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MD5算法怎么执行？

算法输入是一个字节串，每个字节是8个bit.
算法的执行分为以下几个步骤：

回帖（2）

谭怡宁

2019-10-22 16:09:36
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  • MD5算法的执行步骤
  • MD5算法的应用
  • MD5算法的工具



  MD5算法的执行步骤




  • 　　算法输入是一个字节串，每个字节是8个bit.
    　　算法的执行分为以下几个步骤：
    　　第一步，补位：
    　　MD5算法先对输入的数据进行补位，使得数据的长度(以byte为单位)对64求余的结果是56。
    　　即数据扩展至LEN=K*64+56个字节，K为整数。
    　　补位方法：补一个1，然后补0至满足上述要求。相当于补一个0x80的字节，再补值
    　　为0的字节。这一步里总共补充的字节数为0～63个。
    　　第二步，附加数据长度：
    　　用一个64位的整数表示数据的原始长度(以bit为单位)，将这个数字的8个字节按低位的在前，
    　　高位在后的顺序附加在补位后的数据后面。这时，数据被填补后的总长度为：
    　　LEN = K*64+56+8=(K+1)*64 Bytes。
    　　※注意那个64位整数是输入数据的原始长度而不是填充字节后的长度,我就在这里栽了跟头.
    　　第三步，初始化MD5参数：
    　　有四个32位整数变量 (A,B,C,D) 用来计算信息摘要，每一个变量被初始化成以下
    　　以十六进制数表示的数值，低位的字节在前面。
    　　word A: 01 23 45 67
    　　word B: 89 ab cd ef
    　　word C: fe dc ba 98
    　　word D: 76 54 32 10
    　　※注意低位的字节在前面指的是Little Endian平台上内存中字节的排列方式，
    　　而在程序中书写时，要写成：
    　　A=0x67452301
    　　B=0xefcdab89
    　　C=0x98badcfe
    　　D=0x10325476
    　　第四步，定义四个MD5基本的按位操作函数：
    　　X，Y，Z为32位整数。
    　　F(X,Y,Z) = (X and Y) or (not(X) and Z)
    　　G(X,Y,Z) = (X and Z) or (Y and not(Z))
    　　H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z
    　　I(X,Y,Z) = Y xor (X or not(Z))
    　　再定义四个分别用于四轮变换的函数。
    　　设Mj表示消息的第j个子分组（从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)
    　　第五步，对输入数据作变换：
    　　处理数据，N是总的字节数，以64个字节为一组，每组作一次循环，每次循环进行四轮操作。
    　　要变换的64个字节用16个32位的整数数组M[0 ...15]表示。而数组T[1 ... 64]表示一组常数，
    　　T为4294967296*abs(sin(i))的32位整数部分，i的单位是弧度,i的取值从1到64。
    　　具体过程如下：
    　　/* 设置主循环变量 */
    　　For i = 0 to N/16-1 do
    　　/*每循环一次，把数据原文存放在16个元素的数组X中. */
    　　For j = 0 to 15 do
    　　Set X[j] to M[i*16+j].
    　　end /结束对J的循环
    　　/* Save A as AA, B as BB, C as CC, and D as DD.
    　　*/
    　　AA = A
    　　BB = B
    　　CC = C
    　　DD = D
    　　/* 第1轮*/
    　　/* 以 [abcd k s i]表示如下操作
    　　a = b + ((a + F(b,c,d) + X[k] + T)
    　　/* Do the following 16 operations. */
    　　[ABCD  0  7  1]  [DABC  1 12  2]  [CDAB  2 17  3]  [BCDA  3 22  4]
    　　[ABCD  4  7  5]  [DABC  5 12  6]  [CDAB  6 17  7]  [BCDA  7 22  8]
    　　[ABCD  8  7  9]  [DABC  9 12 10]  [CDAB 10 17 11]  [BCDA 11 22 12]
    　　[ABCD 12  7 13]  [DABC 13 12 14]  [CDAB 14 17 15]  [BCDA 15 22 16]
    　　/* 第2轮* */
    　　/* 以 [abcd k s i]表示如下操作
    　　a = b + ((a + G(b,c,d) + X[k] + T)
    　　/* Do the following 16 operations. */
    　　[ABCD  1  5 17]  [DABC  6  9 18]  [CDAB 11 14 19]  [BCDA  0 20 20]
    　　[ABCD  5  5 21]  [DABC 10  9 22]  [CDAB 15 14 23]  [BCDA  4 20 24]
    　　[ABCD  9  5 25]  [DABC 14  9 26]  [CDAB  3 14 27]  [BCDA  8 20 28]
    　　[ABCD 13  5 29]  [DABC  2  9 30]  [CDAB  7 14 31]  [BCDA 12 20 32]
    　　/* 第3轮*/
    　　/* 以 [abcd k s i]表示如下操作
    　　a = b + ((a + H(b,c,d) + X[k] + T)
    　　/* Do the following 16 operations. */
    　　[ABCD  5  4 33]  [DABC  8 11 34]  [CDAB 11 16 35]  [BCDA 14 23 36]
    　　[ABCD  1  4 37]  [DABC  4 11 38]  [CDAB  7 16 39]  [BCDA 10 23 40]
    　　[ABCD 13  4 41]  [DABC  0 11 42]  [CDAB  3 16 43]  [BCDA  6 23 44]
    　　[ABCD  9  4 45]  [DABC 12 11 46]  [CDAB 15 16 47]  [BCDA  2 23 48]
    　　/* 第4轮*/
    　　/* 以 [abcd k s i]表示如下操作
    　　a = b + ((a + I(b,c,d) + X[k] + T)
    　　/* Do the following 16 operations. */
    　　[ABCD  0  6 49]  [DABC  7 10 50]  [CDAB 14 15 51]  [BCDA  5 21 52]
    　　[ABCD 12  6 53]  [DABC  3 10 54]  [CDAB 10 15 55]  [BCDA  1 21 56]
    　　[ABCD  8  6 57]  [DABC 15 10 58]  [CDAB  6 15 59]  [BCDA 13 21 60]
    　　[ABCD  4  6 61]  [DABC 11 10 62]  [CDAB  2 15 63]  [BCDA  9 21 64]
    　　/* 然后进行如下操作 */
    　　A = A + AA
    　　B = B + BB
    　　C = C + CC
    　　D = D + DD
    　　Next i /* 结束对I的循环*/
    　　第六步，输出结果。
    　　A，B，C，D连续存放，共16个字节，128位。按十六进制依次输出这个16个字节。
    　　最后，用程序语言实现算法后，可以输入以下几个信息对程序作一个简单的测试，
    　　看看程序有没有错误。
    　　MD5 ("") = d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
    　　MD5 ("a") = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661
    　　MD5 ("abc") = 900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72
    　　MD5 ("message digest") = f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0
    　　MD5 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b
    　　MD5 ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789") =
    　　d174ab98d277d9f5a5611c2c9f419d9f
    　　MD5 ("123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789
    　　01234567890") = 57edf4a22be3c955ac49da2e2107b67a
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张丽华

2019-10-22 16:09:46
MD5算法的应用



  • 　　MD5的典型应用是对一段信息（Message）产生信息摘要（Message-Digest），以防止被篡改。比如，在UNIX下有很多软件在下载的时候都有一个文件名相同，文件扩展名为.md5的文件，在这个文件中通常只有一行文本，大致结构如：
    　　MD5 (tanajiya.tar.gz) = 0ca175b9c0f726a831d895e269332461
    　　这就是tanajiya.tar.gz文件的数字签名。MD5将整个文件当作一个大文本信息， 通过其不可逆的字符串变换算法，产生了这个唯一的MD5信息摘要。如果在以后传播这个文件的过程中，无论文件的内容发生了任何形式的改变（包括人为修改或 者下载过程中线路不稳定引起的传输错误等），只要你对这个文件重新计算MD5时就会发现信息摘要不相同，由此可以确定你得到的只是一个不正确的文件。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也常常在某些软件下载站点的软件信息中看到其MD5值，它的作用就在于我们可以在下载该软件后，对下载回来的文件用专门的软件（如Windows MD5 Check等）做一次MD5校验，以确保我们获得的文件与该站点提供的文件为同一文件。利用MD5算法来进行文件校验的方案被大量应用到软件下载站、论坛数据库、系统文件、安全等方面。
    　　MD5还广泛用于操作系统 的登陆认证上，如Unix、各类BSD系统 登 录密码、数字签名等诸多方面。如在UNIX系统中用户的密码是以MD5（或其它类似的算法）经Hash运算后存储在文件系统中。当用户登录的时候，系统把用 户输入的密码进行MD5 Hash运算，然后再去和保存在文件系统中的MD5值进行比较，进而确定输入的密码是否正确。通过这样的步骤，系统在并不知道用户密码的明码的情况下就可 以确定用户登录系统的合法性。这可以避免用户的密码被具有系统管理员权限的用户知道。



  MD5算法的工具
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