MD5加密原理Word文档格式.docx

1、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

2、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

3、示消息的第j个子分组（从0到15），s表示循环左移s位，则四种操作为： FF（a,b,c,d,Mj,s,ti）表示a=b+（a+（F（b,c,d）+Mj+ti）s） 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M0 .15表

4、示。而数组T1 . 64表示一组常数， Ti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 doSet Xj to Mi*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 = ABB = BCC = CDD = D /* 第1轮*/* 以 abcd k s i表示如下操作a = b

5、+ （a + F（b,c,d） + Xk + Ti） s）. */* Do the following 16 operations. */ABCD 0 7 1 DABC 1 12 2 CDAB 2 17 3 BCDA 3 22 4ABCD 4 7 5 DABC 5 12 6 CDAB 6 17 7 BCDA 7 22 8ABCD 8 7 9 DABC 9 12 10 CDAB 10 17 11 BCDA 11 22 12ABCD 12 7 13 DABC 13 12 14 CDAB 14 17 15 BCDA 15 22 16/* 第2轮* */a = b + （a + G（b,c,d） +

6、Xk + Ti） ABCD 1 5 17 DABC 6 9 18 CDAB 11 14 19 BCDA 0 20 20ABCD 5 5 21 DABC 10 9 22 CDAB 15 14 23 BCDA 4 20 24ABCD 9 5 25 DABC 14 9 26 CDAB 3 14 27 BCDA 8 20 28ABCD 13 5 29 DABC 2 9 30 CDAB 7 14 31 BCDA 12 20 32/* 第3轮*/a = b + （a + H（b,c,d） + Xk + Ti） ABCD 5 4 33 DABC 8 11 34 CDAB 11 16 35 BCDA 14 2

7、3 36ABCD 1 4 37 DABC 4 11 38 CDAB 7 16 39 BCDA 10 23 40ABCD 13 4 41 DABC 0 11 42 CDAB 3 16 43 BCDA 6 23 44ABCD 9 4 45 DABC 12 11 46 CDAB 15 16 47 BCDA 2 23 48/* 第4轮*/a = b + （a + I（b,c,d） + Xk + Ti） ABCD 0 6 49 DABC 7 10 50 CDAB 14 15 51 BCDA 5 21 52ABCD 12 6 53 DABC 3 10 54 CDAB 10 15 55 BCDA 1 21

8、56ABCD 8 6 57 DABC 15 10 58 CDAB 6 15 59 BCDA 13 21 60ABCD 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 + AAB = B + BBC = C + CCD = 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 （） = d41d8cd98f00b204

9、e9800998ecf8427ea） = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661abc） = 900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72message digest） = f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0abcdefghijklmnopqrstuvwxyz） = c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13bABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789） =d174ab98d277d9f5a5611c2c9f419d9

10、f MD5 （12345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890） = 57edf4a22be3c955ac49da2e2107b67aMD5算法之C#程序MD5算法比较特别，最适合用汇编语言来写，好多高级语言对之无能无力或效率极低。比如我最开始尝试用Python和Euphoria编写，发现不太容易。相比而言，C#作为C家簇中新兴的一门.net语言，功能比较全面。花了一晚上的工夫终于用C#最先实现了MD5。主要是由于对算法的一些细节不太注意，结果输出总是不对，调试了好长时间。code/

11、源文件：md5.cs/ MD5 Alogrithm/ by rufi 2004.6.20 using System;using System.Collections;using System.IO;public class MD5 /static state variables private static UInt32 A; private static UInt32 B; private static UInt32 C; private static UInt32 D; /number of bits to rotate in tranforming private const int S

12、11 = 7; private const int S12 = 12; private const int S13 = 17; private const int S14 = 22; private const int S21 = 5; private const int S22 = 9; private const int S23 = 14; private const int S24 = 20; private const int S31 = 4; private const int S32 = 11; private const int S33 = 16; private const i

13、nt S34 = 23; private const int S41 = 6; private const int S42 = 10; private const int S43 = 15; private const int S44 = 21; /* F, G, H and I are basic MD5 functions. * 四个非线性函数: * * F（X,Y,Z） =（X&Y）|（X）&Z） * G（X,Y,Z） =（X&Z）|（Y&（Z） * H（X,Y,Z） =XYZ * I（X,Y,Z）=Y（X|（Z） * （&与，|或，非，异或） */ private static UIn

14、t32 F（UInt32 x,UInt32 y,UInt32 z） return （x&y）|（x）&z）; private static UInt32 G（UInt32 x,UInt32 y,UInt32 z）z）|（y&（z）; private static UInt32 H（UInt32 x,UInt32 y,UInt32 z） return xyz; private static UInt32 I（UInt32 x,UInt32 y,UInt32 z） return y（x|（z）; /* FF, GG, HH, and II transformations for rounds 1,

15、 2, 3, and 4. * Rotation is separate from addition to prevent recomputation. private static void FF（ref UInt32 a,UInt32 b,UInt32 c,UInt32 d,UInt32 mj,int s,UInt32 ti） a = a + F（b,c,d） + mj + ti; a = a （32-s）; a += b; private static void GG（ref UInt32 a,UInt32 b,UInt32 c,UInt32 d,UInt32 mj,int s,UInt

16、32 ti） a = a + G（b,c,d） + mj + ti; private static void HH（ref UInt32 a,UInt32 b,UInt32 c,UInt32 d,UInt32 mj,int s,UInt32 ti） a = a + H（b,c,d） + mj + ti; private static void II（ref UInt32 a,UInt32 b,UInt32 c,UInt32 d,UInt32 mj,int s,UInt32 ti） a = a + I（b,c,d） + mj + ti; private static void MD5_Init（

17、） A=0x67452301; /in memory, this is 0x01234567 B=0xefcdab89; /in memory, this is 0x89abcdef C=0x98badcfe; /in memory, this is 0xfedcba98 D=0x10325476; /in memory, this is 0x76543210 private static UInt32 MD5_Append（byte input） int zeros=0; int ones =1; int size=0; int n = input.Length; int m = n%64;

18、 if（ m 56 ） zeros = 55-m; size=n-m+64; else if （m=56） zeros = 0; ones = 0; size=n+8; else zeros = 63-m+56; size=n+64-m+64; ArrayList bs = new ArrayList（input）; if（ones=1） bs.Add（ （byte）0x80 ）; / 0x80 = $10000000 for（int i=0;i8）& byte h3=（byte）（N16）& byte h4=（byte）（N24）& byte h5=（byte）（N32）& byte h6=

19、（byte）（N40）& byte h7=（byte）（N48）& byte h8=（byte）（N56）; bs.Add（h1）; bs.Add（h2）; bs.Add（h3）; bs.Add（h4）; bs.Add（h5）; bs.Add（h6）; bs.Add（h7）; bs.Add（h8）; byte ts=（byte）bs.ToArray（typeof（byte）; /* Decodes input （byte） into output （UInt32）. Assumes len is * a multiple of 4. UInt32 output = new UInt32size

20、/4; for（Int64 i=0,j=0;size;j+,i+=4） outputj=（UInt32）（tsi | tsi+18 | tsi+216 | tsi+324）; return output; private static UInt32 MD5_Trasform（UInt32 x） UInt32 a,b,c,d; for（int k=0;kx.Length;k+=16） a=A; b=B; c=C; d=D; /* Round 1 */ FF （ref a, b, c, d, xk+ 0, S11, 0xd76aa478）; /* 1 */ FF （ref d, a, b, c,

21、xk+ 1, S12, 0xe8c7b756）; /* 2 */ FF （ref c, d, a, b, xk+ 2, S13, 0x242070db）; /* 3 */ FF （ref b, c, d, a, xk+ 3, S14, 0xc1bdceee）; /* 4 */ FF （ref a, b, c, d, xk+ 4, S11, 0xf57c0faf）; /* 5 */ FF （ref d, a, b, c, xk+ 5, S12, 0x4787c62a）; /* 6 */ FF （ref c, d, a, b, xk+ 6, S13, 0xa8304613）; /* 7 */ FF

22、 （ref b, c, d, a, xk+ 7, S14, 0xfd469501）; /* 8 */ FF （ref a, b, c, d, xk+ 8, S11, 0x698098d8）; /* 9 */ FF （ref d, a, b, c, xk+ 9, S12, 0x8b44f7af）; /* 10 */ FF （ref c, d, a, b, xk+10, S13, 0xffff5bb1）; /* 11 */ FF （ref b, c, d, a, xk+11, S14, 0x895cd7be）; /* 12 */ FF （ref a, b, c, d, xk+12, S11, 0x

23、6b901122）; /* 13 */ FF （ref d, a, b, c, xk+13, S12, 0xfd987193）; /* 14 */ FF （ref c, d, a, b, xk+14, S13, 0xa679438e）; /* 15 */ FF （ref b, c, d, a, xk+15, S14, 0x49b40821）; /* 16 */ /* Round 2 */ GG （ref a, b, c, d, xk+ 1, S21, 0xf61e2562）; /* 17 */ GG （ref d, a, b, c, xk+ 6, S22, 0xc040b340）; /* 18

24、 */ GG （ref c, d, a, b, xk+11, S23, 0x265e5a51）; /* 19 */ GG （ref b, c, d, a, xk+ 0, S24, 0xe9b6c7aa）; /* 20 */ GG （ref a, b, c, d, xk+ 5, S21, 0xd62f105d）; /* 21 */ GG （ref d, a, b, c, xk+10, S22, 0x2441453）; /* 22 */ GG （ref c, d, a, b, xk+15, S23, 0xd8a1e681）; /* 23 */ GG （ref b, c, d, a, xk+ 4,

25、S24, 0xe7d3fbc8）; /* 24 */ GG （ref a, b, c, d, xk+ 9, S21, 0x21e1cde6）; /* 25 */ GG （ref d, a, b, c, xk+14, S22, 0xc33707d6）; /* 26 */ GG （ref c, d, a, b, xk+ 3, S23, 0xf4d50d87）; /* 27 */ GG （ref b, c, d, a, xk+ 8, S24, 0x455a14ed）; /* 28 */ GG （ref a, b, c, d, xk+13, S21, 0xa9e3e905）; /* 29 */ GG （ref d, a, b, c, xk+ 2, S22, 0xfcefa3f8）; /* 30 */ GG （ref c, d, a, b, xk+ 7, S23, 0x676f02d9）; /* 31 */ GG （ref b, c, d, a,