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MD5详解（校验文件完整性）
2022-08-02 11:55:00 【IT小生lkc】
目录
一：用途
- 1.校验文件完整性
- 2.存储密码改为存储md5，就算得到md5也无法知道密码（但是单纯密码的话，还是存在固定md5，这个时候我们应该给md5加盐）
加盐：就是在密码后边随机加随机数，然后将随机数存储，每次输入密码后边再加上随机数填充计算MD5
- 3.无法破解原始数据，因为md5是不可逆的
二：特性
- 1.输入任意长度的信息，经过处理，输出为128位的信息（数字指纹）
- 2.从原数据计算出MD5值很容易(容易计算)
- 3.让密文中的每一位受明文中的许多位的影响；
- 4.就是将密文与密钥之间的统计关系变得尽可能复杂，使得对手即使获取了关于密文的一些统计特性，也无法推测密钥。有损加密的过程，根据128位的输出结果不可能反推出输入的信息（不可逆）
- 5.无论密钥或明文的任何细微变化都应当引起密文的剧烈改变。输入中的一位发生变化，HASH值中将有至少一半发生变化。想找到两个不同的数据，使它们具有相同的MD5值，是非常困难的（强抗碰撞）
- 6.寻找任何的(M1,M2),使H(M1)=H(M2)在计算上不可行，防范生日攻击。
- 7.不同的输入得到的不同的结果（唯一性）
三：概念
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。MD5由美国密码学家罗纳德·李维斯特（Ronald Linn Rivest）设计，于1992年公开，用以取代MD4算法。这套算法的程序在 RFC 1321 标准中被加以规范。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。
四：算法
1.附加填充位
填充一个‘1’和若干个‘0’使其长度模512与448同余，然后再将消息的真实长度以64bit表示附加在填充结果后面，从而使得消息长度恰好为512bit的整数倍。
2.分组，记录信息长度
将该填充过的消息分成L组，每组有512位，即一个64字节的组，再将每组表示为16个32位（4字节）。如果输入信息的长度(bit)对512求余的结果不等于448，就需要填充使得对512求余的结果等于448。填充的方法是填充一个1和n个0。填充完后，信息的长度就为N*512+448(bit)；用64位来存储填充前信息长度。这64位加在第一步结果的后面，这样信息长度就变为N*512+448+64=(N+1)*512位。
3.缓冲区初始化
MD5中有A、B、C、D 4个32为寄存器，最开始存放4个固定的32位的整数参数，即初始链接变量，这些参数用于第1轮运算。
A=0x12345678，B=0x89ABCDEF，C=0xFEDCBA98，D=0x76543210
4.四轮循环运算
循环的次数是分组的个数（N+1）
五：代码
/**
* @file md5.c
* @brief 计算md5
* @details
* @mainpage
* @author it小生lkc
* @email
* @version
* @date 2022-7-31
* @license
*/
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include <memory.h>
#include "md5.h"
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
unsigned char PADDING[] = { 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 };
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* Private functions ---------------------------------------------------------*/
static void MD5Transform(unsigned int state[4], unsigned char block[64]);
static void MD5Encode(unsigned char *output, unsigned int *input, unsigned int len);
static void MD5Decode(unsigned int *output, unsigned char *input, unsigned int len);
static void MD5Encode(unsigned char *output, unsigned int *input, unsigned int len)
{
unsigned int i = 0, j = 0;
while (j < len)
{
output[j] = input[i] & 0xFF;
output[j + 1] = (input[i] >> 8) & 0xFF;
output[j + 2] = (input[i] >> 16) & 0xFF;
output[j + 3] = (input[i] >> 24) & 0xFF;
i++;
j += 4;
}
}
static void MD5Decode(unsigned int *output, unsigned char *input, unsigned int len)
{
unsigned int i = 0, j = 0;
while (j < len)
{
output[i] = (input[j]) | (input[j + 1] << 8) | (input[j + 2] << 16) | (input[j + 3] << 24);
i++;
j += 4;
}
}
static void MD5Transform(unsigned int state[4], unsigned char block[64])
{
unsigned int a = state[0];
unsigned int b = state[1];
unsigned int c = state[2];
unsigned int d = state[3];
unsigned int x[64];
MD5Decode(x, block, 64);
/* Round 1 */
FF(a, b, c, d, x[0], 7, 0xd76aa478); /* 1 */
FF(d, a, b, c, x[1], 12, 0xe8c7b756); /* 2 */
FF(c, d, a, b, x[2], 17, 0x242070db); /* 3 */
FF(b, c, d, a, x[3], 22, 0xc1bdceee); /* 4 */
FF(a, b, c, d, x[4], 7, 0xf57c0faf); /* 5 */
FF(d, a, b, c, x[5], 12, 0x4787c62a); /* 6 */
FF(c, d, a, b, x[6], 17, 0xa8304613); /* 7 */
FF(b, c, d, a, x[7], 22, 0xfd469501); /* 8 */
FF(a, b, c, d, x[8], 7, 0x698098d8); /* 9 */
FF(d, a, b, c, x[9], 12, 0x8b44f7af); /* 10 */
FF(c, d, a, b, x[10], 17, 0xffff5bb1); /* 11 */
FF(b, c, d, a, x[11], 22, 0x895cd7be); /* 12 */
FF(a, b, c, d, x[12], 7, 0x6b901122); /* 13 */
FF(d, a, b, c, x[13], 12, 0xfd987193); /* 14 */
FF(c, d, a, b, x[14], 17, 0xa679438e); /* 15 */
FF(b, c, d, a, x[15], 22, 0x49b40821); /* 16 */
/* Round 2 */
GG(a, b, c, d, x[1], 5, 0xf61e2562); /* 17 */
GG(d, a, b, c, x[6], 9, 0xc040b340); /* 18 */
GG(c, d, a, b, x[11], 14, 0x265e5a51); /* 19 */
GG(b, c, d, a, x[0], 20, 0xe9b6c7aa); /* 20 */
GG(a, b, c, d, x[5], 5, 0xd62f105d); /* 21 */
GG(d, a, b, c, x[10], 9, 0x2441453); /* 22 */
GG(c, d, a, b, x[15], 14, 0xd8a1e681); /* 23 */
GG(b, c, d, a, x[4], 20, 0xe7d3fbc8); /* 24 */
GG(a, b, c, d, x[9], 5, 0x21e1cde6); /* 25 */
GG(d, a, b, c, x[14], 9, 0xc33707d6); /* 26 */
GG(c, d, a, b, x[3], 14, 0xf4d50d87); /* 27 */
GG(b, c, d, a, x[8], 20, 0x455a14ed); /* 28 */
GG(a, b, c, d, x[13], 5, 0xa9e3e905); /* 29 */
GG(d, a, b, c, x[2], 9, 0xfcefa3f8); /* 30 */
GG(c, d, a, b, x[7], 14, 0x676f02d9); /* 31 */
GG(b, c, d, a, x[12], 20, 0x8d2a4c8a); /* 32 */
/* Round 3 */
HH(a, b, c, d, x[5], 4, 0xfffa3942); /* 33 */
HH(d, a, b, c, x[8], 11, 0x8771f681); /* 34 */
HH(c, d, a, b, x[11], 16, 0x6d9d6122); /* 35 */
HH(b, c, d, a, x[14], 23, 0xfde5380c); /* 36 */
HH(a, b, c, d, x[1], 4, 0xa4beea44); /* 37 */
HH(d, a, b, c, x[4], 11, 0x4bdecfa9); /* 38 */
HH(c, d, a, b, x[7], 16, 0xf6bb4b60); /* 39 */
HH(b, c, d, a, x[10], 23, 0xbebfbc70); /* 40 */
HH(a, b, c, d, x[13], 4, 0x289b7ec6); /* 41 */
HH(d, a, b, c, x[0], 11, 0xeaa127fa); /* 42 */
HH(c, d, a, b, x[3], 16, 0xd4ef3085); /* 43 */
HH(b, c, d, a, x[6], 23, 0x4881d05); /* 44 */
HH(a, b, c, d, x[9], 4, 0xd9d4d039); /* 45 */
HH(d, a, b, c, x[12], 11, 0xe6db99e5); /* 46 */
HH(c, d, a, b, x[15], 16, 0x1fa27cf8); /* 47 */
HH(b, c, d, a, x[2], 23, 0xc4ac5665); /* 48 */
/* Round 4 */
II(a, b, c, d, x[0], 6, 0xf4292244); /* 49 */
II(d, a, b, c, x[7], 10, 0x432aff97); /* 50 */
II(c, d, a, b, x[14], 15, 0xab9423a7); /* 51 */
II(b, c, d, a, x[5], 21, 0xfc93a039); /* 52 */
II(a, b, c, d, x[12], 6, 0x655b59c3); /* 53 */
II(d, a, b, c, x[3], 10, 0x8f0ccc92); /* 54 */
II(c, d, a, b, x[10], 15, 0xffeff47d); /* 55 */
II(b, c, d, a, x[1], 21, 0x85845dd1); /* 56 */
II(a, b, c, d, x[8], 6, 0x6fa87e4f); /* 57 */
II(d, a, b, c, x[15], 10, 0xfe2ce6e0); /* 58 */
II(c, d, a, b, x[6], 15, 0xa3014314); /* 59 */
II(b, c, d, a, x[13], 21, 0x4e0811a1); /* 60 */
II(a, b, c, d, x[4], 6, 0xf7537e82); /* 61 */
II(d, a, b, c, x[11], 10, 0xbd3af235); /* 62 */
II(c, d, a, b, x[2], 15, 0x2ad7d2bb); /* 63 */
II(b, c, d, a, x[9], 21, 0xeb86d391); /* 64 */
state[0] += a;
state[1] += b;
state[2] += c;
state[3] += d;
}
void MD5Init(MD5_CTX *context)
{
context->count[0] = 0;
context->count[1] = 0;
context->state[0] = 0x67452301;
context->state[1] = 0xEFCDAB89;
context->state[2] = 0x98BADCFE;
context->state[3] = 0x10325476;
}
void MD5Update(MD5_CTX *context, unsigned char *input, unsigned int inputlen)
{
unsigned int i = 0, index = 0, partlen = 0;
index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;
partlen = 64 - index;
context->count[0] += inputlen << 3;
if (context->count[0] < (inputlen << 3))
{
context->count[1]++;
}
context->count[1] += inputlen >> 29;
if (inputlen >= partlen)
{
memcpy(&context->buffer[index], input, partlen);
MD5Transform(context->state, context->buffer);
for (i = partlen; i + 64 <= inputlen; i += 64)
{
MD5Transform(context->state, &input[i]);
}
index = 0;
}
else
{
i = 0;
}
memcpy(&context->buffer[index], &input[i], inputlen - i);
}
void MD5Final(MD5_CTX *context, unsigned char digest[16])
{
unsigned int index = 0, padlen = 0;
unsigned char bits[8];
index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;
padlen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index);
MD5Encode(bits, context->count, 8);
MD5Update(context, PADDING, padlen);
MD5Update(context, bits, 8);
MD5Encode(digest, context->state, 16);
}
#ifdef __cplusplus
};
#endif#ifndef MD5_H
#define MD5_H
typedef struct
{
unsigned int count[2];
unsigned int state[4];
unsigned char buffer[64];
}MD5_CTX;
/* F, G and H are basic MD5 functions: selection, majority, parity */
#define F(x,y,z) ((x & y) | (~x & z))
#define G(x,y,z) ((x & z) | (y & ~z))
#define H(x,y,z) (x^y^z)
#define I(x,y,z) (y ^ (x | ~z))
/* ROTATE_LEFT rotates x left n bits */
#define ROTATE_LEFT(x,n) ((x << n) | (x >> (32-n)))
#define FF(a,b,c,d,x,s,ac) \
{ \
a += F(b,c,d) + x + ac; \
a = ROTATE_LEFT(a,s); \
a += b; \
}
#define GG(a,b,c,d,x,s,ac) \
{ \
a += G(b,c,d) + x + ac; \
a = ROTATE_LEFT(a,s); \
a += b; \
}
#define HH(a,b,c,d,x,s,ac) \
{ \
a += H(b,c,d) + x + ac; \
a = ROTATE_LEFT(a,s); \
a += b; \
}
#define II(a,b,c,d,x,s,ac) \
{ \
a += I(b,c,d) + x + ac; \
a = ROTATE_LEFT(a,s); \
a += b; \
}
extern void MD5Init(MD5_CTX* context);
extern void MD5Update(MD5_CTX* context, unsigned char* input, unsigned int inputlen);
extern void MD5Final(MD5_CTX* context, unsigned char digest[16]);
#endif // MD5_H
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