Hash算法MD5 实验报告.docx
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Hash算法MD5实验报告
哈尔滨工程大学
实验报告
实验名称：
Hash算法MD5
班级：
学号：
姓名：
实验时间：
2014年6月
成绩：
指导教师：
实验室名称：
哈尔滨工程大学实验室与资产管理处制
一、实验名称
Hash算法ＭＤ５
二、实验目的
通过实际编程了解MD5算法的加密和解密过程，加深对Hash算法的认识。
三、实验环境（实验所使用的器件、仪器设备名称及规格）
运行Windows或Linux操作系统的PC机，具有gcc（Linux）、VC（Windows）等C语言编译环境。
四、任务及其要求
（1）利用自己所编的MD5程序对一个文件进行处理，计算它的Hash值，提交程
序代程和运算结果。
（2）微软的系统软件都有MD5验证，尝试查找软件的MD5值。
同时，在Windows
操作系统中，通过开始→运行→sigverif命令，利用数字签名查找验证非Windows的系
统软件。
__
五、实验设计（包括原理图、真值表、分析及简化过程、卡诺图、源代码等）
在MD5算法中，首先需要对信息进行填充，使其字节长度与448模512同余，即信息的字节长度扩展至n*512+448，n为一个正整数。
填充的方法如下：
在信息的后面填充第一位为1，其余各位均为0，直到满足上面的条件时才停止用0对信息填充。
然后，再在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前信息长度。
经过这两步的处理，现在的信息字节长度为n*512+448=（n+1）*512，即长度恰好是512的整数倍，这样做的目的是为满足后面处理中后面处理中对信息长度的要求。
n个分组中第q个分组表示为Yq。
MD5中有A、B、C、D，4个32位被称作链接变量的整数参数，它们的初始值分别为：
A=01234567B=89abcdef,C=fedcba98，D=76543210
当设置好这个4个链接变量后，就开始进入算法的4轮循环运算。
循环的次数是信息中512位信息分组数目。
首先将上面4个链接变量复制到另外4个变量中A到AA，B到BB，C到CC，D到DD，以备后面进行处理。
然后进入主循环，主循环有4轮，每轮循环都很相似。
第1轮进行16次操作，每次操作对A、B、C和D中的其中3个作一次非线性函数运算，然后将所得结果加上第4个变量，文本的一个子分组和一个常数。
再将所得结果向左循环移S位，并加上A、B、C或D其中
之一。
最后用该结果取代A、B、C或D其中之一。
以下是每次操作中用到的4个非线性函数（每轮一个）。
F（B,C,D）=（B∧C）∨__________（B∧D）（此处需修改）
G（B,C,D）=（B∧D）∨（C∧D）
H（B,C,D）=B⊕C⊕D
I（B,C,D）=C⊕（B∨D）
（注：
∧是与，∨是或，是非，⊕是异或。
）
2
下面为每一轮16步操作中的4次操作，16步操作按照一定次序顺序进行。
FF（A,B,C,D,M[j],S,T[i]）表示A=B+（A+（F（B,C,D）+M[j]+T[i]）<<GG（A,B,C,D,M[j],S,T[i]）表示A=B+（A+（G（G,C,D）+M[j]+T[i]）<<HH（A,B,C,D,M[j],S,T[i]）表示A=B+（A+（H（B,C,D）+M[j]+T[i]）<<II（A,B,C,D,M[j],S,T[i]）表示A=B+（A+（I（B,C,D）+M[j]+T[i]）<<（注：
“+”定义为mod232的模运算。
）
M[j]表示在第q个512位数据块中的第j个32位子分组，0≤j≤15。
常数T[i]可以有如下选择，在第i步中，T[i]是4294967296*abs（sin（i））的整数部分（注：
4294967296=232。
），i的单位是弧度。
其中，T[i]是32位的随机数源，它消除了输入数据中任何规律性的特征。
表1-4说明了四轮主循环中每轮16步操作的具体步骤。
所有这些完成之后，将A、B、C、D分别加上AA、BB、CC、DD。
然后用下一分组
数据继续运行算法，最后的输出是A、B、C和D的级联。
#include
#include
#include
#include
typedefunsignedchar*POINTER;
typedefunsignedshortintUINT2;
typedefunsignedlongintUINT4;
typedefstruct
{
UINT4state[4];
UINT4count[2];
unsignedcharbuffer[64];
}MD5_CTX;
voidMD5Init（MD5_CTX*）;
voidMD5Update（MD5_CTX*,unsignedchar*,unsignedint）;
voidMD5Final（unsignedchar[16],MD5_CTX*）;
#defineS117
#defineS1212
#defineS1317
#defineS1422
#defineS215
#defineS229
#defineS2314
#defineS2420
#defineS314
#defineS3211
#defineS3316
#defineS3423
#defineS416
#defineS4210
#defineS4315
#defineS4421
staticunsignedcharPADDING[64]={
0x80,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
};
#defineF（x,y,z）（（（x）&（y））|（（~x）&（z）））
#defineG（x,y,z）（（（x）&（z））|（（y）&（~z）））
#defineH（x,y,z）（（x）^（y）^（z））
#defineI（x,y,z）（（y）^（（x）|（~z）））
#defineROTATE_LEFT（x,n）（（（x）<<（n））|（（x）>>（32-（n））））
#defineFF（a,b,c,d,x,s,ac）{（a）+=F（（b）,（c）,（d））+（x）+（UINT4）（ac）;（a）=ROTATE_LEFT（（a）,（s））;（a）+=（b）;}
#defineGG（a,b,c,d,x,s,ac）{（a）+=G（（b）,（c）,（d））+（x）+（UINT4）（ac）;（a）=ROTATE_LEFT（（a）,（s））;（a）+=（b）;}
#defineHH（a,b,c,d,x,s,ac）{（a）+=H（（b）,（c）,（d））+（x）+（UINT4）（ac）;（a）=ROTATE_LEFT（（a）,（s））;（a）+=（b）;}
#defineII（a,b,c,d,x,s,ac）{（a）+=I（（b）,（c）,（d））+（x）+（UINT4）（ac）;（a）=ROTATE_LEFT（（a）,（s））;（a）+=（b）;}
inlinevoidEncode（unsignedchar*output,UINT4*input,unsignedintlen）
{
unsignedinti,j;
for（i=0,j=0;joutput[j]=（unsignedchar）（input[i]&0xff）;
output[j+1]=（unsignedchar）（（input[i]>>8）&0xff）;
output[j+2]=（unsignedchar）（（input[i]>>16）&0xff）;
output[j+3]=（unsignedchar）（（input[i]>>24）&0xff）;
}
}
inlinevoidDecode（UINT4*output,unsignedchar*input,unsignedintlen）
{
unsignedinti,j;
for（i=0,j=0;joutput[i]=（（UINT4）input[j]）|（（（UINT4）input[j+1]）<<8）|
（（（UINT4）input[j+2]）<<16）|（（（UINT4）input[j+3]）<<24）;
}
inlinevoidMD5Transform（UINT4state[4],unsignedcharblock[64]）
{
UINT4a=state[0],b=state[1],c=state[2],d=state[3],x[16];
Decode（x,block,64）;
FF（a,b,c,d,x[0],S11,0xd76aa478）;/*1*/
FF（d,a,b,c,x[1],S12,0xe8c7b756）;/*2*/
FF（c,d,a,b,x[2],S13,0x242070db）;/*3*/
FF（b,c,d,a,x[3],S14,0xc1bdceee）;/*4*/
FF（a,b,c,d,x[4],S11,0xf57c0faf）;/*5*/
FF（d,a,b,c,x[5],S12,0x4787c62a）;/*6*/
FF（c,d,a,b,x[6],S13,0xa8304613）;/*7*/
FF（b,c,d,a,x[7],S14,0xfd469501）;/*8*/
FF（a,b,c,d,x[8],S11,0x698098d8）;/*9*/
FF（d,a,b,c,x[9],S12,0x8b44f7af）;/*10*/
FF（c,d,a,b,x[10],S13,0xffff5bb1）;/*11*/
FF（b,c,d,a,x[11],S14,0x895cd7be）;/*12*/
FF（a,b,c,d,x[12],S11,0x6b901122）;/*13*/
FF（d,a,b,c,x[13],S12,0xfd987193）;/*14*/
FF（c,d,a,b,x[14],S13,0xa679438e）;/*15*/
FF（b,c,d,a,x[15],S14,0x49b40821）;/*16*/
GG（a,b,c,d,x[1],S21,0xf61e2562）;/*17*/
GG（d,a,b,c,x[6],S22,0xc040b340）;/*18*/
GG（c,d,a,b,x[11],S23,0x265e5a51）;/*19*/
GG（b,c,d,a,x[0],S24,0xe9b6c7aa）;/*20*/
GG（a,b,c,d,x[5],S21,0xd62f105d）;/*21*/
GG（d,a,b,c,x[10],S22,0x2441453）;/*22*/
GG（c,d,a,b,x[15],S23,0xd8a1e681）;/*23*/
GG（b,c,d,a,x[4],S24,0xe7d3fbc8）;/*24*/
GG（a,b,c,d,x[9],S21,0x21e1cde6）;/*25*/
GG（d,a,b,c,x[14],S22,0xc33707d6）;/*26*/
GG（c,d,a,b,x[3],S23,0xf4d50d87）;/*27*/
GG（b,c,d,a,x[8],S24,0x455a14ed）;/*28*/
GG（a,b,c,d,x[13],S21,0xa9e3e905）;/*29*/
GG（d,a,b,c,x[2],S22,0xfcefa3f8）;/*30*/
GG（c,d,a,b,x[7],S23,0x676f02d9）;/*31*/
GG（b,c,d,a,x[12],S24,0x8d2a4c8a）;/*32*/
HH（a,b,c,d,x[5],S31,0xfffa3942）;/*33*/
HH（d,a,b,c,x[8],S32,0x8771f681）;/*34*/
HH（c,d,a,b,x[11],S33,0x6d9d6122）;/*35*/
HH（b,c,d,a,x[14],S34,0xfde5380c）;/*36*/
HH（a,b,c,d,x[1],S31,0xa4beea44）;/*37*/
HH（d,a,b,c,x[4],S32,0x4bdecfa9）;/*38*/
HH（c,d,a,b,x[7],S33,0xf6bb4b60）;/*39*/
HH（b,c,d,a,x[10],S34,0xbebfbc70）;/*40*/
HH（a,b,c,d,x[13],S31,0x289b7ec6）;/*41*/
HH（d,a,b,c,x[0],S32,0xeaa127fa）;/*42*/
HH（c,d,a,b,x[3],S33,0xd4ef3085）;/*43*/
HH（b,c,d,a,x[6],S34,0x4881d05）;/*44*/
HH（a,b,c,d,x[9],S31,0xd9d4d039）;/*45*/
HH（d,a,b,c,x[12],S32,0xe6db99e5）;/*46*/
HH（c,d,a,b,x[15],S33,0x1fa27cf8）;/*47*/
HH（b,c,d,a,x[2],S34,0xc4ac5665）;/*48*/
II（a,b,c,d,x[0],S41,0xf4292244）;/*49*/
II（d,a,b,c,x[7],S42,0x432aff97）;/*50*/
II（c,d,a,b,x[14],S43,0xab9423a7）;/*51*/
II（b,c,d,a,x[5],S44,0xfc93a039）;/*52*/
II（a,b,c,d,x[12],S41,0x655b59c3）;/*53*/
II（d,a,b,c,x[3],S42,0x8f0ccc92）;/*54*/
II（c,d,a,b,x[10],S43,0xffeff47d）;/*55*/
II（b,c,d,a,x[1],S44,0x85845dd1）;/*56*/
II（a,b,c,d,x[8],S41,0x6fa87e4f）;/*57*/
II（d,a,b,c,x[15],S42,0xfe2ce6e0）;/*58*/
II（c,d,a,b,x[6],S43,0xa3014314）;/*59*/
II（b,c,d,a,x[13],S44,0x4e0811a1）;/*60*/
II（a,b,c,d,x[4],S41,0xf7537e82）;/*61*/
II（d,a,b,c,x[11],S42,0xbd3af235）;/*62*/
II（c,d,a,b,x[2],S43,0x2ad7d2bb）;/*63*/
II（b,c,d,a,x[9],S44,0xeb86d391）;/*64*/
state[0]+=a;
state[1]+=b;
state[2]+=c;
state[3]+=d;
memset（（POINTER）x,0,sizeof（x））;
}
inlinevoidMD5Init（MD5_CTX*context）
{
context->count[0]=context->count[1]=0;
context->state[0]=0x67452301;
context->state[1]=0xefcdab89;
context->state[2]=0x98badcfe;
context->state[3]=0x10325476;
}
inlinevoidMD5Update（MD5_CTX*context,unsignedchar*input,unsignedintinputLen）
{
unsignedinti,index,partLen;
index=（unsignedint）（（context->count[0]>>3）&0x3F）;
if（（context->count[0]+=（（UINT4）inputLen<<3））
<（（UINT4）inputLen<<3））
context->count[1]++;
context->count[1]+=（（UINT4）inputLen>>29）;
partLen=64-index;
if（inputLen>=partLen）{
memcpy（（POINTER）&context->buffer[index],（POINTER）input,partLen）;
MD5Transform（context->state,context->buffer）;
for（i=partLen;i+63MD5Transform（context->state,&input[i]）;
index=0;
}
else
i=0;
memcpy（（POINTER）&context->buffer[index],（POINTER）&input[i],inputLen-i）;
}
inlinevoidMD5Final（unsignedchardigest[16],MD5_CTX*context）
{
unsignedcharbits[8];
unsignedintindex,padLen;
Encode（bits,context->count,8）;
index=（unsignedint）（（context->count[0]>>3）&0x3f）;
padLen=（index<56）?
（56-index）:
（120-index）;
MD5Update（context,PADDING,padLen）;
MD5Update（context,bits,8）;
Encode（digest,context->state,16）;
memset（（POINTER）context,0,sizeof（*context））;
}
voidMD5Digest（char*pszInput,unsignedlongnInputSize,char*pszOutPut）
{
MD5_CTXcontext;
unsignedintlen=strlen（pszInput）;
MD5Init（&context）;
MD5Update（&context,（unsignedchar*）pszInput,len）;
MD5Final（（unsignedchar*）pszOutPut,&context）;
}
Intmain（）
{charszDigest[16];
charencrypt[200];
printf（"请输入要计算MD5值的字符串:
"）;
gets（encrypt）;
printf（"\n加密结果:
"）;
MD5Digest（encrypt,strlen（encrypt）,szDigest）;
inti;
for（i=0;i<16;i++）printf（"%02X",（unsignedchar）szDigest[i]）;
getchar（）;
}
六、实验步骤
1．算法分析
在光盘中附加了有关MD5算
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