哈希加密算法 - MD5

哈希加密算法 - MD5

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。

原理

• step 1：填充补齐

  • 将原始数据长度补齐成512bit的整数倍

  • 填充的bit中最后64bit用于表示原始数据长度

  • 其余填充bit中第一个bit为1，其余bit为0

• step 2：分块

  • 若干512bit的数据块

  • 每个数据块又分为16个32bit的分组，方便逻辑运算

• step 3：处理数据

  • 入口参数(IV,M),IV为初始幻数、M为512bit数据块

  • 定义四种逻辑运算

    

  • 定义了四种函数

    $$
    FF(a,b,c,d,M_i,s_j,t_k):~~~~~~a=b+((a+F(b,c,d)+M_i+t_k) <<< s_j)\\ GG(a,b,c,d,M_{ρ_1(i)},s_j,t_k):~~~~~~a=b+((a+G(b,c,d)+M_{ρ_1(i)}+t_k) <<< s_j)\\ HH(a,b,c,d,M_{ρ_2(i)},s_j,t_k):~~~~~~a=b+((a+H(b,c,d)+M_{ρ_2(i)}+t_k) <<< s_j)\\ II(a,b,c,d,M_{ρ_3(i)},s_j,t_k):~~~~~~a=b+((a+I(b,c,d)+M_{ρ_3(i)}+t_k) <<< s_j)\\ a,b,c,d分别为四种幻数\\ M_i为每一个32bit分组,M[16]\\ s_j为循环左移位数,s[16]\\ t_k为常量数组,t[4*16]\\ ρ(i)为一中次序置换函数
    $$
    
    

    每一次函数所完成的操作

    

  • 初始幻数IV (A=0x01234567，B=0x89abcdef，C=0xfedcba98，D=0x76543210)，计算机按小端序存储

  • s={
        7, 12, 17, 22,
        5,  9, 14, 20,
        4, 11, 16, 23,
        6, 10, 15, 21
    };
    t={ 
        0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee, 0xf57c0faf, 0x4787c62a, 0xa8304613, 0xfd469501,     0x698098d8, 0x8b44f7af, 0xffff5bb1, 0x895cd7be, 0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e, 0x49b40821,
        
        0xf61e2562, 0xc040b340, 0x265e5a51, 0xe9b6c7aa, 0xd62f105d, 0x02441453, 0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8,     0x21e1cde6, 0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed, 0xa9e3e905, 0xfcefa3f8, 0x676f02d9, 0x8d2a4c8a,
    ​
        0xfffa3942, 0x8771f681, 0x6d9d6122, 0xfde5380c, 0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70,      0x289b7ec6, 0xeaa127fa, 0xd4ef3085, 0x04881d05, 0xd9d4d039, 0xe6db99e5, 0x1fa27cf8, 0xc4ac5665,
    ​
        0xf4292244, 0x432aff97,  0xab9423a7, 0xfc93a039, 0x655b59c3, 0x8f0ccc92, 0xffeff47d,  0x85845dd1,     0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0, 0xa3014314, 0x4e0811a1,  0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391
    }

  • 每一轮函数共进行四次循环，每一次循环进行四次函数计算

    例：

    $$
    a=FF(a,b,c,d,M_i,s_j,t_k)\\ b=FF(d,a,b,c,M_{i+1},s_{j+1},t_{k+1})\\ c=FF(c,d,a,b,M_{i+2},s_{j+2},t_{k+2})\\ d=FF(b,c,d,a,M_{i+3},s_{j+3},t_{k+3})\\
    $$

  • 这样在计算的过程中(a,b,c,d)又被赋予了新的值,最后

    $$
    CV_{q+1}=CV_q+(a,b,c,d)
    $$

    作为下一数据块的初始幻数IV

• step 4：如此往复，最后得到的CV值作为128bit的MD5值