C++实战md5、base64算法实现_md5 标准实现

系列文章目录

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前言

一、常用加密算法？

1. md5是什么

MD5信息摘要算法（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。1996年后该算法被证实存在弱点，可以被加以破解，对于需要高度安全性的数据，专家一般建议改用其他算法，如SHA-2。2004年，证实MD5算法无法防止碰撞（collision），因此不适用于安全性认证，如SSL公开密钥认证或是数字签名等用途。

MD5算法的原理可简要的叙述为：MD5码以512位分组来处理输入的信息，且每一分组又被划分为16个32位子分组，经过了一系列的处理后，算法的输出由四个32位分组组成，将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值。

MD5特点
加密不可逆，即无法通过密文得到原文。
不变性，即相同的原文，通过MD5算法得到的密文总是相同的。
散列性，即对原文作轻微的改动，都可导致最终的密文完全改变。

2. Base64是什么
Base64是一种基于64个可打印字符来表示二进制数据的方法。Base64是一种编码方式，不是加密算法，它是没有可读性的，但不代表这个编码就是加密的。加密需要保证没有秘钥的人无法解密信息，更无法从密文中破解任务明文信息，但Base64可以很轻松的反编码。
另外它没有用到秘钥 不具有加密算法的安全性。

标准的Base64不适合直接放在url里传输，因为Base64字符里面含有字符（+ / =）URL编码器会变成%XX的形式，这样经过URL传递后解码可能会出错，所以要在URL中传输Base64的值 就必须把+ / = 替换掉，可以使用urlEncodecomponent来解决。
标准Base64编码使用的64个字符为：如图

Base64编码本质上是一种将二进制数据转成文本数据的方案。对于非二进制数据，是先将其转换成二进制形式，然后每连续6比特（2的6次方=64）计算其十进制值，根据该值在上面的索引表中找到对应的字符，最终得到一个文本字符串。
假设我们要对 Hello! 进行Base64编码，按照ASCII表，其转换过程如下图所示：

可知 Hello! 的Base64编码结果为 SGVsbG8h，每3个原始字符经Base64编码成4个字符。那么，当原始字符串长度不能被3整除时，怎么办呢？
以 Hello!! 为例，其转换过程为：

Hello!! Base64编码的结果为 SGVsbG8hIQAA。可见，不能被3整除时会采用来来补0的方式来完成编码。
需要注意的是：标准Base64编码通常用 = 字符来替换最后的 A，即编码结果为 SGVsbG8hIQ==。因为 = 字符并不在Base64编码索引表中，其意义在于结束符号，在Base64解码时遇到 = 时即可知道一个Base64编码字符串结束。

二、基本实现

1. md5

基于openssl实现的

#include <string>
#include <openssl/md5.h>

std::string MD5String(const std::string& str)
{
	unsigned char md5[17]={0};  
	char output[33] = {0};
	MD5_CTX c;  
	MD5_Init(&c);
	MD5_Update(&c, str.c_str(), str.size());
	MD5_Final(md5, &c);

	auto index = 0;
	for(int i = 0; i < 16; i++){
        sprintf(&output[index], "%02x",md5[i]);
        index += 2;		
	} 
    return output;
}
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2. base64、decode

class Base64Codec {
public:
	std::string _base64_table;
	static const char base64_pad = '='; 
public:
	Base64Codec(){
		_base64_table = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/"; /* Base64 Dictionary */
	}

	std::string Encode(const unsigned char * str, int bytes) {
	std::string _encode_result;
	const unsigned char * current;
	current = str;
	while (bytes > 2) {
		_encode_result += _base64_table[current[0] >> 2];
		_encode_result += _base64_table[((current[0] & 0x03) << 4) + (current[1] >> 4)];
		_encode_result += _base64_table[((current[1] & 0x0f) << 2) + (current[2] >> 6)];
		_encode_result += _base64_table[current[2] & 0x3f];

		current += 3;
		bytes -= 3;
	}
	if (bytes > 0)
	{
		_encode_result += _base64_table[current[0] >> 2];
		if (bytes % 3 == 1) {
			_encode_result += _base64_table[(current[0] & 0x03) << 4];
			_encode_result += "==";
		}
		else if (bytes % 3 == 2) {
			_encode_result += _base64_table[((current[0] & 0x03) << 4) + (current[1] >> 4)];
			_encode_result += _base64_table[(current[1] & 0x0f) << 2];
			_encode_result += "=";
		}
	}
	return _encode_result;
}
	std::string Decode(const char *str, int bytes){
	
	const char DecodeTable[] =
	{
		-2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -1, -1, -2, -2, -1, -2, -2,
		-2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
		-1, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, 62, -2, -2, -2, 63,
		52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
		-2,  0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14,
		15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, -2, -2, -2, -2, -2,
		-2, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, -2, -2, -2, -2, -2,
		-2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
		-2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
		-2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
		-2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
		-2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
		-2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
		-2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2,
		-2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2
	};

	int kkk = 0;
	int bin = 0, i = 0;
	std::string _decode_result;
	const char *current = str;
	char ch;
	while ((ch = *current++) != '\0' && length-- > 0)
	{
		if (ch == base64_pad) {
			if (*current != '=' && (i % 4) == 1) {
				return NULL;
			}
			continue;
		}

		kkk = ch;
		ch = DecodeTable[kkk];
		
		if (ch < 0) { /* a space or some other separator character, we simply skip over */
			continue;
		}
		switch (i % 4)
		{
		case 0:
			bin = ch << 2;
			break;
		case 1:
			bin |= ch >> 4;
			_decode_result += bin;
			bin = (ch & 0x0f) << 4;
			break;
		case 2:
			bin |= ch >> 2;
			_decode_result += bin;
			bin = (ch & 0x03) << 6;
			break;
		case 3:
			bin |= ch;
			_decode_result += bin;
			break;
		}
		i++;
	}
	return _decode_result;
}

};
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总结

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