z) = ( X & Z) | ( Y & ( ~Z ) )

H(X, Y, Z) = X ^ Y ^ Z (异或)

I(X, Y, Z) = Y ^ ( X | ( ~Z ) )

在一次主循环中的64次子循环，F，G，H，I，四种交替使用，64次分为4个16次，第一个16次使用F，第二个16次使用G……。

2：红色“田”字

红色的“田”就代表相加，即A加上F得到的结果。

3：Mi

Mi是第一步中得到的原文，他的长度是512*(N+1)，把原文的每512位分成16等分，即(N+1)*16个32位的数据，每个512位分成的16个32位命名位M0~M15，在64次子循环中，每16次循环，都会交替使用M0~M15之一。

4：Ki

Ki是一个常量，在每个64次子循环中，每次用到的常量都是不同的。Ki是随意定的。

5：<<<s

左移s位，s是随意定的。

实际流水线工作起来的数据是这样的：

A = 原D

B = b + ( (a + F( b, c, d ) +Mi + Ki ) <<<s )

C = 原B

D = 原C

第四步：拼接结果

将最终得到的A，B，C，D四个拼接在一起，转化成字符串就得到最后的结果

声明：

本文创作参考微信公众号“程序员小灰”——什么是MD5算法

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