MD5算法说明及源码

1.补位:
MD5算法先对输入的数据进行补位,使得数据位长度LEN对512求余的结果是448。即数据扩展至K*512+448位。即K*64+56个字节,K为整数。
具体补位操作:补一个1,然后补0至满足上述要求。

2.补数据长度:
用一个64位的数字表示数据的原始长度B,把B用两个32位数表示。这时,数
据就被填补成长度为512位的倍数。

3.初始化MD5参数:
四个32位整数 (A,B,C,D) 用来计算信息摘要,初始化使用的是十六进制表
示的数字

A=0X01234567
B=0X89abcdef
C=0Xfedcba98
D=0X76543210

4.处理位操作函数:
X,Y,Z为32位整数。

F(X,Y,Z) = X&Y|NOT(X)&Z
G(X,Y,Z) = X&Z|Y?(Z)
H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z
I(X,Y,Z) = Y xor (X|not(Z))

5.主要变换过程:
使用常数组T[1 ... 64], T[i]为32位整数用16进制表示,数据用16个32位
的整数数组M[]表示。

具体过程如下:

/* 处理数据原文 */
For i = 0 to N/16-1 do

/*每一次,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[i]) <<< s). */

/* 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[i]) <<< s). */
/* 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[i]) <<< s). */
/* 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[i]) <<< s). */
/* 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

end /* 结束对I的循环*/

6.输出结果。

下面附用C++编写的MD5加密算法例子代码(仅供交流):

HPP文件:

#ifndef _MD5_H_ 
#define _MD5_H_ 


char* MD5String( char* string ); 


bool MD5Check( char *md5string, char* string ); 

#endif //_MD5_H_ 

---------------------------------------------------------

CPP文件

#include "stdafx.h" 
#include
<stdio.h> 
#include
<stdlib.h> 
#include
<string.h> 
#include
<math.h> 
#include
<ctype.h> 
#include 
"md5.h" 

/* POINTER defines a generic pointer type */ 
typedef unsigned 
char *POINTER; 

/* UINT2 defines a two byte word */ 
typedef unsigned 
short int UINT2; 

/* UINT4 defines a four byte word */ 
typedef unsigned 
long int UINT4; 

#define PROTO_LIST(list) list 

/* MD5 context. */ 
typedef 
struct _MD5_CTX 

UINT4 state[
4]; /* state (ABCD) */ 
UINT4 count[
2]; /* number of bits, modulo 2^64 (lsb first) */ 
unsigned 
char buffer[64]; /* input buffer */ 
}
 MD5_CTX; 

/* Constants for MD5Transform routine. 
*/
 
#define S11 7 
#define S12 12 
#define S13 17 
#define S14 22 
#define S21 5 
#define S22 9 
#define S23 14 
#define S24 20 
#define S31 4 
#define S32 11 
#define S33 16 
#define S34 23 
#define S41 6 
#define S42 10 
#define S43 15 
#define S44 21 

static unsigned char PADDING[64= 
0x80000000000000000000000
00000000000000000000000
0000000000000000000 
}


/* F, G, H and I are basic MD5 functions. 
*/
 
#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)))) 

/* FF, GG, HH, and II transformations for rounds 1, 2, 3, and 4. 
Rotation is separate from addition to prevent recomputation. 
*/
 
#define FF(a, b, c, d, x, s, ac) { \ 
(a) 
+= F ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac);\ 
(a) 
= ROTATE_LEFT ((a), (s)); \ 
(a) 
+= (b); \ 

#define GG(a, b, c, d, x, s, ac) { \ 
(a) 
+= G ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \ 
(a) 
= ROTATE_LEFT ((a), (s)); \ 
(a) 
+= (b); \ 

#define HH(a, b, c, d, x, s, ac) { \ 
(a) 
+= H ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \ 
(a) 
= ROTATE_LEFT ((a), (s)); \ 
(a) 
+= (b); \ 

#define II(a, b, c, d, x, s, ac) { \ 
(a) 
+= I ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \ 
(a) 
= ROTATE_LEFT ((a), (s)); \ 
(a) 
+= (b); \ 


#define TEST_BLOCK_LEN 1000 
#define TEST_BLOCK_COUNT 1000 

static void MD5Transform PROTO_LIST ((UINT4 [4], unsigned char [64])); 
static void Encode PROTO_LIST ((unsigned char *, UINT4 *, unsigned int)); 
static void Decode PROTO_LIST ((UINT4 *, unsigned char *, unsigned int)); 
static void MD5_memcpy PROTO_LIST ((POINTER, POINTER, unsigned int)); 
static void MD5_memset PROTO_LIST ((POINTER, int, unsigned int)); 
static void MD5Init PROTO_LIST ((MD5_CTX *)); 
static void MD5Update PROTO_LIST ((MD5_CTX *, unsigned char *, unsigned int)); 
static void MD5Final PROTO_LIST ((unsigned char [16], MD5_CTX *)); 
static void MDTimeTrial PROTO_LIST ((void)); 
static void StringAddOne PROTO_LIST ((char *)); 
static void Encode PROTO_LIST ((unsigned char *, UINT4 *, unsigned int)); 
static void Decode PROTO_LIST ((UINT4 *, unsigned char *, unsigned int)); 

/* MD5 initialization. Begins an MD5 operation, writing a new context. 
*/
 
static void MD5Init( MD5_CTX *context ) 

context
->count[0= context->count[1= 0
/* Load magic initialization constants. 
*/
 
context
->state[0= 0x67452301
context
->state[1= 0xefcdab89
context
->state[2= 0x98badcfe
context
->state[3= 0x10325476
}
 

/* MD5 block update operation. Continues an MD5 message-digest 
operation, processing another message block, and updating the 
context. 
*/
 
static void MD5Update( 
MD5_CTX 
*context, /* context */ 
unsigned 
char *input, /* input block */ 
unsigned 
int inputLen /* length of input block */ 


unsigned 
int i, index, partLen; 

/* Compute number of bytes mod 64 */ 
index 
= (unsigned int)((context->count[0>> 3& 0x3F); 

/* Update number of bits */ 
if ((context->count[0+= ((UINT4)inputLen << 3)) 
< ((UINT4)inputLen << 3)) 
context
->count[1]++
context
->count[1+= ((UINT4)inputLen >> 29); 

partLen 
= 64 - index; 

/* Transform as many times as possible. 
*/
 
if (inputLen >= partLen) 
MD5_memcpy 
((POINTER)
&context->buffer[index], (POINTER)input, partLen); 
MD5Transform (context
->state, context->buffer); 

for (i = partLen; i + 63 < inputLen; i += 64
MD5Transform (context
->state, &input[i]); 

index 
= 0
}
 
else 
= 0

/* Buffer remaining input */ 
MD5_memcpy 
((POINTER)
&context->buffer[index], (POINTER)&input[i], 
inputLen
-i); 
}
 

/* MD5 finalization. Ends an MD5 message-digest operation, writing the 
the message digest and zeroizing the context. 
*/
 
static void MD5Final( 
unsigned 
char digest[16], /* message digest */ 
MD5_CTX 
*context /* context */ 


unsigned 
char bits[8]; 
unsigned 
int index, padLen; 

/* Save number of bits */ 
Encode (bits, context
->count, 8); 

/* Pad out to 56 mod 64. 
*/
 
index 
= (unsigned int)((context->count[0>> 3& 0x3f); 
padLen 
= (index < 56? (56 - index) : (120 - index); 
MD5Update (context, PADDING, padLen); 

/* Append length (before padding) */ 
MD5Update (context, bits, 
8); 

/* Store state in digest */ 
Encode (digest, context
->state, 16); 

/* Zeroize sensitive information. 
*/
 
MD5_memset ((POINTER)context, 
0sizeof (*context)); 
}
 

/* MD5 basic transformation. Transforms state based on block. 
*/
 
static void MD5Transform( 
UINT4 state[
4], 
unsigned 
char block[64


UINT4 a 
= state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16]; 

Decode (x, block, 
64); 

/* Round 1 */ 
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 */ 

/* Round 2 */ 
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 */ 

/* Round 3 */ 
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 */ 

/* Round 4 */ 
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; 

/* Zeroize sensitive information. 
*/
 
MD5_memset ((POINTER)x, 
0sizeof (x)); 
}
 

/* Encodes input (UINT4) into output (unsigned char). Assumes len is 
a multiple of 4. 
*/
 
static void Encode( 
unsigned 
char *output, 
UINT4 
*input, 
unsigned 
int len 


unsigned 
int i, j; 

for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4
output[j] 
= (unsigned char)(input[i] & 0xff); 
output[j
+1= (unsigned char)((input[i] >> 8& 0xff); 
output[j
+2= (unsigned char)((input[i] >> 16& 0xff); 
output[j
+3= (unsigned char)((input[i] >> 24& 0xff); 
}
 
}
 

/* Decodes input (unsigned char) into output (UINT4). Assumes len is 
a multiple of 4. 
*/
 
static void Decode( 
UINT4 
*output, 
unsigned 
char *input, 
unsigned 
int len 


unsigned 
int i, j; 

for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4
output[i] 
= ((UINT4)input[j]) | (((UINT4)input[j+1]) << 8| 
(((UINT4)input[j
+2]) << 16| (((UINT4)input[j+3]) << 24); 
}
 

/* Note: Replace "for loop" with standard memcpy if possible. 
*/
 
static void MD5_memcpy( 
POINTER output, 
POINTER input, 
unsigned 
int len 


unsigned 
int i; 

for (i = 0; i < len; i++
output[i] 
= input[i]; 
}
 

/* Note: Replace "for loop" with standard memset if possible. 
*/
 
static void MD5_memset( 
POINTER output, 
int value, 
unsigned 
int len 


unsigned 
int i; 

for (i = 0; i < len; i++
((
char *)output)[i] = (char)value; 
}
 

/* Digests a string and prints the result. 
*/
 
char* MD5String( char *string ) 

MD5_CTX context; 
unsigned 
char digest[16]; 
char output1[33]; 
static char output[33]={""}
unsigned 
int len = strlen (string); 
int i; 

MD5Init( 
&context); 
MD5Update( 
&context, (unsigned char*)string, len ); 
MD5Final( digest, 
&context ); 

for (i = 0; i < 16; i++

sprintf(
&(output1[2*i]),"%02x",(unsigned char)digest[i]); 
sprintf(
&(output1[2*i+1]),"%02x",(unsigned char)(digest[i]<<4)); 
}
 
for(i=0;i<32;i++

output[i]
=output1[i]; 
}
 
return output; 
}
 

/* get the string add one. 
*/
 
static void StringAddOne( char * orstring ) 

unsigned 
int len; 
int i,n; 

len 
= strlen(orstring); 
= len - 1
for(i = n; i >= 0; i--

if(orstring[i]=='9'

orstring[i] 
= 'A'
break
}
 
else if(orstring[i]=='Z'

orstring[i]
='a'
break
}
 
else if(orstring[i]=='z'

orstring[i]
='0'
continue
}
 
else 
orstring[i] 
+= 1
break
}
 
}
 

/* check the md5 strings one by one,get the password. 
*/
 
bool MD5Check( char *md5string, char* string ) 

return strcmp( md5string, MD5String( string ) ) == 0
}
 
原文地址:https://www.cnblogs.com/zhangyin/p/650868.html