算法的應用

　　md5的典型應用是對一段信息（message）產生信息摘要（message-digest），以防止被篡改。比如，在unix下有很多軟件在下載的時候都有一個文件名相同，文件擴展名為.md5的文件，在這個文件中通常只有一行文本，大致結構如：

　　　md5 (tanajiya.tar.gz) = 0ca175b9c0f726a831d895e269332461

　　這就是tanajiya.tar.gz文件的數字簽名。md5將整個文件當作一個大文本信息，通過其不可逆的字符串變換算法，產生了這個唯一的md5信息摘要。如果在以后傳播這個文件的過程中，無論文件的內容發(fā)生了任何形式的改變（包括人為修改或者下載過程中線路不穩(wěn)定引起的傳輸錯誤等），只要你對這個文件重新計算md5時就會發(fā)現信息摘要不相同，由此可以確定你得到的只是一個不正確的文件。如果再有一個第三方的認證機構，用md5還可以防止文件作者的"抵賴"，這就是所謂的數字簽名應用。

　　md5還廣泛用于加密和解密技術上。比如在unix系統(tǒng)中用戶的密碼就是以md5（或其它類似的算法）經加密后存儲在文件系統(tǒng)中。當用戶登錄的時候，系統(tǒng)把用戶輸入的密碼計算成md5值，然后再去和保存在文件系統(tǒng)中的md5值進行比較，進而確定輸入的密碼是否正確。通過這樣的步驟，系統(tǒng)在并不知道用戶密碼的明碼的情況下就可以確定用戶登錄系統(tǒng)的合法性。這不但可以避免用戶的密碼被具有系統(tǒng)管理員權限的用戶知道，而且還在一定程度上增加了密碼被破解的難度。

　　正是因為這個原因，現在被***使用最多的一種破譯密碼的方法就是一種被稱為"跑字典"的方法。有兩種方法得到字典，一種是日常搜集的用做密碼的字符串表，另一種是用排列組合方法生成的，先用md5程序計算出這些字典項的md5值，然后再用目標的md5值在這個字典中檢索。我們假設密碼的最大長度為8位字節(jié)（8 bytes），同時密碼只能是字母和數字，共26+26+10=62個字符，排列組合出的字典的項數則是p(62,1)+p(62,2)….+p(62,8)，那也已經是一個很天文的數字了，存儲這個字典就需要tb級的磁盤陣列，而且這種方法還有一個前提，就是能獲得目標賬戶的密碼md5值的情況下才可以。這種加密技術被廣泛的應用于unix系統(tǒng)中，這也是為什么unix系統(tǒng)比一般操作系統(tǒng)更為堅固一個重要原因。

　　算法描述

以下內容跟帖回復才能看到
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　　對md5算法簡要的敘述可以為：md5以512位分組來處理輸入的信息，且每一分組又被劃分為16個32位子分組，經過了一系列的處理后，算法的輸出由四個32位分組組成，將這四個32位分組級聯后將生成一個128位散列值。

　　在md5算法中，首先需要對信息進行填充，使其字節(jié)長度對512求余的結果等于448。因此，信息的字節(jié)長度（bits length）將被擴展至n*512+448，即n*64+56個字節(jié)（bytes），n為一個正整數。填充的方法如下，在信息的后面填充一個1和無數個0，直到滿足上面的條件時才停止用0對信息的填充。然后，在在這個結果后面附加一個以64位二進制表示的填充前信息長度。經過這兩步的處理，現在的信息字節(jié)長度=n*512+448+64=(n+1)*512，即長度恰好是512的整數倍。這樣做的原因是為滿足后面處理中對信息長度的要求。

　　md5中有四個32位被稱作鏈接變量（chaining variable）的整數參數，他們分別為：a=0x01234567，b=0x89abcdef，c=0xfedcba98，d=0x76543210。

　　當設置好這四個鏈接變量后，就開始進入算法的四輪循環(huán)運算。循環(huán)的次數是信息中512位信息分組的數目。

　　將上面四個鏈接變量復制到另外四個變量中：a到a，b到b，c到c，d到d。

　　主循環(huán)有四輪（md4只有三輪），每輪循環(huán)都很相似。第一輪進行16次操作。每次操作對a、b、c和d中的其中三個作一次非線性函數運算，然后將所得結果加上第四個變量，文本的一個子分組和一個常數。再將所得結果向右環(huán)移一個不定的數，并加上a、b、c或d中之一。最后用該結果取代a、b、c或d中之一。
以一下是每次操作中用到的四個非線性函數（每輪一個）。

　　　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))
　　　（&是與，|是或，~是非，^是異或）

　　這四個函數的說明：如果x、y和z的對應位是獨立和均勻的，那么結果的每一位也應是獨立和均勻的。
f是一個逐位運算的函數。即，如果x，那么y，否則z。函數h是逐位奇偶操作符。

　　假設mj表示消息的第j個子分組（從0到15），
　　<<　ff(a,b,c,d,mj,s,ti)　表示　a=b+((a+(f(b,c,d)+mj+ti)
　　<<　gg(a,b,c,d,mj,s,ti)　表示　a=b+((a+(g(b,c,d)+mj+ti)
　　<<　hh(a,b,c,d,mj,s,ti)　表示　a=b+((a+(h(b,c,d)+mj+ti)
　　<<　ii(a,b,c,d,mj,s,ti)　表示　a=b+((a+(i(b,c,d)+mj+ti)
　　<<　這四輪（64步）是：

　　第一輪

　　　ff(a,b,c,d,m0,7,0xd76aa478)
　　　ff(d,a,b,c,m1,12,0xe8c7b756)
　　　ff(c,d,a,b,m2,17,0x242070db)
　　　ff(b,c,d,a,m3,22,0xc1bdceee)
　　　ff(a,b,c,d,m4,7,0xf57c0faf)
　　　ff(d,a,b,c,m5,12,0x4787c62a)
　　　ff(c,d,a,b,m6,17,0xa8304613)
　　　ff(b,c,d,a,m7,22,0xfd469501)
　　　ff(a,b,c,d,m8,7,0x698098d8)
　　　ff(d,a,b,c,m9,12,0x8b44f7af)
　　　ff(c,d,a,b,m10,17,0xffff5bb1)
　　　ff(b,c,d,a,m11,22,0x895cd7be)
　　　ff(a,b,c,d,m12,7,0x6b901122)
　　　ff(d,a,b,c,m13,12,0xfd987193)
　　　ff(c,d,a,b,m14,17,0xa679438e)
　　　ff(b,c,d,a,m15,22,0x49b40821)

　　第二輪

　　　gg(a,b,c,d,m1,5,0xf61e2562)
　　　gg(d,a,b,c,m6,9,0xc040b340)
　　　gg(c,d,a,b,m11,14,0x265e5a51)
　　　gg(b,c,d,a,m0,20,0xe9b6c7aa)
　　　gg(a,b,c,d,m5,5,0xd62f105d)
　　　gg(d,a,b,c,m10,9,0x02441453)
　　　gg(c,d,a,b,m15,14,0xd8a1e681)
　　　gg(b,c,d,a,m4,20,0xe7d3fbc8)
　　　gg(a,b,c,d,m9,5,0x21e1cde6)
　　　gg(d,a,b,c,m14,9,0xc33707d6)
　　　gg(c,d,a,b,m3,14,0xf4d50d87)
　　　gg(b,c,d,a,m8,20,0x455a14ed)
　　　gg(a,b,c,d,m13,5,0xa9e3e905)
　　　gg(d,a,b,c,m2,9,0xfcefa3f8)
　　　gg(c,d,a,b,m7,14,0x676f02d9)
　　　gg(b,c,d,a,m12,20,0x8d2a4c8a)

　　第三輪

　　　hh(a,b,c,d,m5,4,0xfffa3942)
　　　hh(d,a,b,c,m8,11,0x8771f681)
　　　hh(c,d,a,b,m11,16,0x6d9d6122)
　　　hh(b,c,d,a,m14,23,0xfde5380c)
　　　hh(a,b,c,d,m1,4,0xa4beea44)
　　　hh(d,a,b,c,m4,11,0x4bdecfa9)
　　　hh(c,d,a,b,m7,16,0xf6bb4b60)
　　　hh(b,c,d,a,m10,23,0xbebfbc70)
　　　hh(a,b,c,d,m13,4,0x289b7ec6)
　　　hh(d,a,b,c,m0,11,0xeaa127fa)
　　　hh(c,d,a,b,m3,16,0xd4ef3085)
　　　hh(b,c,d,a,m6,23,0x04881d05)
　　　hh(a,b,c,d,m9,4,0xd9d4d039)
　　　hh(d,a,b,c,m12,11,0xe6db99e5)
　　　hh(c,d,a,b,m15,16,0x1fa27cf8)
　　　hh(b,c,d,a,m2,23,0xc4ac5665)

　　第四輪

　　　ii(a,b,c,d,m0,6,0xf4292244)
　　　ii(d,a,b,c,m7,10,0x432aff97)
　　　ii(c,d,a,b,m14,15,0xab9423a7)
　　　ii(b,c,d,a,m5,21,0xfc93a039)
　　　ii(a,b,c,d,m12,6,0x655b59c3)
　　　ii(d,a,b,c,m3,10,0x8f0ccc92)
　　　ii(c,d,a,b,m10,15,0xffeff47d)
　　　ii(b,c,d,a,m1,21,0x85845dd1)
　　　ii(a,b,c,d,m8,6,0x6fa87e4f)
　　　ii(d,a,b,c,m15,10,0xfe2ce6e0)
　　　ii(c,d,a,b,m6,15,0xa3014314)
　　　ii(b,c,d,a,m13,21,0x4e0811a1)
　　　ii(a,b,c,d,m4,6,0xf7537e82)
　　　ii(d,a,b,c,m11,10,0xbd3af235)
　　　ii(c,d,a,b,m2,15,0x2ad7d2bb)
　　　ii(b,c,d,a,m9,21,0xeb86d391)

　　常數ti可以如下選擇：

　　在第i步中，ti是4294967296*abs(sin(i))的整數部分，i的單位是弧度。(4294967296等于2的32次方)
所有這些完成之后，將a、b、c、d分別加上a、b、c、d。然后用下一分組數據繼續(xù)運行算法，最后的輸出是a、b、c和d的級聯。

　　當你按照我上面所說的方法實現md5算法以后，你可以用以下幾個信息對你做出來的程序作一個簡單的測試，看看程序有沒有錯誤。

　　　md5 ("") = d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
　　　md5 ("a") = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661
　　　md5 ("abc") = 900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72
　　　md5 ("message digest") = f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0
　　　md5 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b
　　　md5 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789") = d174ab98d277d9f5a5611c2c9f419d9f
　　　md5 ("12345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890") = 57edf4a22be3c955ac49da2e2107b67a

　　如果你用上面的信息分別對你做的md5算法實例做測試，最后得出的結論和標準答案完全一樣，那我就要在這里象你道一聲祝賀了。要知道，我的程序在第一次編譯成功的時候是沒有得出和上面相同的結果的。


　　MD5的安全性

　　md5相對md4所作的改進：

　　　1. 增加了第四輪；

　　　2. 每一步均有唯一的加法常數；

　　　3. 為減弱第二輪中函數g的對稱性從(x&y)|(x&z)|(y&z)變?yōu)?x&z)|(y&(~z))；

　　　4. 第一步加上了上一步的結果，這將引起更快的雪崩效應；

　　　5. 改變了第二輪和第三輪中訪問消息子分組的次序，使其更不相似；

　　　6. 近似優(yōu)化了每一輪中的循環(huán)左移位移量以實現更快的雪崩效應。各輪的位移量互不相同。
引用：[url]http://www.gameres.com/Articles/[/url] ... /Arithmetic/MD5.htm

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轉載于:https://blog.51cto.com/lovesunny/96554

總結

以上是生活随笔為你收集整理的md5加密算法的C(C++)代码实现的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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