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  • MD5算法

    2018-10-16 00:05:11
    MD5算法 最近看了一个MD5的视频,突然发现MD5有意思的地方,所以记录一下代码,没准以后要用。也为一些寻找MD5算法的人提供便利。 MD5的特点 MD5不管是小到一个字符或一串字符还是大到一个视频或者一个好几十G的...

    MD5算法


      最近看了一个MD5的视频,突然发现MD5挺意思的,所以记录一下代码(写好封装),没准以后要用。也为一些寻找MD5算法的人提供便利。

    MD5的特点

      MD5不管是小到一个字符或一串字符还是大到一个视频或者一个好几十G的文件,都会把它转化成一个固定长度的16位进制拼接而成的字符串。MD5最大的特点是不可反向编译可以说是不可解码,网上有一些说能破解MD5数据的人。他们都是通过正向编译然后一次次比对而得出的,通过正向循环编译,当然循环编译也通过代码的好坏决定了破解MD5的速度。所以MD5在密码的保护上我觉得比一般的加密解密文件包要好得多。(有一点要注意,可能会出现这种状况全世界可能有两个数据的MD5的编码是一样的,这个原理我就不说了,但是这种的可能性,在一个程序中出现的概率不外乎有人去百慕大三角溜达一圈完好无损的回来)

      MD5就介绍到这里了,上代码了

      我用的是VS2012控制台编写的(C#)

    using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.Linq;
    using System.Text;
    using System.Threading.Tasks;
    using System.Security.Cryptography;
    
    namespace md5
    {
        class Program
        {
            static void Main(string[] args)
            {
            }
            public string GetMD5String(string str)
            {
                StringBuilder sb = new StringBuilder();
                //创建一个MD5值对象
                using (MD5 md5 = MD5.Create())
                {
                    //把字符串转化为byte数组
                    byte[] bytes = System.Text.Encoding.Default.GetBytes(str);
                    //调用md5方法进行计算
                    byte[] md5Byte = md5.ComputeHash(bytes);
                    //把结果以字符串形式返回
                    for (int i = 0; i < md5Byte.Length; i++)
                    {
                        //将可变的字符序列拼接
                        //x2代表16进制以小写不省略0位写(列:0a 02)
                        sb.Append(md5Byte[i].ToString("x2"));
                    }
    
                }
                return sb.ToString();
            }
        }
    }
    

      根据.net的要求MD5算法接收的是byte[] 所以在string转化的时候要注意字符编码,同一个string根据不同的字符编码转化成的结果是不同的,感兴趣的小伙伴可以看看它的命名空间和参数等。(如果我没说到的地方或知识点请在评论留言

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  • MD5 算法

    2012-11-24 23:57:58
    MD5算法的使用不需要支付任何版权费用。 MD5功能: 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); 不同的输入得到的不同的结果(唯一性); 根据128位的输出结果不可能反推出输入的信息(不...
    MD5(单向散列算法)的全称是Message-Digest Algorithm 5(信息-摘要算法),经MD2、MD3和MD4发展而来。MD5算法的使用不需要支付任何版权费用。

    MD5功能:
    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);
    不同的输入得到的不同的结果(唯一性);
    根据128位的输出结果不可能反推出输入的信息(不可逆);

    MD5属不属于加密算法:
    认为不属于的人是因为他们觉得不能从密文(散列值)反过来得到原文,即没有解密算法,所以这部分人认为MD5只能属于算法,不能称为加密算法;
    认为属于的人是因为他们觉得经过MD5处理后看不到原文,即已经将原文加密,所以认为MD5属于加密算法;我个人支持后者。

    MD5用途:
    1、防止被篡改
    1)比如发送一个电子文档,发送前,我先得到MD5的输出结果a。然后在对方收到电子文档后,对方也得到一个MD5的输出结果b。如果a与b一样就代表中途未被篡改。2)比如我提供文件下载,为了防止不法分子在安装程序中添加木马,我可以在网站上公布由安装文件得到的MD5输出结果。3)SVN在检测文件是否在CheckOut后被修改过,也是用到了MD5.

    2、防止直接看到明文
    现在很多网站在数据库存储用户的密码的时候都是存储用户密码的MD5值。这样就算不法分子得到数据库的用户密码的MD5值,也无法知道用户的密码(其实这样是不安全的,后面我会提到)。(比如在UNIX系统中用户的密码就是以MD5(或其它类似的算法)经加密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计算成MD5值,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。这不但可以避免用户的密码被具有系统管理员权限的用户知道,而且还在一定程度上增加了密码被破解的难度。)

    3、防止抵赖(数字签名):
    这需要一个第三方认证机构。例如A写了一个文件,认证机构对此文件用MD5算法产生摘要信息并做好记录。若以后A说这文件不是他写的,权威机构只需对此文件重新产生摘要信息,然后跟记录在册的摘要信息进行比对,相同的话,就证明是A写的了。这就是所谓的“数字签名”。

    MD5算法过程:
    对MD5算法简要的叙述可以为:MD5以512位分组来处理输入的信息,且每一分组又被划分为16个32位子分组,经过了一系列的处理后,算法的输出由四个32位分组组成,将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值。

    第一步、填充: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);

    第二步、记录信息长度: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。

    第三步、装入标准的幻数(四个整数):标准的幻数(物理顺序)是(A=(01234567)16,B=(89ABCDEF)16,C=(FEDCBA98)16,D=(76543210)16)。如果在程序中定义应该是(A=0X67452301L,B=0XEFCDAB89L,C=0X98BADCFEL,D=0X10325476L)。有点晕哈,其实想一想就明白了。

    第四步、四轮循环运算:循环的次数是分组的个数(N+1)

    1)将每一512字节细分成16个小组,每个小组64位(8个字节)

    2)先认识四个线性函数(&是与,|是或,~是非,^是异或)
    F(X,Y,Z)=(X&Y)|((~X)&Z)
    G(X,Y,Z)
    =(X&Z)|(Y&(~Z))
    H(X,Y,Z)
    =X^Y^Z
    I(X,Y,Z)
    =Y^(X|(~Z))

    3)设Mj表示消息的第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)<<<s)
    HH(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a
    =b+((a+H(b,c,d)+Mj+ti)<<<s)
    II(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a
    =b+((a+I(b,c,d)+Mj+ti)<<<s)

    4)四轮运算
    第一轮
    a
    =FF(a,b,c,d,M0,7,0xd76aa478)
    b
    =FF(d,a,b,c,M1,12,0xe8c7b756)
    c
    =FF(c,d,a,b,M2,17,0x242070db)
    d
    =FF(b,c,d,a,M3,22,0xc1bdceee)
    a
    =FF(a,b,c,d,M4,7,0xf57c0faf)
    b
    =FF(d,a,b,c,M5,12,0x4787c62a)
    c
    =FF(c,d,a,b,M6,17,0xa8304613)
    d
    =FF(b,c,d,a,M7,22,0xfd469501)
    a
    =FF(a,b,c,d,M8,7,0x698098d8)
    b
    =FF(d,a,b,c,M9,12,0x8b44f7af)
    c
    =FF(c,d,a,b,M10,17,0xffff5bb1)
    d
    =FF(b,c,d,a,M11,22,0x895cd7be)
    a
    =FF(a,b,c,d,M12,7,0x6b901122)
    b
    =FF(d,a,b,c,M13,12,0xfd987193)
    c
    =FF(c,d,a,b,M14,17,0xa679438e)
    d
    =FF(b,c,d,a,M15,22,0x49b40821)

    第二轮
    a
    =GG(a,b,c,d,M1,5,0xf61e2562)
    b
    =GG(d,a,b,c,M6,9,0xc040b340)
    c
    =GG(c,d,a,b,M11,14,0x265e5a51)
    d
    =GG(b,c,d,a,M0,20,0xe9b6c7aa)
    a
    =GG(a,b,c,d,M5,5,0xd62f105d)
    b
    =GG(d,a,b,c,M10,9,0x02441453)
    c
    =GG(c,d,a,b,M15,14,0xd8a1e681)
    d
    =GG(b,c,d,a,M4,20,0xe7d3fbc8)
    a
    =GG(a,b,c,d,M9,5,0x21e1cde6)
    b
    =GG(d,a,b,c,M14,9,0xc33707d6)
    c
    =GG(c,d,a,b,M3,14,0xf4d50d87)
    d
    =GG(b,c,d,a,M8,20,0x455a14ed)
    a
    =GG(a,b,c,d,M13,5,0xa9e3e905)
    b
    =GG(d,a,b,c,M2,9,0xfcefa3f8)
    c
    =GG(c,d,a,b,M7,14,0x676f02d9)
    d
    =GG(b,c,d,a,M12,20,0x8d2a4c8a)

    第三轮
    a
    =HH(a,b,c,d,M5,4,0xfffa3942)
    b
    =HH(d,a,b,c,M8,11,0x8771f681)
    c
    =HH(c,d,a,b,M11,16,0x6d9d6122)
    d
    =HH(b,c,d,a,M14,23,0xfde5380c)
    a
    =HH(a,b,c,d,M1,4,0xa4beea44)
    b
    =HH(d,a,b,c,M4,11,0x4bdecfa9)
    c
    =HH(c,d,a,b,M7,16,0xf6bb4b60)
    d
    =HH(b,c,d,a,M10,23,0xbebfbc70)
    a
    =HH(a,b,c,d,M13,4,0x289b7ec6)
    b
    =HH(d,a,b,c,M0,11,0xeaa127fa)
    c
    =HH(c,d,a,b,M3,16,0xd4ef3085)
    d
    =HH(b,c,d,a,M6,23,0x04881d05)
    a
    =HH(a,b,c,d,M9,4,0xd9d4d039)
    b
    =HH(d,a,b,c,M12,11,0xe6db99e5)
    c
    =HH(c,d,a,b,M15,16,0x1fa27cf8)
    d
    =HH(b,c,d,a,M2,23,0xc4ac5665)

    第四轮
    a
    =II(a,b,c,d,M0,6,0xf4292244)
    b
    =II(d,a,b,c,M7,10,0x432aff97)
    c
    =II(c,d,a,b,M14,15,0xab9423a7)
    d
    =II(b,c,d,a,M5,21,0xfc93a039)
    a
    =II(a,b,c,d,M12,6,0x655b59c3)
    b
    =II(d,a,b,c,M3,10,0x8f0ccc92)
    c
    =II(c,d,a,b,M10,15,0xffeff47d)
    d
    =II(b,c,d,a,M1,21,0x85845dd1)
    a
    =II(a,b,c,d,M8,6,0x6fa87e4f)
    b
    =II(d,a,b,c,M15,10,0xfe2ce6e0)
    c
    =II(c,d,a,b,M6,15,0xa3014314)
    d
    =II(b,c,d,a,M13,21,0x4e0811a1)
    a
    =II(a,b,c,d,M4,6,0xf7537e82)
    b
    =II(d,a,b,c,M11,10,0xbd3af235)
    c
    =II(c,d,a,b,M2,15,0x2ad7d2bb)
    d
    =II(b,c,d,a,M9,21,0xeb86d391)

    5)每轮循环后,将A,B,C,D分别加上a,b,c,d,然后进入下一循环。

    如果上面的过程用JAVA代码来实现的话,代码如下:
    package woxingwosu;


    /** *//************************************************
    * MD5 算法
    *
    @author 我行我素
    * @Date 2007-07-01
    ************************************************
    */

    public class MD5 ...{

    static final String hexs[]=...{"0","1","2","3","4","5","6","7","8","9","A","B","C","D","E","F"};
    //标准的幻数
    private static final long A=0x67452301L;
    private static final long B=0xefcdab89L;
    private static final long C=0x98badcfeL;
    private static final long D=0x10325476L;


    //下面这些S11-S44实际上是一个4*4的矩阵,在四轮循环运算中用到
    static final int S11 = 7;
    static final int S12 = 12;
    static final int S13 = 17;
    static final int S14 = 22;

    static final int S21 = 5;
    static final int S22 = 9;
    static final int S23 = 14;
    static final int S24 = 20;

    static final int S31 = 4;
    static final int S32 = 11;
    static final int S33 = 16;
    static final int S34 = 23;

    static final int S41 = 6;
    static final int S42 = 10;
    static final int S43 = 15;
    static final int S44 = 21;

    //java不支持无符号的基本数据(unsigned)
    private long [] result=...{A,B,C,D};//存储hash结果,共4×32=128位,初始化值为(幻数的级联)

    public static void main(String []args)...{
    MD5 md
    =new MD5();
    System.out.println(
    "md5(abc)="+md.digest("abc"));
    }


    private String digest(String inputStr)...{
    byte [] inputBytes=inputStr.getBytes();
    int byteLen=inputBytes.length;//长度(字节)
    int groupCount=0;//完整分组的个数
    groupCount=byteLen/64;//每组512位(64字节)
    long []groups=null;//每个小组(64字节)再细分后的16个小组(4字节)

    //处理每一个完整 分组
    for(int step=0;step<groupCount;step++)...{
    groups
    =divGroup(inputBytes,step*64);
    trans(groups);
    //处理分组,核心算法
    }


    //处理完整分组后的尾巴
    int rest=byteLen%64;//512位分组后的余数
    byte [] tempBytes=new byte[64];
    if(rest<=56)...{
    for(int i=0;i<rest;i++)
    tempBytes[i]
    =inputBytes[byteLen-rest+i];
    if(rest<56)...{
    tempBytes[rest]
    =(byte)(1<<7);
    for(int i=1;i<56-rest;i++)
    tempBytes[rest
    +i]=0;
    }

    long len=(long)(byteLen<<3);
    for(int i=0;i<8;i++)...{
    tempBytes[
    56+i]=(byte)(len&0xFFL);
    len
    =len>>8;
    }

    groups
    =divGroup(tempBytes,0);
    trans(groups);
    //处理分组
    }
    else...{
    for(int i=0;i<rest;i++)
    tempBytes[i]
    =inputBytes[byteLen-rest+i];
    tempBytes[rest]
    =(byte)(1<<7);
    for(int i=rest+1;i<64;i++)
    tempBytes[i]
    =0;
    groups
    =divGroup(tempBytes,0);
    trans(groups);
    //处理分组

    for(int i=0;i<56;i++)
    tempBytes[i]
    =0;
    long len=(long)(byteLen<<3);
    for(int i=0;i<8;i++)...{
    tempBytes[
    56+i]=(byte)(len&0xFFL);
    len
    =len>>8;
    }

    groups
    =divGroup(tempBytes,0);
    trans(groups);
    //处理分组
    }


    //将Hash值转换成十六进制的字符串
    String resStr="";
    long temp=0;
    for(int i=0;i<4;i++)...{
    for(int j=0;j<4;j++)...{
    temp
    =result[i]&0x0FL;
    String a
    =hexs[(int)(temp)];
    result[i]
    =result[i]>>4;
    temp
    =result[i]&0x0FL;
    resStr
    +=hexs[(int)(temp)]+a;
    result[i]
    =result[i]>>4;
    }

    }

    return resStr;
    }


    /** *//**
    * 从inputBytes的index开始取512位,作为新的分组
    * 将每一个512位的分组再细分成16个小组,每个小组64位(8个字节)
    *
    @param inputBytes
    *
    @param index
    *
    @return
    */

    private static long[] divGroup(byte[] inputBytes,int index)...{
    long [] temp=new long[16];
    for(int i=0;i<16;i++)...{
    temp[i]
    =b2iu(inputBytes[4*i+index])|
    (b2iu(inputBytes[
    4*i+1+index]))<<8|
    (b2iu(inputBytes[
    4*i+2+index]))<<16|
    (b2iu(inputBytes[
    4*i+3+index]))<<24;
    }

    return temp;
    }


    /** *//**
    * 这时不存在符号位(符号位存储不再是代表正负),所以需要处理一下
    *
    @param b
    *
    @return
    */

    public static long b2iu(byte b)...{
    return b < 0 ? b & 0x7F + 128 : b;
    }


    /** *//**
    * 主要的操作,四轮循环
    *
    @param groups[]--每一个分组512位(64字节)
    */

    private void trans(long[] groups) ...{
    long a = result[0], b = result[1], c = result[2], d = result[3];
    /**//*第一轮*/
    a
    = FF(a, b, c, d, groups[0], S11, 0xd76aa478L); /**//* 1 */
    d
    = FF(d, a, b, c, groups[1], S12, 0xe8c7b756L); /**//* 2 */
    c
    = FF(c, d, a, b, groups[2], S13, 0x242070dbL); /**//* 3 */
    b
    = FF(b, c, d, a, groups[3], S14, 0xc1bdceeeL); /**//* 4 */
    a
    = FF(a, b, c, d, groups[4], S11, 0xf57c0fafL); /**//* 5 */
    d
    = FF(d, a, b, c, groups[5], S12, 0x4787c62aL); /**//* 6 */
    c
    = FF(c, d, a, b, groups[6], S13, 0xa8304613L); /**//* 7 */
    b
    = FF(b, c, d, a, groups[7], S14, 0xfd469501L); /**//* 8 */
    a
    = FF(a, b, c, d, groups[8], S11, 0x698098d8L); /**//* 9 */
    d
    = FF(d, a, b, c, groups[9], S12, 0x8b44f7afL); /**//* 10 */
    c
    = FF(c, d, a, b, groups[10], S13, 0xffff5bb1L); /**//* 11 */
    b
    = FF(b, c, d, a, groups[11], S14, 0x895cd7beL); /**//* 12 */
    a
    = FF(a, b, c, d, groups[12], S11, 0x6b901122L); /**//* 13 */
    d
    = FF(d, a, b, c, groups[13], S12, 0xfd987193L); /**//* 14 */
    c
    = FF(c, d, a, b, groups[14], S13, 0xa679438eL); /**//* 15 */
    b
    = FF(b, c, d, a, groups[15], S14, 0x49b40821L); /**//* 16 */

    /**//*第二轮*/
    a
    = GG(a, b, c, d, groups[1], S21, 0xf61e2562L); /**//* 17 */
    d
    = GG(d, a, b, c, groups[6], S22, 0xc040b340L); /**//* 18 */
    c
    = GG(c, d, a, b, groups[11], S23, 0x265e5a51L); /**//* 19 */
    b
    = GG(b, c, d, a, groups[0], S24, 0xe9b6c7aaL); /**//* 20 */
    a
    = GG(a, b, c, d, groups[5], S21, 0xd62f105dL); /**//* 21 */
    d
    = GG(d, a, b, c, groups[10], S22, 0x2441453L); /**//* 22 */
    c
    = GG(c, d, a, b, groups[15], S23, 0xd8a1e681L); /**//* 23 */
    b
    = GG(b, c, d, a, groups[4], S24, 0xe7d3fbc8L); /**//* 24 */
    a
    = GG(a, b, c, d, groups[9], S21, 0x21e1cde6L); /**//* 25 */
    d
    = GG(d, a, b, c, groups[14], S22, 0xc33707d6L); /**//* 26 */
    c
    = GG(c, d, a, b, groups[3], S23, 0xf4d50d87L); /**//* 27 */
    b
    = GG(b, c, d, a, groups[8], S24, 0x455a14edL); /**//* 28 */
    a
    = GG(a, b, c, d, groups[13], S21, 0xa9e3e905L); /**//* 29 */
    d
    = GG(d, a, b, c, groups[2], S22, 0xfcefa3f8L); /**//* 30 */
    c
    = GG(c, d, a, b, groups[7], S23, 0x676f02d9L); /**//* 31 */
    b
    = GG(b, c, d, a, groups[12], S24, 0x8d2a4c8aL); /**//* 32 */

    /**//*第三轮*/
    a
    = HH(a, b, c, d, groups[5], S31, 0xfffa3942L); /**//* 33 */
    d
    = HH(d, a, b, c, groups[8], S32, 0x8771f681L); /**//* 34 */
    c
    = HH(c, d, a, b, groups[11], S33, 0x6d9d6122L); /**//* 35 */
    b
    = HH(b, c, d, a, groups[14], S34, 0xfde5380cL); /**//* 36 */
    a
    = HH(a, b, c, d, groups[1], S31, 0xa4beea44L); /**//* 37 */
    d
    = HH(d, a, b, c, groups[4], S32, 0x4bdecfa9L); /**//* 38 */
    c
    = HH(c, d, a, b, groups[7], S33, 0xf6bb4b60L); /**//* 39 */
    b
    = HH(b, c, d, a, groups[10], S34, 0xbebfbc70L); /**//* 40 */
    a
    = HH(a, b, c, d, groups[13], S31, 0x289b7ec6L); /**//* 41 */
    d
    = HH(d, a, b, c, groups[0], S32, 0xeaa127faL); /**//* 42 */
    c
    = HH(c, d, a, b, groups[3], S33, 0xd4ef3085L); /**//* 43 */
    b
    = HH(b, c, d, a, groups[6], S34, 0x4881d05L); /**//* 44 */
    a
    = HH(a, b, c, d, groups[9], S31, 0xd9d4d039L); /**//* 45 */
    d
    = HH(d, a, b, c, groups[12], S32, 0xe6db99e5L); /**//* 46 */
    c
    = HH(c, d, a, b, groups[15], S33, 0x1fa27cf8L); /**//* 47 */
    b
    = HH(b, c, d, a, groups[2], S34, 0xc4ac5665L); /**//* 48 */

    /**//*第四轮*/
    a
    = II(a, b, c, d, groups[0], S41, 0xf4292244L); /**//* 49 */
    d
    = II(d, a, b, c, groups[7], S42, 0x432aff97L); /**//* 50 */
    c
    = II(c, d, a, b, groups[14], S43, 0xab9423a7L); /**//* 51 */
    b
    = II(b, c, d, a, groups[5], S44, 0xfc93a039L); /**//* 52 */
    a
    = II(a, b, c, d, groups[12], S41, 0x655b59c3L); /**//* 53 */
    d
    = II(d, a, b, c, groups[3], S42, 0x8f0ccc92L); /**//* 54 */
    c
    = II(c, d, a, b, groups[10], S43, 0xffeff47dL); /**//* 55 */
    b
    = II(b, c, d, a, groups[1], S44, 0x85845dd1L); /**//* 56 */
    a
    = II(a, b, c, d, groups[8], S41, 0x6fa87e4fL); /**//* 57 */
    d
    = II(d, a, b, c, groups[15], S42, 0xfe2ce6e0L); /**//* 58 */
    c
    = II(c, d, a, b, groups[6], S43, 0xa3014314L); /**//* 59 */
    b
    = II(b, c, d, a, groups[13], S44, 0x4e0811a1L); /**//* 60 */
    a
    = II(a, b, c, d, groups[4], S41, 0xf7537e82L); /**//* 61 */
    d
    = II(d, a, b, c, groups[11], S42, 0xbd3af235L); /**//* 62 */
    c
    = II(c, d, a, b, groups[2], S43, 0x2ad7d2bbL); /**//* 63 */
    b
    = II(b, c, d, a, groups[9], S44, 0xeb86d391L); /**//* 64 */

    /**//*加入到之前计算的结果当中*/
    result[
    0] += a;
    result[
    1] += b;
    result[
    2] += c;
    result[
    3] += d;
    result[
    0]=result[0]&0xFFFFFFFFL;
    result[
    1]=result[1]&0xFFFFFFFFL;
    result[
    2]=result[2]&0xFFFFFFFFL;
    result[
    3]=result[3]&0xFFFFFFFFL;
    }


    /** *//**
    * 下面是处理要用到的线性函数
    */

    private static long F(long x, long y, long z) ...{
    return (x & y) | ((~x) & z);
    }


    private static long G(long x, long y, long z) ...{
    return (x & z) | (y & (~z));
    }


    private static long H(long x, long y, long z) ...{
    return x ^ y ^ z;
    }


    private static long I(long x, long y, long z) ...{
    return y ^ (x | (~z));
    }


    private static long FF(long a, long b, long c, long d, long x, long s,
    long ac) ...{
    a
    += (F(b, c, d)&0xFFFFFFFFL) + x + ac;
    a
    = ((a&0xFFFFFFFFL)<< s) | ((a&0xFFFFFFFFL) >>> (32 - s));
    a
    += b;
    return (a&0xFFFFFFFFL);
    }


    private static long GG(long a, long b, long c, long d, long x, long s,
    long ac) ...{
    a
    += (G(b, c, d)&0xFFFFFFFFL) + x + ac;
    a
    = ((a&0xFFFFFFFFL) << s) | ((a&0xFFFFFFFFL) >>> (32 - s));
    a
    += b;
    return (a&0xFFFFFFFFL);
    }


    private static long HH(long a, long b, long c, long d, long x, long s,
    long ac) ...{
    a
    += (H(b, c, d)&0xFFFFFFFFL) + x + ac;
    a
    = ((a&0xFFFFFFFFL) << s) | ((a&0xFFFFFFFFL) >>> (32 - s));
    a
    += b;
    return (a&0xFFFFFFFFL);
    }


    private static long II(long a, long b, long c, long d, long x, long s,
    long ac) ...{
    a
    += (I(b, c, d)&0xFFFFFFFFL) + x + ac;
    a
    = ((a&0xFFFFFFFFL) << s) | ((a&0xFFFFFFFFL) >>> (32 - s));
    a
    += b;
    return (a&0xFFFFFFFFL);
    }

    }

    MD5安全性:
    普遍认为MD5是很安全,因为暴力破解的时间是一般人无法接受的。实际上如果把用户的密码MD5处理后再存储到数据库,其实是很不安全的。因为用户的密码是比较短的,而且很多用户的密码都使用生日,手机号码,身份证号码,电话号码等等。或者使用常用的一些吉利的数字,或者某个英文单词。如果我把常用的密码先MD5处理,把数据存储起来,然后再跟你的MD5结果匹配,这时我就有可能得到明文。比如某个MD5破解网站http://www.cmd5.com/default.aspx,我把其网站下的公告复制如下
    md5破解、动网论坛密码破解等不再需要用穷举法,本站共有md5记录235亿条,还在不断增长中,已包含10位及10位以下数字、7位字母、部分7位字母+数字,全部6位及以下字母加数字等组合,并针对国内用户做了大量优化,例如已经包含所有手机号码、全国部分大中城市固定电话号码、百家姓、常用拼音等大量组合,另加入了某大型网站真实会员密码数据10万条。本站数据量大,查询速度快,同时支持16位及32位密码查询。通过对10万会员的真实动网论坛样本数据的测试,本站对于动网论坛密码的命中率达到83%
    本站4T的硬盘已经上线,正在生成数据,预计需要2个月左右时间,到时候本站能查询到12位数字和9位字母。
    你可以用你的生日,手机号码去测试一下。
    我觉得只需要将上面我写的MD5的标准幻数A,B,C,D的值修改一下,修改后也不是MD5算法了,因为不能保证唯一性。这样就算别人得到32位的值,他如果不知道幻数的值是无法还原明文的。就算得到了幻数,也是很难破解的。

    JAVA实现MD5
    在java中实现MD5是很简单的,在包java.security有个类MessageDigest。官方文档如下
    MessageDigest 类为应用程序提供信息摘要算法的功能,如 MD5 或 SHA 算法。信息摘要是安全的单向哈希函数,它接收任意大小的数据,输出固定长度的哈希值。

    MessageDigest 对象开始被初始化。该对象通过使用 update 方法处理数据。任何时候都可以调用 reset 方法重置摘要。一旦所有需要更新的数据都已经被更新了,应该调用 digest 方法之一完成哈希计算。

    对于给定数量的更新数据,digest 方法只能被调用一次。digest 被调用后,MessageDigest 对象被重新设置成其初始状态。
    使用MessageDigest很简单,例如
    package woxingwosu;
    /**//************************************************
    * MD5 算法
    * @author 我行我素
    * @Date 2007-07-06
    ************************************************
    */

    import java.security.MessageDigest;

    public class MyMD5 ...{

    static char[] hex = ...{'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};
    public static void main(String[] args) ...{
    try...{
    MessageDigest md5
    = MessageDigest.getInstance("MD5");//申明使用MD5算法
    md5.update("a".getBytes());//
    System.out.println("md5(a)="+byte2str(md5.digest()));
    md5.update(
    "a".getBytes());
    md5.update(
    "bc".getBytes());
    System.
    out.println("md5(abc)="+byte2str(md5.digest()));
    }
    catch(Exception e)...{
    e.printStackTrace();
    }

    }


    /**//**
    * 将字节数组转换成十六进制字符串
    * @param bytes
    * @return
    */

    private static String byte2str(byte []bytes)...{
    int len = bytes.length;
    StringBuffer result
    = new StringBuffer();
    for (int i = 0; i < len; i++) ...{
    byte byte0 = bytes[i];
    result.append(hex[byte0
    >>> 4 & 0xf]);
    result.append(hex[byte0
    & 0xf]);
    }

    return result.toString();
    }

    }

    另外附上其他版本的MD5算法的实现(来自网络)
    1)JS版的MD5(调用方法:md5(明文))
    /**//*
    * A JavaScript implementation of the RSA Data Security, Inc. MD5 Message
    * Digest Algorithm, as defined in RFC 1321.
    * Version 2.1 Copyright (C) Paul Johnston 1999 - 2002.
    * Other contributors: Greg Holt, Andrew Kepert, Ydnar, Lostinet
    * Distributed under the BSD License
    * See http://pajhome.org.uk/crypt/md5 for more info.
    */


    /**//*
    * Configurable variables. You may need to tweak these to be compatible with
    * the server-side, but the defaults work in most cases.
    */

    var hexcase = 1; /**//* hex output format. 0 - lowercase; 1 - uppercase */
    var b64pad = ""; /**//* base-64 pad character. "=" for strict RFC compliance */
    var chrsz = 8; /**//* bits per input character. 8 - ASCII; 16 - Unicode */

    /**//*
    * These are the functions you'll usually want to call
    * They take string arguments and return either hex or base-64 encoded strings
    */

    function hex_md5(s)...{ return binl2hex(core_md5(str2binl(s), s.length * chrsz));}
    function str_md5(s)...{ return binl2str(core_md5(str2binl(s), s.length * chrsz));}
    function hex_hmac_md5(key, data) ...{ return binl2hex(core_hmac_md5(key, data)); }
    function str_hmac_md5(key, data) ...{ return binl2str(core_hmac_md5(key, data)); }

    /**//*
    * Calculate the MD5 of an array of little-endian words, and a bit length
    */

    function core_md5(x, len)
    ...{
    /**//* append padding */
    x[len
    >> 5] |= 0x80 << ((len) % 32);
    x[(((len
    + 64) >>> 9) << 4) + 14] = len;

    var a = 1732584193;
    var b = -271733879;
    var c = -1732584194;
    var d = 271733878;

    for(var i = 0; i < x.length; i += 16)
    ...{
    var olda = a;
    var oldb = b;
    var oldc = c;
    var oldd = d;

    a
    = md5_ff(a, b, c, d, x[i+ 0], 7 , -680876936);
    d
    = md5_ff(d, a, b, c, x[i+ 1], 12, -389564586);
    c
    = md5_ff(c, d, a, b, x[i+ 2], 17, 606105819);
    b
    = md5_ff(b, c, d, a, x[i+ 3], 22, -1044525330);
    a
    = md5_ff(a, b, c, d, x[i+ 4], 7 , -176418897);
    d
    = md5_ff(d, a, b, c, x[i+ 5], 12, 1200080426);
    c
    = md5_ff(c, d, a, b, x[i+ 6], 17, -1473231341);
    b
    = md5_ff(b, c, d, a, x[i+ 7], 22, -45705983);
    a
    = md5_ff(a, b, c, d, x[i+ 8], 7 , 1770035416);
    d
    = md5_ff(d, a, b, c, x[i+ 9], 12, -1958414417);
    c
    = md5_ff(c, d, a, b, x[i+10], 17, -42063);
    b
    = md5_ff(b, c, d, a, x[i+11], 22, -1990404162);
    a
    = md5_ff(a, b, c, d, x[i+12], 7 , 1804603682);
    d
    = md5_ff(d, a, b, c, x[i+13], 12, -40341101);
    c
    = md5_ff(c, d, a, b, x[i+14], 17, -1502002290);
    b
    = md5_ff(b, c, d, a, x[i+15], 22, 1236535329);

    a
    = md5_gg(a, b, c, d, x[i+ 1], 5 , -165796510);
    d
    = md5_gg(d, a, b, c, x[i+ 6], 9 , -1069501632);
    c
    = md5_gg(c, d, a, b, x[i+11], 14, 643717713);
    b
    = md5_gg(b, c, d, a, x[i+ 0], 20, -373897302);
    a
    = md5_gg(a, b, c, d, x[i+ 5], 5 , -701558691);
    d
    = md5_gg(d, a, b, c, x[i+10], 9 , 38016083);
    c
    = md5_gg(c, d, a, b, x[i+15], 14, -660478335);
    b
    = md5_gg(b, c, d, a, x[i+ 4], 20, -405537848);
    a
    = md5_gg(a, b, c, d, x[i+ 9], 5 , 568446438);
    d
    = md5_gg(d, a, b, c, x[i+14], 9 , -1019803690);
    c
    = md5_gg(c, d, a, b, x[i+ 3], 14, -187363961);
    b
    = md5_gg(b, c, d, a, x[i+ 8], 20, 1163531501);
    a
    = md5_gg(a, b, c, d, x[i+13], 5 , -1444681467);
    d
    = md5_gg(d, a, b, c, x[i+ 2], 9 , -51403784);
    c
    = md5_gg(c, d, a, b, x[i+ 7], 14, 1735328473);
    b
    = md5_gg(b, c, d, a, x[i+12], 20, -1926607734);

    a
    = md5_hh(a, b, c, d, x[i+ 5], 4 , -378558);
    d
    = md5_hh(d, a, b, c, x[i+ 8], 11, -2022574463);
    c
    = md5_hh(c, d, a, b, x[i+11], 16, 1839030562);
    b
    = md5_hh(b, c, d, a, x[i+14], 23, -35309556);
    a
    = md5_hh(a, b, c, d, x[i+ 1], 4 , -1530992060);
    d
    = md5_hh(d, a, b, c, x[i+ 4], 11, 1272893353);
    c
    = md5_hh(c, d, a, b, x[i+ 7], 16, -155497632);
    b
    = md5_hh(b, c, d, a, x[i+10], 23, -1094730640);
    a
    = md5_hh(a, b, c, d, x[i+13], 4 , 681279174);
    d
    = md5_hh(d, a, b, c, x[i+ 0], 11, -358537222);
    c
    = md5_hh(c, d, a, b, x[i+ 3], 16, -722521979);
    b
    = md5_hh(b, c, d, a, x[i+ 6], 23, 76029189);
    a
    = md5_hh(a, b, c, d, x[i+ 9], 4 , -640364487);
    d
    = md5_hh(d, a, b, c, x[i+12], 11, -421815835);
    c
    = md5_hh(c, d, a, b, x[i+15], 16, 530742520);
    b
    = md5_hh(b, c, d, a, x[i+ 2], 23, -995338651);

    a
    = md5_ii(a, b, c, d, x[i+ 0], 6 , -198630844);
    d
    = md5_ii(d, a, b, c, x[i+ 7], 10, 1126891415);
    c
    = md5_ii(c, d, a, b, x[i+14], 15, -1416354905);
    b
    = md5_ii(b, c, d, a, x[i+ 5], 21, -57434055);
    a
    = md5_ii(a, b, c, d, x[i+12], 6 , 1700485571);
    d
    = md5_ii(d, a, b, c, x[i+ 3], 10, -1894986606);
    c
    = md5_ii(c, d, a, b, x[i+10], 15, -1051523);
    b
    = md5_ii(b, c, d, a, x[i+ 1], 21, -2054922799);
    a
    = md5_ii(a, b, c, d, x[i+ 8], 6 , 1873313359);
    d
    = md5_ii(d, a, b, c, x[i+15], 10, -30611744);
    c
    = md5_ii(c, d, a, b, x[i+ 6], 15, -1560198380);
    b
    = md5_ii(b, c, d, a, x[i+13], 21, 1309151649);
    a
    = md5_ii(a, b, c, d, x[i+ 4], 6 , -145523070);
    d
    = md5_ii(d, a, b, c, x[i+11], 10, -1120210379);
    c
    = md5_ii(c, d, a, b, x[i+ 2], 15, 718787259);
    b
    = md5_ii(b, c, d, a, x[i+ 9], 21, -343485551);

    a
    = safe_add(a, olda);
    b
    = safe_add(b, oldb);
    c
    = safe_add(c, oldc);
    d
    = safe_add(d, oldd);
    }

    return Array(a, b, c, d);

    }


    /**//*
    * These functions implement the four basic operations the algorithm uses.
    */

    function md5_cmn(q, a, b, x, s, t)
    ...{
    return safe_add(bit_rol(safe_add(safe_add(a, q), safe_add(x, t)), s),b);
    }

    function md5_ff(a, b, c, d, x, s, t)
    ...{
    return md5_cmn((b & c) | ((~b) & d), a, b, x, s, t);
    }

    function md5_gg(a, b, c, d, x, s, t)
    ...{
    return md5_cmn((b & d) | (c & (~d)), a, b, x, s, t);
    }

    function md5_hh(a, b, c, d, x, s, t)
    ...{
    return md5_cmn(b ^ c ^ d, a, b, x, s, t);
    }

    function md5_ii(a, b, c, d, x, s, t)
    ...{
    return md5_cmn(c ^ (b | (~d)), a, b, x, s, t);
    }


    /**//*
    * Calculate the HMAC-MD5, of a key and some data
    */

    function core_hmac_md5(key, data)
    ...{
    var bkey = str2binl(key);
    if(bkey.length > 16) bkey = core_md5(bkey, key.length * chrsz);

    var ipad = Array(16), opad = Array(16);
    for(var i = 0; i < 16; i++)
    ...{
    ipad[i]
    = bkey[i] ^ 0x36363636;
    opad[i]
    = bkey[i] ^ 0x5C5C5C5C;
    }


    var hash = core_md5(ipad.concat(str2binl(data)), 512 + data.length * chrsz);
    return core_md5(opad.concat(hash), 512 + 128);
    }


    /**//*
    * Add integers, wrapping at 2^32. This uses 16-bit operations internally
    * to work around bugs in some JS interpreters.
    */

    function safe_add(x, y)
    ...{
    var lsw = (x & 0xFFFF) + (y & 0xFFFF);
    var msw = (x >> 16) + (y >> 16) + (lsw >> 16);
    return (msw << 16) | (lsw & 0xFFFF);
    }


    /**//*
    * Bitwise rotate a 32-bit number to the left.
    */

    function bit_rol(num, cnt)
    ...{
    return (num << cnt) | (num >>> (32 - cnt));
    }


    /**//*
    * Convert a string to an array of little-endian words
    * If chrsz is ASCII, characters >255 have their hi-byte silently ignored.
    */

    function str2binl(str)
    ...{
    var bin = Array();
    var mask = (1 << chrsz) - 1;
    for(var i = 0; i < str.length * chrsz; i += chrsz)
    bin[i
    >>5] |= (str.charCodeAt(i / chrsz) & mask) << (i%32);
    return bin;
    }


    /**//*
    * Convert an array of little-endian words to a string
    */

    function binl2str(bin)
    ...{
    var str = "";
    var mask = (1 << chrsz) - 1;
    for(var i = 0; i < bin.length * 32; i += chrsz)
    str
    += String.fromCharCode((bin[i>>5] >>> (i % 32)) & mask);
    return str;
    }


    /**//*
    * Convert an array of little-endian words to a hex string.
    */

    function binl2hex(binarray)
    ...{
    var hex_tab = hexcase ? "0123456789ABCDEF" : "0123456789abcdef";
    var str = "";
    for(var i = 0; i < binarray.length * 4; i++)
    ...{
    str
    += hex_tab.charAt((binarray[i>>2] >> ((i%4)*8+4)) & 0xF) +
    hex_tab.charAt((binarray[i
    >>2] >> ((i%4)*8 )) & 0xF);
    }

    return str;
    }


    String.prototype.trim
    = function()...{return this.replace(/(^s*)|(s*$)/g, "");}

    function md5(text) ...{
    return hex_md5(text.trim());
    }

    展开全文
  • md5 算法

    2007-04-13 15:21:00
    MD5算法研究MD5的全称是Message-Digest Algorithm 5(信息-摘要算法),在90年代初由MIT Laboratory for Computer Science和RSA Data Security Inc的Ronald L. Rivest开发出来,经MD2、MD3和MD4发展而来。它的作用是...

    MD5算法研究

    MD5的全称是Message-Digest Algorithm 5(信息-摘要算法),在90年代初由MIT Laboratory for Computer ScienceRSA Data Security IncRonald L. Rivest开发出来,经MD2MD3MD4发展而来。它的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密匙前被"压缩"成一种保密的格式(就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数)。不管是MD2MD4还是MD5,它们都需要获得一个随机长度的信息并产生一个128位的信息摘要。虽然这些算法的结构或多或少有些相似,但MD2的设计与MD4MD5完全不同,那是因为MD2是为8位机器做过设计优化的,而MD4MD5却是面向32位的电脑。这三个算法的描述和C语言源代码在Internet RFCs 1321中有详细的描述(http://www.ietf.org/rfc/rfc1321.txt),这是一份最权威的文档,由Ronald L. Rivest19928月向IEFT提交。
       Rivest1989年开发出MD2算法。在这个算法中,首先对信息进行数据补位,使信息的字节长度是16的倍数。然后,以一个16位的检验和追加到信息末尾。并且根据这个新产生的信息计算出散列值。后来,RogierChauvaud发现如果忽略了检验和将产生MD2冲突。MD2算法的加密后结果是唯一的--既没有重复。
       为了加强算法的安全性,Rivest1990年又开发出MD4算法。MD4算法同样需要填补信息以确保信息的字节长度加上448后能被512整除(信息字节长度mod 512 = 448)。然后,一个以64位二进制表示的信息的最初长度被添加进来。信息被处理成512Damg?rd/Merkle迭代结构的区块,而且每个区块要通过三个不同步骤的处理。Den BoerBosselaers以及其他人很快的发现了攻击MD4版本中第一步和第三步的漏洞。Dobbertin向大家演示了如何利用一部普通的个人电脑在几分钟内找到MD4完整版本中的冲突(这个冲突实际上是一种漏洞,它将导致对不同的内容进行加密却可能得到相同的加密后结果)。毫无疑问,MD4就此被淘汰掉了。

       尽管MD4算法在安全上有个这么大的漏洞,但它对在其后才被开发出来的好几种信息安全加密算法的出现却有着不可忽视的引导作用。除了MD5以外,其中比较有名的还有SHA-1RIPE-MD以及HAVAL等。
       一年以后,即1991年,Rivest开发出技术上更为趋近成熟的MD5算法。它在MD4的基础上增加了"安全-带子"Safety-Belts)的概念。虽然MD5MD4稍微慢一些,但却更为安全。这个算法很明显的由四个和MD4设计有少许不同的步骤组成。在MD5算法中,信息-摘要的大小和填充的必要条件与MD4完全相同。Den BoerBosselaers曾发现MD5算法中的假冲突(Pseudo-Collisions),但除此之外就没有其他被发现的加密后结果了。
       Van OorschotWiener曾经考虑过一个在散列中暴力搜寻冲突的函数(Brute-Force Hash Function),而且他们猜测一个被设计专门用来搜索MD5冲突的机器(这台机器在1994年的制造成本大约是一百万美元)可以平均每24天就找到一个冲突。但单从1991年到2001年这10年间,竟没有出现替代MD5算法的MD6或被叫做其他什么名字的新算法这一点,我们就可以看出这个瑕疵并没有太多的影响MD5的安全性。上面所有这些都不足以成为MD5的在实际应用中的问题。并且,由于MD5算法的使用不需要支付任何版权费用的,所以在一般的情况下(非绝密应用领域。但即便是应用在绝密领域内,MD5也不失为一种非常优秀的中间技术),MD5怎么都应该算得上是非常安全的了。
       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还广泛用于加密和解密技术上。比如在UNIX系统中用户的密码就是以MD5(或其它类似的算法)经加密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计算成MD5值,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。这不但可以避免用户的密码被具有系统管理员权限的用户知道,而且还在一定程度上增加了密码被破解的难度。
       正是因为这个原因,现在被黑客使用最多的一种破译密码的方法就是一种被称为"跑字典"的方法。有两种方法得到字典,一种是日常搜集的用做密码的字符串表,另一种是用排列组合方法生成的,先用MD5程序计算出这些字典项的MD5值,然后再用目标的MD5值在这个字典中检索。我们假设密码的最大长度为8位字节(8 Bytes),同时密码只能是字母和数字,共26+26+10=62个字符,排列组合出的字典的项数则是P(62,1)+P(62,2)….+P(62,8),那也已经是一个很天文的数字了,存储这个字典就需要TB级的磁盘阵列,而且这种方法还有一个前提,就是能获得目标账户的密码MD5值的情况下才可以。这种加密技术被广泛的应用于UNIX系统中,这也是为什么UNIX系统比一般操作系统更为坚固一个重要原因。
       算法描述
       MD5算法简要的叙述可以为:MD5512位分组来处理输入的信息,且每一分组又被划分为1632位子分组,经过了一系列的处理后,算法的输出由四个32位分组组成,将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值。
       MD5算法中,首先需要对信息进行填充,使其字节长度对512求余的结果等于448。因此,信息的字节长度(Bits Length)将被扩展至N*512+448,即N*64+56个字节(Bytes),N为一个正整数。填充的方法如下,在信息的后面填充一个1和无数个0,直到满足上面的条件时才停止用0对信息的填充。然后,在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=N*512+448+64=(N+1)*512,即长度恰好是512的整数倍。这样做的原因是为满足后面处理中对信息长度的要求。
       MD5中有四个32位被称作链接变量(Chaining Variable)的整数参数,他们分别为:A=0x01234567B=0x89abcdefC=0xfedcba98D=0x76543210
       当设置好这四个链接变量后,就开始进入算法的四轮循环运算。循环的次数是信息中512位信息分组的数目。
       将上面四个链接变量复制到另外四个变量中:AaBbCcDd
       主循环有四轮(MD4只有三轮),每轮循环都很相似。第一轮进行16次操作。每次操作对abcd中的其中三个作一次非线性函数运算,然后将所得结果加上第四个变量,文本的一个子分组和一个常数。再将所得结果向右环移一个不定的数,并加上abcd中之一。最后用该结果取代abcd中之一。
    以一下是每次操作中用到的四个非线性函数(每轮一个)。

        F(X,Y,Z) =(X&Y)|((~X)&Z)
        G(X,Y,Z) =(X&Z)|(Y&(~Z))
        H(X,Y,Z) =X^Y^Z
        I(X,Y,Z)=Y^(X|(~Z))
        &是与,|是或,~是非,^是异或)

       这四个函数的说明:如果XYZ的对应位是独立和均匀的,那么结果的每一位也应是独立和均匀的。
    F
    是一个逐位运算的函数。即,如果X,那么Y,否则Z。函数H是逐位奇偶操作符。
       假设Mj表示消息的第j个子分组(从015),<<
        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)<<
       这四轮(64步)是:

       第一轮
        FF(a,b,c,d,M0,7,0xd76aa478)
        FF(d,a,b,c,M1,12,0xe8c7b756)
        FF(c,d,a,b,M2,17,0x242070db)
    FF(b,c,d,a,M3,22,0xc1bdceee)
        FF(a,b,c,d,M4,7,0xf57c0faf)
        FF(d,a,b,c,M5,12,0x4787c62a)
        FF(c,d,a,b,M6,17,0xa8304613)
        FF(b,c,d,a,M7,22,0xfd469501)
        FF(a,b,c,d,M8,7,0x698098d8)
        FF(d,a,b,c,M9,12,0x8b44f7af)
        FF(c,d,a,b,M10,17,0xffff5bb1)
        FF(b,c,d,a,M11,22,0x895cd7be)
        FF(a,b,c,d,M12,7,0x6b901122)
        FF(d,a,b,c,M13,12,0xfd987193)
        FF(c,d,a,b,M14,17,0xa679438e)
        FF(b,c,d,a,M15,22,0x49b40821)

       第二轮
        GG(a,b,c,d,M1,5,0xf61e2562)
        GG(d,a,b,c,M6,9,0xc040b340)
        GG(c,d,a,b,M11,14,0x265e5a51)
        GG(b,c,d,a,M0,20,0xe9b6c7aa)
        GG(a,b,c,d,M5,5,0xd62f105d)
        GG(d,a,b,c,M10,9,0x02441453)
        GG(c,d,a,b,M15,14,0xd8a1e681)
        GG(b,c,d,a,M4,20,0xe7d3fbc8)
        GG(a,b,c,d,M9,5,0x21e1cde6)
        GG(d,a,b,c,M14,9,0xc33707d6)
        GG(c,d,a,b,M3,14,0xf4d50d87)
        GG(b,c,d,a,M8,20,0x455a14ed)
        GG(a,b,c,d,M13,5,0xa9e3e905)
        GG(d,a,b,c,M2,9,0xfcefa3f8)
        GG(c,d,a,b,M7,14,0x676f02d9)
        GG(b,c,d,a,M12,20,0x8d2a4c8a)

       第三轮
        HH(a,b,c,d,M5,4,0xfffa3942)
        HH(d,a,b,c,M8,11,0x8771f681)
        HH(c,d,a,b,M11,16,0x6d9d6122)
        HH(b,c,d,a,M14,23,0xfde5380c)
        HH(a,b,c,d,M1,4,0xa4beea44)
        HH(d,a,b,c,M4,11,0x4bdecfa9)
        HH(c,d,a,b,M7,16,0xf6bb4b60)
        HH(b,c,d,a,M10,23,0xbebfbc70)
        HH(a,b,c,d,M13,4,0x289b7ec6)
        HH(d,a,b,c,M0,11,0xeaa127fa)
        HH(c,d,a,b,M3,16,0xd4ef3085)
        HH(b,c,d,a,M6,23,0x04881d05)
        HH(a,b,c,d,M9,4,0xd9d4d039)
        HH(d,a,b,c,M12,11,0xe6db99e5)
        HH(c,d,a,b,M15,16,0x1fa27cf8)
        HH(b,c,d,a,M2,23,0xc4ac5665)

       第四轮
        II(a,b,c,d,M0,6,0xf4292244)
        II(d,a,b,c,M7,10,0x432aff97)
        II(c,d,a,b,M14,15,0xab9423a7)
        II(b,c,d,a,M5,21,0xfc93a039)
        II(a,b,c,d,M12,6,0x655b59c3)
        II(d,a,b,c,M3,10,0x8f0ccc92)
        II(c,d,a,b,M10,15,0xffeff47d)
        II(b,c,d,a,M1,21,0x85845dd1)
        II(a,b,c,d,M8,6,0x6fa87e4f)
        II(d,a,b,c,M15,10,0xfe2ce6e0)
        II(c,d,a,b,M6,15,0xa3014314)
        II(b,c,d,a,M13,21,0x4e0811a1)
        II(a,b,c,d,M4,6,0xf7537e82)
        II(d,a,b,c,M11,10,0xbd3af235)
        II(c,d,a,b,M2,15,0x2ad7d2bb)
        II(b,c,d,a,M9,21,0xeb86d391)

       常数ti可以如下选择:
       在第i步中,ti4294967296*abs(sin(i))的整数部分,i的单位是弧度。(4294967296等于232次方)
    所有这些完成之后,将ABCD分别加上abcd。然后用下一分组数据继续运行算法,最后的输出是ABCD的级联。

       当你按照我上面所说的方法实现MD5算法以后,你可以用以下几个信息对你做出来的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

       如果你用上面的信息分别对你做的MD5算法实例做测试,最后得出的结论和标准答案完全一样,那我就要在这里象你道一声祝贺了。
       MD5的安全性

       MD5相对MD4所作的改进:

        1. 增加了第四轮;

        2. 每一步均有唯一的加法常数;

        3. 为减弱第二轮中函数G的对称性从(X&Y)|(X&Z)|(Y&Z)变为(X&Z)|(Y&(~Z))

        4. 第一步加上了上一步的结果,这将引起更快的雪崩效应;

        5. 改变了第二轮和第三轮中访问消息子分组的次序,使其更不相似;

        6. 近似优化了每一轮中的循环左移位移量以实现更快的雪崩效应。各轮的位移量互不相同。

     vb 代码:

    Public Const OFFSET_4 = 4294967296#
    Private Const MAXINT_4 = 2147483647

    Private Const S11 = 7
    Private Const S12 = 12
    Private Const S13 = 17
    Private Const S14 = 22
    Private Const S21 = 5
    Private Const S22 = 9
    Private Const S23 = 14
    Private Const S24 = 20
    Private Const S31 = 4
    Private Const S32 = 11
    Private Const S33 = 16
    Private Const S34 = 23
    Private Const S41 = 6
    Private Const S42 = 10
    Private Const S43 = 15
    Private Const S44 = 21


    Private State(4) As Long
    Private ByteCounter As Long
    Private ByteBuffer(63) As Byte

    Dim w1 As String, w2 As String, w3 As String, w4 As String

    Property Get RegisterA() As String
        RegisterA = State(1)
    End Property

    Property Get RegisterB() As String
        RegisterB = State(2)
    End Property

    Property Get RegisterC() As String
        RegisterC = State(3)
    End Property

    Property Get RegisterD() As String
        RegisterD = State(4)
    End Property

    Public Function DigestFileToHexStr(FileName As String) As String
        Open FileName For Binary Access Read As #1
        MD5Init
        Do While Not EOF(1)
            Get #1, , ByteBuffer
            If Loc(1) < LOF(1) Then
                ByteCounter = ByteCounter + 64
                MD5Transform ByteBuffer
            End If
        Loop
        ByteCounter = ByteCounter + (LOF(1) Mod 64)
        Close #1
        MD5Final
        DigestFileToHexStr = GetValues
    End Function


    Public Function DigestStrToHexStr(SourceString As String) As String
        MD5Init
        MD5Update Len(SourceString), StringToArray(SourceString)
        MD5Final
        DigestStrToHexStr = GetValues
    End Function


    Private Function StringToArray(InString As String) As Byte()
        Dim i As Integer
        Dim bytBuffer() As Byte
        ReDim bytBuffer(Len(InString))
        For i = 0 To Len(InString) - 1
            bytBuffer(i) = Asc(Mid(InString, i + 1, 1))
        Next i
        StringToArray = bytBuffer
    End Function

    Public Function GetValues() As String
        GetValues = LongToString(State(1)) & LongToString(State(2)) & LongToString(State(3)) & LongToString(State(4))
    End Function


    Public Function LongToString(Num As Long) As String
            Dim a As Byte
            Dim b As Byte
            Dim c As Byte
            Dim d As Byte
           
            a = Num And &HFF&
            If a < 16 Then
                LongToString = "0" & Hex(a)
            Else
                LongToString = Hex(a)
            End If
                  
            b = (Num And &HFF00&) / 256
            If b < 16 Then
                LongToString = LongToString & "0" & Hex(b)
            Else
                LongToString = LongToString & Hex(b)
            End If
           
            c = (Num And &HFF0000) / 65536
            If c < 16 Then
                LongToString = LongToString & "0" & Hex(c)
            Else
                LongToString = LongToString & Hex(c)
            End If
          
            If Num < 0 Then
                d = ((Num And &H7F000000) / 16777216) Or &H80&
            Else
                d = (Num And &HFF000000) / 16777216
            End If
           
            If d < 16 Then
                LongToString = LongToString & "0" & Hex(d)
            Else
                LongToString = LongToString & Hex(d)
            End If
       
    End Function

    '
    ' Initialize the class
    '   This must be called before a digest calculation is started
    '
    Public Sub MD5Init()
        ByteCounter = 0
        State(1) = UnsignedToLong(1732584193#)
        State(2) = UnsignedToLong(4023233417#)
        State(3) = UnsignedToLong(2562383102#)
        State(4) = UnsignedToLong(271733878#)
    End Sub

    '
    ' MD5 Final
    '
    Public Sub MD5Final()
        Dim dblBits As Double
       
        Dim padding(72) As Byte
        Dim lngBytesBuffered As Long
       
        padding(0) = &H80
       
        dblBits = ByteCounter * 8
       
        ' Pad out
        lngBytesBuffered = ByteCounter Mod 64
        If lngBytesBuffered <= 56 Then
            MD5Update 56 - lngBytesBuffered, padding
        Else
            MD5Update 120 - ByteCounter, padding
        End If
       
       
        padding(0) = UnsignedToLong(dblBits) And &HFF&
        padding(1) = UnsignedToLong(dblBits) / 256 And &HFF&
        padding(2) = UnsignedToLong(dblBits) / 65536 And &HFF&
        padding(3) = UnsignedToLong(dblBits) / 16777216 And &HFF&
        padding(4) = 0
        padding(5) = 0
        padding(6) = 0
        padding(7) = 0
       
        MD5Update 8, padding
    End Sub

    '
    ' Break up input stream into 64 byte chunks
    '
    Public Sub MD5Update(InputLen As Long, InputBuffer() As Byte)
        Dim II As Integer
        Dim i As Integer
        Dim j As Integer
        Dim K As Integer
        Dim lngBufferedBytes As Long
        Dim lngBufferRemaining As Long
        Dim lngRem As Long
       
        'MsgBox "ByteCounter : " & ByteCounter
       
        lngBufferedBytes = ByteCounter Mod 64
       
        'MsgBox "lngBufferedBytes : " & lngBufferedBytes
       
        lngBufferRemaining = 64 - lngBufferedBytes
        ByteCounter = ByteCounter + InputLen
        'MsgBox "ByteCounter : " & ByteCounter
        ' Use up old buffer results first
        If InputLen >= lngBufferRemaining Then
            For II = 0 To lngBufferRemaining - 1
                ByteBuffer(lngBufferedBytes + II) = InputBuffer(II)
            Next II
            MD5Transform ByteBuffer
           
            lngRem = (InputLen) Mod 64
            ' The transfer is a multiple of 64 lets do some transformations
            For i = lngBufferRemaining To InputLen - II - lngRem Step 64
                For j = 0 To 63
                    ByteBuffer(j) = InputBuffer(i + j)
                Next j
                MD5Transform ByteBuffer
            Next i
            lngBufferedBytes = 0
        Else
          i = 0
        End If
       
        ' Buffer any remaining input
        For K = 0 To InputLen - i - 1
            ByteBuffer(lngBufferedBytes + K) = InputBuffer(i + K)
        Next K
       
    End Sub

    '
    ' MD5 Transform
    '
    Private Sub MD5Transform(Buffer() As Byte)
        Dim x(16) As Long
        Dim a As Long
        Dim b As Long
        Dim c As Long
        Dim d As Long
       
        a = State(1)
        b = State(2)
        c = State(3)
        d = State(4)
       
        Decode 64, x, Buffer

        ' Round 1
        ff a, b, c, d, x(0), S11, -680876936
        ff d, a, b, c, x(1), S12, -389564586
        ff c, d, a, b, x(2), S13, 606105819
        ff b, c, d, a, x(3), S14, -1044525330
        ff a, b, c, d, x(4), S11, -176418897
        ff d, a, b, c, x(5), S12, 1200080426
        ff c, d, a, b, x(6), S13, -1473231341
        ff b, c, d, a, x(7), S14, -45705983
        ff a, b, c, d, x(8), S11, 1770035416
        ff d, a, b, c, x(9), S12, -1958414417
        ff c, d, a, b, x(10), S13, -42063
        ff b, c, d, a, x(11), S14, -1990404162
        ff a, b, c, d, x(12), S11, 1804603682
        ff d, a, b, c, x(13), S12, -40341101
        ff c, d, a, b, x(14), S13, -1502002290
        ff b, c, d, a, x(15), S14, 1236535329
       
        ' Round 2
        GG a, b, c, d, x(1), S21, -165796510
        GG d, a, b, c, x(6), S22, -1069501632
        GG c, d, a, b, x(11), S23, 643717713
        GG b, c, d, a, x(0), S24, -373897302
        GG a, b, c, d, x(5), S21, -701558691
        GG d, a, b, c, x(10), S22, 38016083
        GG c, d, a, b, x(15), S23, -660478335
        GG b, c, d, a, x(4), S24, -405537848
        GG a, b, c, d, x(9), S21, 568446438
        GG d, a, b, c, x(14), S22, -1019803690
        GG c, d, a, b, x(3), S23, -187363961
        GG b, c, d, a, x(8), S24, 1163531501
        GG a, b, c, d, x(13), S21, -1444681467
        GG d, a, b, c, x(2), S22, -51403784
        GG c, d, a, b, x(7), S23, 1735328473
        GG b, c, d, a, x(12), S24, -1926607734
       
        ' Round 3
        HH a, b, c, d, x(5), S31, -378558
        HH d, a, b, c, x(8), S32, -2022574463
        HH c, d, a, b, x(11), S33, 1839030562
        HH b, c, d, a, x(14), S34, -35309556
        HH a, b, c, d, x(1), S31, -1530992060
        HH d, a, b, c, x(4), S32, 1272893353
        HH c, d, a, b, x(7), S33, -155497632
        HH b, c, d, a, x(10), S34, -1094730640
        HH a, b, c, d, x(13), S31, 681279174
        HH d, a, b, c, x(0), S32, -358537222
        HH c, d, a, b, x(3), S33, -722521979
        HH b, c, d, a, x(6), S34, 76029189
        HH a, b, c, d, x(9), S31, -640364487
        HH d, a, b, c, x(12), S32, -421815835
        HH c, d, a, b, x(15), S33, 530742520
        HH b, c, d, a, x(2), S34, -995338651
       
        ' Round 4
        II a, b, c, d, x(0), S41, -198630844
        II d, a, b, c, x(7), S42, 1126891415
        II c, d, a, b, x(14), S43, -1416354905
        II b, c, d, a, x(5), S44, -57434055
        II a, b, c, d, x(12), S41, 1700485571
        II d, a, b, c, x(3), S42, -1894986606
        II c, d, a, b, x(10), S43, -1051523
        II b, c, d, a, x(1), S44, -2054922799
        II a, b, c, d, x(8), S41, 1873313359
        II d, a, b, c, x(15), S42, -30611744
        II c, d, a, b, x(6), S43, -1560198380
        II b, c, d, a, x(13), S44, 1309151649
        II a, b, c, d, x(4), S41, -145523070
        II d, a, b, c, x(11), S42, -1120210379
        II c, d, a, b, x(2), S43, 718787259
        II b, c, d, a, x(9), S44, -343485551
       
       
        State(1) = LongOverflowAdd(State(1), a)
        State(2) = LongOverflowAdd(State(2), b)
        State(3) = LongOverflowAdd(State(3), c)
        State(4) = LongOverflowAdd(State(4), d)

    '  /* Zeroize sensitive information.
    '*/
    '  MD5_memset ((POINTER)x, 0, sizeof (x));
       
    End Sub

    Private Sub Decode(Length As Integer, OutputBuffer() As Long, InputBuffer() As Byte)
        Dim intDblIndex As Integer
        Dim intByteIndex As Integer
        Dim dblSum As Double
       
        intDblIndex = 0
        For intByteIndex = 0 To Length - 1 Step 4
            dblSum = InputBuffer(intByteIndex) + _
                                        InputBuffer(intByteIndex + 1) * 256# + _
                                        InputBuffer(intByteIndex + 2) * 65536# + _
                                        InputBuffer(intByteIndex + 3) * 16777216#
            OutputBuffer(intDblIndex) = UnsignedToLong(dblSum)
            intDblIndex = intDblIndex + 1
        Next intByteIndex
    End Sub

    '
    ' FF, GG, HH, and II transformations for rounds 1, 2, 3, and 4.
    ' Rotation is separate from addition to prevent recomputation.
    '
    Private Function ff(a As Long, _
                        b As Long, _
                        c As Long, _
                        d As Long, _
                        x As Long, _
                        s As Long, _
                        ac As Long) As Long
        a = LongOverflowAdd4(a, (b And c) Or (Not (b) And d), x, ac)
        a = LongLeftRotate(a, s)
        a = LongOverflowAdd(a, b)
    End Function

    Private Function GG(a As Long, _
                        b As Long, _
                        c As Long, _
                        d As Long, _
                        x As Long, _
                        s As Long, _
                        ac As Long) As Long
        a = LongOverflowAdd4(a, (b And d) Or (c And Not (d)), x, ac)
        a = LongLeftRotate(a, s)
        a = LongOverflowAdd(a, b)
    End Function

    Private Function HH(a As Long, _
                        b As Long, _
                        c As Long, _
                        d As Long, _
                        x As Long, _
                        s As Long, _
                        ac As Long) As Long
        a = LongOverflowAdd4(a, b Xor c Xor d, x, ac)
        a = LongLeftRotate(a, s)
        a = LongOverflowAdd(a, b)
    End Function

    Private Function II(a As Long, _
                        b As Long, _
                        c As Long, _
                        d As Long, _
                        x As Long, _
                        s As Long, _
                        ac As Long) As Long
        a = LongOverflowAdd4(a, c Xor (b Or Not (d)), x, ac)
        a = LongLeftRotate(a, s)
        a = LongOverflowAdd(a, b)
    End Function

    Function LongLeftRotate(value As Long, bits As Long) As Long
        Dim lngSign As Long
        Dim lngI As Long
        bits = bits Mod 32
        If bits = 0 Then LongLeftRotate = value: Exit Function
        For lngI = 1 To bits
            lngSign = value And &HC0000000
            value = (value And &H3FFFFFFF) * 2
            value = value Or ((lngSign < 0) And 1) Or (CBool(lngSign And _
                    &H40000000) And &H80000000)
        Next
        LongLeftRotate = value
    End Function
    Function LongRightRotate(value As Long, bits As Long) As Long
        Dim lngSign As Long
        Dim lngI As Long
        bits = bits Mod 32
        If bits = 0 Then LongRightRotate = value: Exit Function
        For lngI = 1 To bits
            lngSign = value And &HC0000000
          
            value = (value And &H3FFFFFFF) / 2
            value = value Or ((lngSign < 0) And 1) Or (CBool(lngSign And _
                    &H40000000) And &H80000000)
        Next
        LongRightRotate = value
    End Function

    Public Function LongOverflowAdd(Val1 As Long, Val2 As Long) As Long
        Dim lngHighWord As Long
        Dim lngLowWord As Long
        Dim lngOverflow As Long

        lngLowWord = (Val1 And &HFFFF&) + (Val2 And &HFFFF&)
        lngOverflow = lngLowWord / 65536
        lngHighWord = (((Val1 And &HFFFF0000) / 65536) + ((Val2 And &HFFFF0000) / 65536) + lngOverflow) And &HFFFF&
        LongOverflowAdd = UnsignedToLong((lngHighWord * 65536#) + (lngLowWord And &HFFFF&))
    End Function
    Public Function LongOverflowcheng(Val1 As Long, Val2 As Long) As Long
        Dim lngHighWord As Long
        Dim lngLowWord As Long
        Dim lngOverflow As Long

        lngLowWord = (Val1 And &HFFFF&) * (Val2 And &HFFFF&)
        lngOverflow = lngLowWord / 65536
        lngHighWord = (((Val1 And &HFFFF0000) / 65536) * ((Val2 And &HFFFF0000) / 65536) + lngOverflow) And &HFFFF&
        LongOverflowAdd = UnsignedToLong((lngHighWord * 65536#) + (lngLowWord And &HFFFF&))
    End Function

    Public Function LongOverflowAdd4(Val1 As Long, Val2 As Long, val3 As Long, val4 As Long) As Long
        Dim lngHighWord As Long
        Dim lngLowWord As Long
        Dim lngOverflow As Long

        lngLowWord = (Val1 And &HFFFF&) + (Val2 And &HFFFF&) + (val3 And &HFFFF&) + (val4 And &HFFFF&)
        lngOverflow = lngLowWord / 65536
        lngHighWord = (((Val1 And &HFFFF0000) / 65536) + _
                       ((Val2 And &HFFFF0000) / 65536) + _
                       ((val3 And &HFFFF0000) / 65536) + _
                       ((val4 And &HFFFF0000) / 65536) + _
                       lngOverflow) And &HFFFF&
        LongOverflowAdd4 = UnsignedToLong((lngHighWord * 65536#) + (lngLowWord And &HFFFF&))
    End Function

    Public Function UnsignedToLong(value As Double) As Long
            If value <= MAXINT_4 Then
              UnsignedToLong = value
            Else
            MsgBox OFFSET_4 - value
              UnsignedToLong = OFFSET_4 - value
            End If
          End Function

    Public Function LongToUnsigned(value As Long) As Double
            If value < 0 Then
              LongToUnsigned = value + OFFSET_4
            Else
              LongToUnsigned = value
            End If
    End Function

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  • MD5算法如何被破解

    万次阅读 多人点赞 2018-04-02 20:55:29
    小明:老师,上次您讲了MD5算法。用它生成的信息摘要,真的可以被破解吗? 老师:有很多种方法可以破解,不过需要明确一点,这里所谓的破解,并非把摘要还原成原文。为什么呢?因为固定128位的摘要是有穷的,而原文...

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    小明:老师,上次您讲了MD5算法。用它生成的信息摘要,真的可以被破解吗?

    老师:有很多种方法可以破解,不过需要明确一点,这里所谓的破解,并非把摘要还原成原文。为什么呢?因为固定128位的摘要是有穷的,而原文数量是无穷的,每一个摘要都可以由若干个原文通过Hash得到。

    小明:如果是这样的话,网上所说的MD5破解到底是怎么回事呢?

    老师:对于MD5的破解,实际上都属于【碰撞】。比如原文A通过MD5可以生成摘要M,我们并不需要把X还原成A,只需要找到原文B,生成同样的摘要M即可。

    设MD5的哈希函数是H(X),那么:

    H(A) = M

    H(B) = M

    任意一个B即为破解结果。

    B有可能等于A,也可能不等于A。

    用一个形象的说法,A和B的MD5结果“殊途同归”。

    MD5碰撞通常用于登陆密码的破解。应用系统的数据库中存储的用户密码通常都是原密码的MD5哈希值,每当用户登录时,验签过程如下:

    如果我们得到了用户ABC的密码哈希值E10ADC3949BA59ABBE56E057F20F883E,并不需要还原出原密码123456,只需要“碰撞”出另一个原文654321(只是举例)即可。登录时,完全可以使用654321作为登陆密码,欺骗过应用系统的验签。

    小明:那么,具体如何来实现MD5摘要的碰撞呢?

    老师:MD5碰撞的方法有很多,主要包括暴力枚举法、字典法、彩虹表法等等。

    暴力枚举法:

    老师:暴力枚举法顾名思义,就是简单粗暴地枚举出所有原文,并计算出它们的哈希值,看看哪个哈希值和给定的信息摘要一致。这种方法虽然简单,但是时间复杂度极高。想象一下,仅仅长度8位的密码就有多少种排列组合的可能性?

    小明:只考虑大小写字母和数字,每一位有62种可能,那么8位密码的排列组合就是62的8次方,218340105584800,约等于二百万亿!

    老师:是的,这样的数据量如果使用普通的单机来破解,恐怕头发白了也破解不完。不过,我们也可以做一些取巧,优先尝试生日和有意义的单词,这样就可以把穷举范围缩小很多。

    字典法:

    老师:如果说暴力枚举法是ongoing时间换空间,那么字典法则是用空间换时间。黑客利用一个巨大的字典,存储尽可能多的原文和对应的哈希值。每次用给定的信息摘要查找字典,即可快速找到碰撞的结果。

    不过,这样做虽然每次破解速度很快,但是生成字典需要巨大的空间。仍然以8位密码举例,需要多大空间呢?

    小明:刚才计算过有218340105584800种可能性,每一对映射占192(128+64)bit。那么大约需要4.65PB的存储空间。

    老师:没错,这样做的存储成本实在太大了。当然,我们同样可以取巧,优先存储那些常用的密码及其摘要。

    小明:那么,有没有什么方法可以做到时间和空间的均衡呢?

    老师:有一种方法可以,那就是下面我要介绍的【彩虹表发】。

    彩虹表法:

    老师:彩虹表法可以说是对字典法的优化,它采用了一种有趣的数据结构:【彩虹表】。在学习彩虹表之前,我们先来了解两个基本函数:H(X)和R(X)。

    H(X):生成信息摘要的哈希函数,比如MD5,比如SHA256。

    R(X):从信息摘要转换成另一个字符串的衰减函数(Reduce)。其中R(X)的定义域是H(X)的值域,R(X)的值域是H(X)的定义域。但要注意的是,R(X)并非H(X)的反函数。

    通过交替运算H和R若干次,可以形成一个原文和哈希值的链条。假设原文是aaaaaa,哈希值长度32bit,那么哈希链表就是下面的样子:

    这个链条有多长呢?假设H(X)和R(X)的交替重复K次,那么链条长度就是2K+1。同时,我们只需把链表的首段和末端存入哈希表中:

    小明:这什么跟什么啊,衰减函数和哈希链条,到底是干什么用的?

    老师:别急,我们来演示一次破解过程,你就明白它们的意义了。

    给定信息摘要:920ECF10

    如何得到原文呢?只需进行R(X)运算:

    R(920ECF10)= kiebgt

    查询哈希表可以找到末端kiebgt对应的首端是aaaaaa,因此摘要920ECF10的原文“极有可能”在aaaaaa到kiebgt的这个链条当中。

    接下来从aaaaaa开始,重新交替运算R(X)与H(X),看一看摘要值920ECF10是否是其中一次H(X)的结果。从链条看来,答案是肯定的,因此920ECF10的原文就是920ECF10的前置节点sgfnyd。

    需要补充的是,如果给定的摘要值经过一次R(X)运算,结果在哈希表中找不到,可以继续交替H(X)R(X)直到第K次为止。

    简单来说,哈希链表代表了一组映射关系,其中每组包含K对映射,但只需要存储链条首位两个字符串。假设K=10,那么存储空间只有全量字典的十分之一,代价则是破解一个摘要的运算次数也提高了十倍。这就是时间和空间的取舍。虽然做了取舍,但是哈希链条存在一个致命的缺陷:R(X)函数的可靠性。虽然我们尽量把R(X)设计成结果均匀分布的函数,但是再完美的函数也难免会有碰撞的情况,比如下面这样:

    给定信息摘要:FB107E70

    经过多次R(X),H(X)运算,得到结果kiebgt

    通过哈希表查找末端kiebgt,可以找出首端aaaaaa

    但是,FB107E70并不在aaaaaa到kiebgt的哈希链条当中,这就是R(X)的碰撞造成的。

    这个问题看似没什么影响,既然找不到就重新生成一组首尾映射即可。但是想象一下,当K值较大的时候,哈希链很长,一旦两条不同的哈希链在某个节点出现碰撞,后面所有的明文和哈希值全都变成了一毛一样的值。

    这样造成的后果就是冗余存储。原本两条哈希链可以存储 2K个映射,由于重复,真正存储的映射数量不足2K。

    这个时候,我们设计了彩虹表。彩虹表对哈希链进行了改进,把原先的R(X)的函数改进成从R1(X)到Rk(X)一共K个衰减函数。这样一来虽然也可能发生碰撞,但是碰撞只会发生在同一级运算,如R1和R1碰撞,R3和R3碰撞,大大减小了存储重复的几率。

    小明:好复杂,听的头都晕了。那想要破解MD5算法,有没有比彩虹表更厉害的方法呢?

    老师:还真有。

    2004年,王小云教授提出了非常高效的MD5碰撞方法。

    2009年,冯登国、谢涛利用差分攻击,将MD5的碰撞算法复杂度进一步降低。

    有兴趣的小伙伴可以通过资料进行更深入的学习。

    几点补充:

    对于单机来说,暴力枚举法的时间成本很高,字典法的空间成本很高。但是利用分布式计算和分布式存储,仍然可以有效破解MD5算法。因此这两种方法同样被黑客们广泛使用。

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