C++计算 MD5值 (数字签名)

C++计算文件的MD5值

 

md5.h

 

#ifndef MD5_H

#define MD5_H

 

#include <string>

#include <fstream>

 

/* Type define */

typedef unsigned char byte;

typedef unsigned int uint32;

 

using std::string;

using std::ifstream;

 

/* MD5 declaration. */

class MD5 {

public:

MD5();

MD5(const void* input, size_t length);

MD5(const string& str);

MD5(ifstream& in);

void update(const void* input, size_t length);

void update(const string& str);

void update(ifstream& in);

const byte* digest();

string toString();

void reset();

 

private:

void update(const byte* input, size_t length);

void final();

void transform(const byte block[64]);

void encode(const uint32* input, byte* output, size_t length);

void decode(const byte* input, uint32* output, size_t length);

string bytesToHexString(const byte* input, size_t length);

 

/* class uncopyable */

MD5(const MD5&);

MD5& operator=(const MD5&);

 

private:

uint32 _state[4]; /* state (ABCD) */

uint32 _count[2]; /* number of bits, modulo 2^64 (low-order word first) */

byte _buffer[64]; /* input buffer */

byte _digest[16]; /* message digest */

bool _finished;   /* calculate finished ? */

 

static const byte PADDING[64]; /* padding for calculate */

static const char HEX[16];

enum { BUFFER_SIZE = 1024 };

};

 

#endif /*MD5_H*/

 

 

 

md5.cpp

 

#include "md5.h"

 

using namespace std;

 

/* 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

 

 

/* 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) + ac; \

(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \

(a) += (b); \

}

#define GG(a, b, c, d, x, s, ac) { \

(a) += G ((b), (c), (d)) + (x) + ac; \

(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \

(a) += (b); \

}

#define HH(a, b, c, d, x, s, ac) { \

(a) += H ((b), (c), (d)) + (x) + ac; \

(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \

(a) += (b); \

}

#define II(a, b, c, d, x, s, ac) { \

(a) += I ((b), (c), (d)) + (x) + ac; \

(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \

(a) += (b); \

}

 

 

const byte MD5::PADDING[64] = { 0x80 };

const char MD5::HEX[16] = {

'0', '1', '2', '3',

'4', '5', '6', '7',

'8', '9', 'a', 'b',

'c', 'd', 'e', 'f'

};

 

 

/* Default construct. */

MD5::MD5() {

reset();

}

 

/* Construct a MD5 object with a input buffer. */

MD5::MD5(const void* input, size_t length) {

reset();

update(input, length);

}

 

/* Construct a MD5 object with a string. */

MD5::MD5(const string& str) {

reset();

update(str);

}

 

/* Construct a MD5 object with a file. */

MD5::MD5(ifstream& in) {

reset();

update(in);

}

 

/* Return the message-digest */

const byte* MD5::digest() {

 

if (!_finished) {

   _finished = true;

   final();

}

return _digest;

}

 

/* Reset the calculate state */

void MD5::reset() {

 

_finished = false;

/* reset number of bits. */

_count[0] = _count[1] = 0;

/* Load magic initialization constants. */

_state[0] = 0x67452301;

_state[1] = 0xefcdab89;

_state[2] = 0x98badcfe;

_state[3] = 0x10325476;

}

 

/* Updating the context with a input buffer. */

void MD5::update(const void* input, size_t length) {

update((const byte*)input, length);

}

 

/* Updating the context with a string. */

void MD5::update(const string& str) {

update((const byte*)str.c_str(), str.length());

}

 

/* Updating the context with a file. */

void MD5::update(ifstream& in) {

 

if (!in) {

   return;

}

 

std::streamsize length;

char buffer[BUFFER_SIZE];

while (!in.eof()) {

   in.read(buffer, BUFFER_SIZE);

   length = in.gcount();

   if (length > 0) {

    update(buffer, length);

   }

}

in.close();

}

 

/* MD5 block update operation. Continues an MD5 message-digest

operation, processing another message block, and updating the

context.

*/

void MD5::update(const byte* input, size_t length) {

 

uint32 i, index, partLen;

 

_finished = false;

 

/* Compute number of bytes mod 64 */

index = (uint32)((_count[0] >> 3) & 0x3f);

 

/* update number of bits */

if ((_count[0] += ((uint32)length << 3)) < ((uint32)length << 3)) {

   ++_count[1];

}

_count[1] += ((uint32)length >> 29);

 

partLen = 64 - index;

 

/* transform as many times as possible. */

if (length >= partLen) {

 

   memcpy(&_buffer[index], input, partLen);

   transform(_buffer);

 

   for (i = partLen; i + 63 < length; i += 64) {

    transform(&input[i]);

   }

   index = 0;

 

} else {

   i = 0;

}

 

/* Buffer remaining input */

memcpy(&_buffer[index], &input[i], length - i);

}

 

/* MD5 finalization. Ends an MD5 message-_digest operation, writing the

the message _digest and zeroizing the context.

*/

void MD5::final() {

 

byte bits[8];

uint32 oldState[4];

uint32 oldCount[2];

uint32 index, padLen;

 

/* Save current state and count. */

memcpy(oldState, _state, 16);

memcpy(oldCount, _count, 8);

 

/* Save number of bits */

encode(_count, bits, 8);

 

/* Pad out to 56 mod 64. */

index = (uint32)((_count[0] >> 3) & 0x3f);

padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index);

update(PADDING, padLen);

 

/* Append length (before padding) */

update(bits, 8);

 

/* Store state in digest */

encode(_state, _digest, 16);

 

/* Restore current state and count. */

memcpy(_state, oldState, 16);

memcpy(_count, oldCount, 8);

}

 

/* MD5 basic transformation. Transforms _state based on block. */

void MD5::transform(const byte block[64]) {

 

uint32 a = _state[0], b = _state[1], c = _state[2], d = _state[3], x[16];

 

decode(block, x, 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;

}

 

/* Encodes input (ulong) into output (byte). Assumes length is

a multiple of 4.

*/

void MD5::encode(const uint32* input, byte* output, size_t length) {

 

for (size_t i = 0, j = 0; j < length; ++i, j += 4) {

   output[j]= (byte)(input[i] & 0xff);

   output[j + 1] = (byte)((input[i] >> 8) & 0xff);

   output[j + 2] = (byte)((input[i] >> 16) & 0xff);

   output[j + 3] = (byte)((input[i] >> 24) & 0xff);

}

}

 

/* Decodes input (byte) into output (ulong). Assumes length is

a multiple of 4.

*/

void MD5::decode(const byte* input, uint32* output, size_t length) {

 

for (size_t i = 0, j = 0; j < length; ++i, j += 4) {

   output[i] = ((uint32)input[j]) | (((uint32)input[j + 1]) << 8) |

   (((uint32)input[j + 2]) << 16) | (((uint32)input[j + 3]) << 24);

}

}

 

/* Convert byte array to hex string. */

string MD5::bytesToHexString(const byte* input, size_t length) {

 

string str;

str.reserve(length << 1);

for (size_t i = 0; i < length; ++i) {

   int t = input[i];

   int a = t / 16;

   int b = t % 16;

   str.append(1, HEX[a]);

   str.append(1, HEX[b]);

}

return str;

}

 

/* Convert digest to string value */

string MD5::toString() {

return bytesToHexString(digest(), 16);

}

 

 

test.cpp

 

#include "md5.h"

 #include <iostream>

 

 using namespace std;

 

 void PrintMD5(const string& str, MD5& md5) {

      cout << "MD5(\"" << str << "\") = " << md5.toString() << endl;

 }

 

int main() {

 

     MD5 md5;

     md5.update("");

     PrintMD5("", md5);

 

     md5.update("a");

     PrintMD5("a", md5);

 

     md5.update("bc");

     PrintMD5("abc", md5);

 

     md5.update("defghijklmnopqrstuvwxyz");

     PrintMD5("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz", md5);

 

     md5.reset();

     md5.update("message digest");

     PrintMD5("message digest", md5);

 

     md5.reset();

     md5.update(ifstream("D:\\test.txt"));

     PrintMD5("D:\\test.txt", md5);

 

    return 0;

}

 

 

测试结果：

MD5("") = d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e

MD5("a") = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661

MD5("abc") = 900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72

MD5("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b

MD5("message digest") = f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0

MD5("D:\test.txt") = 7ac66c0f148de9519b8bd264312c4d64