MD5加密算法

MD5是一种不可逆的加密算法。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的特性

• 压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的。

• 容易计算：从原数据计算出MD5值很容易。

• 抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，所得到的MD5值都有很大区别。

• 弱抗碰撞：已知原数据和其MD5值，想找到一个具有相同MD5值的数据（即伪造数据）是非常困难的

md5加密原理

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

1、填充

在MD5算法中，首先需要对信息进行填充，使其位长对512求余的结果等于448，并且填充必须进行，即使其位长对512求余的结果等于448。因此，信息的位长（Bits Length）将被扩展至N*512+448，N为一个非负整数

填充的方法如下：

1) 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。

2) 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（单位为Bit），如果二

进制表示的填充前信息长度超过64位，则取低64位。

经过这两步的处理，信息的位长=N512+448+64=(N+1）512，即长度恰好是512的整数倍

2、初始化变量

MD5使用4个32位的变量（A、B、C、D）来存储中间计算结果。这些变量的初值是固定的，并且与MD5算法的设计有关，这四个32位被称作链接变量（Chaining Variable），他们分别为：A=0x01234567，B=0x89abcdef，C=0xfedcba98，D=0x76543210

3、处理消息

将填充后的消息分成512位（64字节）的块，每个块被处理成一个16个32位字的消息子块

4、处理每个消息子块

处理每个消息子块的过程涉及到64个轮函数，每个轮函数会进行一系列的非线性函数、位操作和常数的组合。以下是详细的步骤：

1. 轮函数： MD5算法中的每个轮函数都是一种特定的非线性函数，它会根据输入的A、B、C、D变量进行运算，最后得到新的A、B、C、D。

   MD5算法中有四个不同的轮函数，它们分别是F、G、H和I。每个轮函数会使用不同的非线性函数。

   • F函数： F(B,C,D)=(B&C)∣(∼B&D)

   • G函数： G(B,C,D)=(B&D)∣(C&∼D)

   • H函数： H(B,C,D)=B⊕C⊕D

   • I函数： I(B,C,D)=C⊕(B∣∼D)

2. 常数： MD5算法中的每个轮函数都会使用一个特定的常数，这些常数是固定的，与算法的设计有关

3. 轮次： 每个轮函数会被执行64次，其中前16次使用消息子块中的字，接下来的32次使用特定的非线性函数，最后的16次再次使用消息子块中的字。每轮的运算都会涉及位运算、加法、循环左移等。

4. 更新变量： 在每个轮次中，轮函数的输出会与当前的A、B、C、D值进行运算，并更新这些变量

4、输出

通过不断迭代执行这些轮函数，处理每个消息子块，最终得到的A、B、C、D值连接在一起，形成128位的MD5散列值

撞库

从技术的角度来说，MD5真的很安全，因为MD5本身是不可逆的，因此没法解密，除了撞库这样的一个方式

通过建立大型数据库，将常用的各种句子密码等加密成为密文，并存储在数据库中；然后拿着密文到数据库网站查询，就有可能查到密码

在大数据时代，庞大的数据中收集了越来越多的原文密文字典，利用反查法（md5的缺点就是相同密码加密的结果是一样的，也就是同一个密码加密后具备唯一性的特征），只要字典中存在弱密码的md5加密串，那么就可以反向查找出对应密码

程序开发人员如何避免反查法，降低被解密的可能性，那么就需要使用盐值加密，加入一个随机盐，这样一定程度上可以防止md5大数据字典法解密用户信息。只要随机盐不泄露，那么被解密的风险就降低了

加盐

在密码学中，为了增加密码的安全性，通常会使用“盐”（salt）来改进哈希算法，包括MD5。盐是一个随机生成的字符串，它被添加到用户密码之前，然后再进行哈希运算。这种做法有助于防止彩虹表攻击（rainbow table attacks）和预先计算的哈希值攻击

以下是使用盐对MD5进行加密的一般流程：

1. 生成盐： 在用户注册或者密码更新时，为每个用户生成一个随机的盐值。盐值的长度通常是固定的，例如，可以选择使用16字节的随机字符串。

2. 将盐与密码合并： 将用户输入的密码与生成的盐值进行合并，得到一个新的字符串。

3. 计算哈希： 对合并后的字符串进行MD5哈希运算。即，计算 MD5(salt + password)。

4. 存储信息： 将得到的哈希值和生成的盐值一同存储在数据库中。这样，即使两个用户使用相同的密码，由于他们具有不同的盐值，最终存储在数据库中的哈希值也会是不同的。

5. 验证密码： 在用户登录时，获取存储在数据库中的盐值，将输入的密码与盐值合并，然后进行MD5哈希运算。将计算得到的哈希值与数据库中存储的哈希值进行比较。如果相同，则密码验证成功。

使用盐的主要优势在于它增加了对彩虹表攻击的抵抗力，因为攻击者需要为每个可能的盐值生成一个彩虹表。即使密码相同，由于盐值不同，哈希值也会不同，从而增加了破解的难度。

需要注意的是，MD5本身存在一些安全性问题，因此对于更高级的安全需求，推荐使用更安全的哈希算法，如SHA-256等。