MD5算法简介及编程实现

本文主要包含如下内容：MD5算法概述、处理步骤、编程实现以及安全性分析。

实验三 MD5算法

实验目的：

1.了解哈希函数的概念和功能，以及一些典型的哈希函数

2.进一步理解MD5算法的概念及结构，掌握MD5算法对数据的处理过程

3.通过编程模拟MD5算法的处理步骤

实验内容：

一．MD5算法概述

MD5算法是一种消息摘要算法(Message Digest Algorithm)，此算法以任意长度的信息(message)作为输入进行计算，产生一个128-bit(16-byte)的指纹或报文摘要(fingerprint or message digest)。两个不同的message产生相同message digest的几率相当小，从一个给定的message digest逆向产生原始message更是困难，因此MD5算法适合用在数字签名应用中。MD5实现简单，在32位的机器上运行速度也相当快，当然实际应用也不仅仅局限于数字签名。

MD5算法的处理步骤：

第一步：增加填充

增加padding使得数据长度（bit为单位）模512为448。

如果数据长度正好是模512为448，增加512个填充bit，也就是说填充的个数为1-512。 第一个bit为1，其余全部为0。(即第一个字节为0x80)

第二步：补足长度

将数据长度转换为64bit的数值，如果长度超过64bit所能表示的数据长度的范围，值保留最后64bit，

增加到前面填充的数据后面，使得最后的数据为512bit的整数倍。也就是32bit的16倍的整数倍。

在RFC1321中，32bit称为一个word。

第三步：初始化变量：

用到4个变量，分别为A、B、C、D，均为32bit长。初始化为：

A: 0x01234567

B: 0x89abcdef

C: 0xfedcba98

D: 0x76543210

第四步：数据处理

首先定义4个辅助函数：

F(X,Y,Z) = XY v not(X) Z

G(X,Y,Z) = XZ v Y not(Z)

H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z

I(X,Y,Z) = Y xor (X v not(Z))

其中：XY表示按位与，X v Y表示按位或，not(X)表示按位取反。xor表示按位异或。 函数中的X、Y、Z均为32bit。

第五步：输出

最后得到的ABCD为输出结果，共128bit。A为低位，D为高位。