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MD5加密算法详细分析_C实现

来源：互联网 发布：2016苹果手机赚钱软件 编辑：程序博客网 时间：2024/06/05 07:00

MD5加密算法

本文为原创作品，转载请注明出处：http://write.blog.csdn.net/postedit/51736426——开心！


维基百科对其描述：

MD5消息摘要算法（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。MD5由罗纳德·李维斯特设计，于1992年公开，用以替换MD4算法。这套算法的程序在 RFC 1321 中被加以规范。

将数据（如一段文字）运算变为另一固定长度值，是散列算法的基础原理。


算法

Figure 1. 一个MD5运算— 由类似的64次循环构成，分成4组16次。F 一个非线性函数；一个函数运算一次。Mi 表示一个 32-bits 的输入数据，Ki 表示一个 32-bits 常数，用来完成每次不同的计算。

MD5是输入不定长度信息，输出固定长度128-bits的算法。经过程序流程，生成四个32位数据，最后联合起来成为一个128-bits散列。基本方式为，求余、取余、调整长度、与链接变量进行循环运算。得出结果。

{\displaystyle F(X,Y,Z)=(X\wedge {Y})\vee (\neg {X}\wedge {Z})}F(X,Y,Z) = (X\wedge{Y}) \vee (\neg{X} \wedge{Z})
{\displaystyle G(X,Y,Z)=(X\wedge {Z})\vee (Y\wedge \neg {Z})}G(X,Y,Z) = (X\wedge{Z}) \vee (Y \wedge \neg{Z})
{\displaystyle H(X,Y,Z)=X\oplus Y\oplus Z}H(X,Y,Z) = X \oplus Y \oplus Z
{\displaystyle I(X,Y,Z)=Y\oplus (X\vee \neg {Z})}I(X,Y,Z) = Y \oplus (X \vee \neg{Z})

{\displaystyle \oplus ,\wedge ,\vee ,\neg }\oplus, \wedge, \vee, \neg 是 XOR, AND, OR , NOT 的符号。










更加详尽描述：

用途：

MD5的典型应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(指纹)，以防止被“篡改”。举个例子，你将一段话写在一个叫 readme.txt文件中，并对这个readme.txt产生一个MD5的值并记录在案，然后你可以传播这个文件给别人，别人如果修改了文件中的任何内容，你对这个文件重新计算MD5时就会发现。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，在很多操作系统中，用户的密码是以MD5值（或类似的其它算法）的方式保存的， 用户Login的时候，系统是把用户输入的密码计算成MD5值，然后再去和系统中保存的MD5值进行比较，而系统并不“知道”用户的密码是什么

原理：

       在一些初始化处理后，MD5以512位(64字节)分组来处理输入文本，每一分组又划分为16个32位(8字

节)子分组。算法的输出由四个32位(8字节)分组组成，将它们级联形成一个128位(32字节)散列值。 


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（56位）。因此，信息的位长将被扩展至N*512+448，N为一个非负整数，N可以是零。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，信息的位长=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。

　　首先填充消息使其长度恰好为一个比512位的倍数仅小64位的数。填充方法是附一个1在消息后面，后接所要求的多个0，然后在其后附上64位的消息长度（填充前）。这两步的作用是使消息长度恰好是512位的整数倍（算法的其余部分要求如此），同时确保不同的消息在填充后不相同。 



四个32位变量初始化为： (这个为初始化变量，为固定值，经过研究所得)
A=0×01234567 
B=0×89abcdef 
C=0xfedcba98 
D=0×76543210 


它们称为链接变量（chaining variable）

 
　　接着进行算法的主循环，循环的次数是消息中512位(64位)消息分组的数目。 

       将上面四个变量复制到别外的变量中：A到a，B到b，C到c，D到d。

　　主循环有四轮（MD4只有三轮），每轮很相拟。第一轮进行16次操作。每次操作对a，b，c和d中的其中三个作一次非线性函数运算（利用下面非线性函数），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a，b，c或d中之一。最后用该结果取代a，b，c或d中之一。 即下面的FF 、GG、HH、II函数
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) 

这些函数是这样设计的：（如果X、Y和Z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。 

函数F是按逐位方式操作：如果X，那么Y，否则Z。函数H是逐位奇偶操作符。）

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) 

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,M2,17,0×242070db) 
FF(b,c,d,a,M3,22,0xc1bdceee) 
FF(a,b,c,d,M4,7,0xf57c0faf) 
FF(d,a,b,c,M5,12,0×4787c62a) 
FF(c,d,a,b,M6,17,0xa8304613) 
FF(b,c,d,a,M7,22,0xfd469501) 
FF(a,b,c,d,M8,7,0×698098d8) 
FF(d,a,b,c,M9,12,0×8b44f7af) 
FF(c,d,a,b,M10,17,0xffff5bb1) 
FF(b,c,d,a,M11,22,0×895cd7be) 
FF(a,b,c,d,M12,7,0×6b901122) 
FF(d,a,b,c,M13,12,0xfd987193) 
FF(c,d,a,b,M14,17,0xa679438e) 
FF(b,c,d,a,M15,22,0×49b40821) 

第二轮 
GG(a,b,c,d,M1,5,0xf61e2562) 
GG(d,a,b,c,M6,9,0xc040b340) 
GG(c,d,a,b,M11,14,0×265e5a51) 
GG(b,c,d,a,M0,20,0xe9b6c7aa) 
GG(a,b,c,d,M5,5,0xd62f105d) 
GG(d,a,b,c,M10,9,0×02441453) 
GG(c,d,a,b,M15,14,0xd8a1e681) 
GG(b,c,d,a,M4,20,0xe7d3fbc8) 
GG(a,b,c,d,M9,5,0×21e1cde6) 
GG(d,a,b,c,M14,9,0xc33707d6) 
GG(c,d,a,b,M3,14,0xf4d50d87) 
GG(b,c,d,a,M8,20,0×455a14ed) 
GG(a,b,c,d,M13,5,0xa9e3e905) 
GG(d,a,b,c,M2,9,0xfcefa3f8) 
GG(c,d,a,b,M7,14,0×676f02d9) 
GG(b,c,d,a,M12,20,0×8d2a4c8a) 

第三轮 
HH(a,b,c,d,M5,4,0xfffa3942) 
HH(d,a,b,c,M8,11,0×8771f681) 
HH(c,d,a,b,M11,16,0×6d9d6122) 
HH(b,c,d,a,M14,23,0xfde5380c) 
HH(a,b,c,d,M1,4,0xa4beea44) 
HH(d,a,b,c,M4,11,0×4bdecfa9) 
HH(c,d,a,b,M7,16,0xf6bb4b60) 
HH(b,c,d,a,M10,23,0xbebfbc70) 
HH(a,b,c,d,M13,4,0×289b7ec6) 
HH(d,a,b,c,M0,11,0xeaa127fa) 
HH(c,d,a,b,M3,16,0xd4ef3085) 
HH(b,c,d,a,M6,23,0×04881d05) 
HH(a,b,c,d,M9,4,0xd9d4d039) 
HH(d,a,b,c,M12,11,0xe6db99e5) 
HH(c,d,a,b,M15,16,0×1fa27cf8) 
HH(b,c,d,a,M2,23,0xc4ac5665) 

第四轮 
II(a,b,c,d,M0,6,0xf4292244) 
II(d,a,b,c,M7,10,0×432aff97) 
II(c,d,a,b,M14,15,0xab9423a7) 
II(b,c,d,a,M5,21,0xfc93a039) 
II(a,b,c,d,M12,6,0×655b59c3) 
II(d,a,b,c,M3,10,0×8f0ccc92) 
II(c,d,a,b,M10,15,0xffeff47d) 
II(b,c,d,a,M1,21,0×85845dd1) 
II(a,b,c,d,M8,6,0×6fa87e4f) 
II(d,a,b,c,M15,10,0xfe2ce6e0) 
II(c,d,a,b,M6,15,0xa3014314) 
II(b,c,d,a,M13,21,0×4e0811a1) 
II(a,b,c,d,M4,6,0xf7537e82) 
II(d,a,b,c,M11,10,0xbd3af235) 
II(c,d,a,b,M2,15,0×2ad7d2bb) 
II(b,c,d,a,M9,21,0xeb86d391) 
　　

常数ti可以如下选择： 
在第i步中，ti是4294967296*abs(sin(i))的整数部分,i的单位是弧度。 

(2的32次方) 


所有这些完成之后，将A，B，C，D分别加上a，b，c，d。然后用下一分组数据继续运行算法，最后的输

出是A，B，C和D的级联。 


下面看代码，其中进行了十分详细的注释（代码经过linux下测试与传统MD5加密相同）：


/*************************************************************************> File Name: md5_1.cpp> Author:chudongfang > Mail:1149669942@qq.com > Created Time: 2016年06月22日 星期三 16时12分30秒 ************************************************************************/ #include <string.h>#include <math.h>#include <stdio.h> /*********************************** * 非线性函数 * (&是与,|是或,~是非,^是异或)  *  * 这些函数是这样设计的： *   如果X、Y和Z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。  *  * 函数F是按逐位方式操作：如果X，那么Y，否则Z。 * 函数H是逐位奇偶操作符 **********************************/#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))  /************************************** *向右环移n个单位 * ************************************/#define ROTATE_LEFT(x,n) ((x << n) | (x >> (32-n)))  /**************************************************** * 每次操作对a，b，c和d中的其中三个作一次非线性函数运算 *  F(b,c,d)   G(b,c,d)   H(b,c,d)   I(b,c,d) * * 然后将所得结果加上 第四个变量(a)， * F(b,c,d)+a * * 文本的一个子分组(x) * F(b,c,d)+a+x *  * 和一个常数(ac)。 * F(b,c,d)+a+x+ac * * 再将所得结果向右环移一个不定的数(s)， * ROTATE_LEFT( F(b,c,d)+a+x+ac , s ) *  * 并加上a，b，c或d中之一(b)。 * ROTATE_LEFT( F(b,c,d)+a+x+ac , s )+b *  * 最后用该结果取代a，b，c或d中之一(a)。 * a=ROTATE_LEFT( F(b,c,d)+a+x+ac , s )+b *  * ***************************************************/#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; }//储存一个MD5 text信息 typedef struct  {      unsigned int count[2];        //记录当前状态，其数据位数           unsigned int state[4];        //4个数，一共32位 记录用于保存对512bits信息加密的中间结果或者最终结果          unsigned char buffer[64];    //一共64字节，512位      }MD5_CTX;    //第一位1 其后若干个0,用于MD5Final函数时的补足unsigned char PADDING[]={0x80,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};    //函数声明区，每个函数在下面都有较详细说明，这里不再赘述void MD5Init(MD5_CTX *context);  void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char *input,unsigned int inputlen);  void MD5Final(MD5_CTX *context,unsigned char digest[16]);  void MD5Transform(unsigned int state[4],unsigned char block[64]);  void MD5Encode(unsigned char *output,unsigned int *input,unsigned int len);  void MD5Decode(unsigned int *output,unsigned char *input,unsigned int len);    /************************ * 函数功能：初始化一个MD5 text * 函数参数：MD5 text 指针 * ***********************///初始化void MD5Init(MD5_CTX *context)  {      context->count[0] = 0;      context->count[1] = 0;       //分别赋固定值      context->state[0] = 0x67452301;    context->state[1] = 0xEFCDAB89;      context->state[2] = 0x98BADCFE;      context->state[3] = 0x10325476;  }  /************************************************ * 函数功能：对一个MD5 text,把输入的数据进行分组，并进行加密 * 未用到的数据把其储存在MD5 text中。 * * 参数分析： * MD5_CTX *context       ：一个MD5 text    * unsigned char *input   ：新添加的数据   * unsigned int inputlen  ：新添加数据的长度(字节) * ***********************************************/void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char *input,unsigned int inputlen)  {      unsigned int i = 0,index = 0,partlen = 0;          //index：当前状态的位数对64取余，其单位是字节    //也可以写作：  index=(context->count[0]/8)%64    index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;          //partlen:可以补齐64字节的字节数    partlen = 64 - index;          //下面代码是解决一个unsignde int 无法储存极大数据导致溢出的问题    //当前位数加上新添加的位数，由于inputlen是以字节为单位，所以其转换为位数    //相当于context->count[0] += inputlen*8;      context->count[0] += inputlen << 3;         //当其出现溢出的情况时，通过以下操作把两个16位的数连在一块，生成一个    //32位的二进制数串，从而扩大其储存范围    if(context->count[0] < (inputlen << 3))          context->count[1]++;        //该语句可替换为 context->count[1]+=(inputlen<<3)>>32;    //便于理解    context->count[1] += inputlen >> 29;          //当其输入字节数的大于其可以补足64字节的字节数，进行补足    if(inputlen >= partlen)      {          //向buffer中补足partlen个字节，使其到达64字节        memcpy(&context->buffer[index],input,partlen);                //buffer达到64字节512位，则把其作为一组进行运算        MD5Transform(context->state,context->buffer);                  //如果输入的数据还可以组成多个64字节，则把其可以组成        //的作为若干组进行运算        for(i = partlen;i+64 <= inputlen;i+=64)              MD5Transform(context->state,&input[i]);                  //恢复0值，照应 下面 把输入 剩余字节(不能组成64字节组) 储存的操作        index = 0;              }       //否则，把输入的数据按顺序放在原来数据后面    else      {          i = 0;      }      //放置剩余数据    memcpy(&context->buffer[index],&input[i],inputlen-i);  }  /************************************************* * 函数功能：对数据进行补足，并加入数据位数信息，并进一步加密 *  * 参数分析： * MD5_CTX *context          :一个MD5 text * unsigned char digest[16]  :储存加密结果的数组 *************************************************/void MD5Final(MD5_CTX *context,unsigned char digest[16])  {      unsigned int index = 0,padlen = 0;          //bits： 8个字节，64位    unsigned char bits[8];          //index:对64取余结果    index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;      //因为要填充满足使其位长对512求余的结果等于448（56位）    //所以当其所剩余的数小于56字节，则填充56-index字节，    //否则填充120-index字节    //这里padlen代表其所需填充的字节    padlen = (index < 56)?(56-index):(120-index);          //然后，在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前数据长度。    //把填充前数据数据长度转换后放到bit字符数组中    MD5Encode(bits,context->count,8);        //根据已经存储好的数组PADDING，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    //其填充后进行了一系列的加密操作，其定剩余48个字节    MD5Update(context,PADDING,padlen);      //在最后添加进8个字节的数据长度信息，最后凑成一组，进行一次加密处理    MD5Update(context,bits,8);          //把最终得到的加密信息变成字符输出，共16字节    MD5Encode(digest,context->state,16);  }  /********************************************************** * 函数功能：利用位操作，按1->4方式把数字分解成字符 * * 参数分析： * unsigned char  *output ：输出的字符的数组 * unsigned int   *input  ：输入数字的数组 * unsigned int   len     : 输入数字数组的长度（单位：位）  * *********************************************************/void MD5Encode(unsigned char *output,unsigned int *input,unsigned int len)  {      unsigned int i = 0,j = 0;      while(j < len)      {          //这里& 0xFF为取后8位        //i代表数字数组下标        //j代表字符数组下标        //把数字的8、8-16、16-24、24-32分别赋值给字符        output[j] = input[i] & 0xFF;            output[j+1] = (input[i] >> 8) & 0xFF;          output[j+2] = (input[i] >> 16) & 0xFF;          output[j+3] = (input[i] >> 24) & 0xFF;          i++;          j+=4;      }  }  /********************************************************** * 函数功能：利用位操作，按4->1方式把字符合成数字 * * 参数分析： * unsigned int  *output ：输出的数字的数组 * unsigned char *input  ：输入字符的数组 * unsigned int  len     : 输入字符的长度 （单位：位） * *********************************************************/void MD5Decode(unsigned int *output,unsigned char *input,unsigned int len)  {      unsigned int i = 0,j = 0;      while(j < len)      {          //利用位操作，把四个单位为1字节的字符，合成一个单位为4字节的数字        //因为FF GG HH II和非线性函数都只能对数字进行处理        //第一个字符占前8位，第二个占8-16位，第三个占16-24位，第四个占        //24-32位。        //i代表数字数组下标        //j代表字符数组下标        output[i] = (input[j]) |              (input[j+1] << 8) |              (input[j+2] << 16) |              (input[j+3] << 24);          i++;          j+=4;       }  }  /*************************************************************** 函数功能：对512位的block数据进行加密，并把加密结果存入state数组中* 对512位信息(即block字符数组)进行一次处理，每次处理包括四轮*state[4]：md5结构中的state[4]，用于保存对512bits信息加密的中间结果或者最终结果* block[64]：欲加密的512bits信息或其中间数据***************************************************************/void MD5Transform(unsigned int state[4],unsigned char block[64])  {      //a b c d继承上一个加密的结果，所以其具有继承性    unsigned int a = state[0];      unsigned int b = state[1];      unsigned int c = state[2];      unsigned int d = state[3];          //这里只需用到16个，我把原来的unsiged int x[64]  改为了 x[16]    unsigned int x[16];          //把字符转化成数字，便于运算    MD5Decode(x,block,64);          //具体函数方式固定，不再赘述    /*************第一轮******************/    FF(a, b, c, d, x[ 0], 7, 0xd76aa478);       FF(d, a, b, c, x[ 1], 12, 0xe8c7b756);       FF(c, d, a, b, x[ 2], 17, 0x242070db);       FF(b, c, d, a, x[ 3], 22, 0xc1bdceee);           FF(a, b, c, d, x[ 4], 7, 0xf57c0faf);       FF(d, a, b, c, x[ 5], 12, 0x4787c62a);       FF(c, d, a, b, x[ 6], 17, 0xa8304613);       FF(b, c, d, a, x[ 7], 22, 0xfd469501);           FF(a, b, c, d, x[ 8], 7, 0x698098d8);       FF(d, a, b, c, x[ 9], 12, 0x8b44f7af);       FF(c, d, a, b, x[10], 17, 0xffff5bb1);       FF(b, c, d, a, x[11], 22, 0x895cd7be);           FF(a, b, c, d, x[12], 7, 0x6b901122);       FF(d, a, b, c, x[13], 12, 0xfd987193);       FF(c, d, a, b, x[14], 17, 0xa679438e);       FF(b, c, d, a, x[15], 22, 0x49b40821);               /*************第二轮*****************/    GG(a, b, c, d, x[ 1], 5, 0xf61e2562);       GG(d, a, b, c, x[ 6], 9, 0xc040b340);       GG(c, d, a, b, x[11], 14, 0x265e5a51);       GG(b, c, d, a, x[ 0], 20, 0xe9b6c7aa);           GG(a, b, c, d, x[ 5], 5, 0xd62f105d);       GG(d, a, b, c, x[10], 9,  0x2441453);       GG(c, d, a, b, x[15], 14, 0xd8a1e681);       GG(b, c, d, a, x[ 4], 20, 0xe7d3fbc8);           GG(a, b, c, d, x[ 9], 5, 0x21e1cde6);       GG(d, a, b, c, x[14], 9, 0xc33707d6);       GG(c, d, a, b, x[ 3], 14, 0xf4d50d87);       GG(b, c, d, a, x[ 8], 20, 0x455a14ed);           GG(a, b, c, d, x[13], 5, 0xa9e3e905);       GG(d, a, b, c, x[ 2], 9, 0xfcefa3f8);       GG(c, d, a, b, x[ 7], 14, 0x676f02d9);       GG(b, c, d, a, x[12], 20, 0x8d2a4c8a);               /*************第三轮*****************/    HH(a, b, c, d, x[ 5], 4, 0xfffa3942);       HH(d, a, b, c, x[ 8], 11, 0x8771f681);       HH(c, d, a, b, x[11], 16, 0x6d9d6122);       HH(b, c, d, a, x[14], 23, 0xfde5380c);           HH(a, b, c, d, x[ 1], 4, 0xa4beea44);       HH(d, a, b, c, x[ 4], 11, 0x4bdecfa9);       HH(c, d, a, b, x[ 7], 16, 0xf6bb4b60);       HH(b, c, d, a, x[10], 23, 0xbebfbc70);           HH(a, b, c, d, x[13], 4, 0x289b7ec6);       HH(d, a, b, c, x[ 0], 11, 0xeaa127fa);       HH(c, d, a, b, x[ 3], 16, 0xd4ef3085);       HH(b, c, d, a, x[ 6], 23,  0x4881d05);           HH(a, b, c, d, x[ 9], 4, 0xd9d4d039);       HH(d, a, b, c, x[12], 11, 0xe6db99e5);       HH(c, d, a, b, x[15], 16, 0x1fa27cf8);       HH(b, c, d, a, x[ 2], 23, 0xc4ac5665);                   /*************第四轮******************/    II(a, b, c, d, x[ 0], 6, 0xf4292244);       II(d, a, b, c, x[ 7], 10, 0x432aff97);       II(c, d, a, b, x[14], 15, 0xab9423a7);       II(b, c, d, a, x[ 5], 21, 0xfc93a039);           II(a, b, c, d, x[12], 6, 0x655b59c3);       II(d, a, b, c, x[ 3], 10, 0x8f0ccc92);       II(c, d, a, b, x[10], 15, 0xffeff47d);       II(b, c, d, a, x[ 1], 21, 0x85845dd1);           II(a, b, c, d, x[ 8], 6, 0x6fa87e4f);       II(d, a, b, c, x[15], 10, 0xfe2ce6e0);       II(c, d, a, b, x[ 6], 15, 0xa3014314);       II(b, c, d, a, x[13], 21, 0x4e0811a1);           II(a, b, c, d, x[ 4], 6, 0xf7537e82);       II(d, a, b, c, x[11], 10, 0xbd3af235);       II(c, d, a, b, x[ 2], 15, 0x2ad7d2bb);       II(b, c, d, a, x[ 9], 21, 0xeb86d391);           //更换原来的结果    state[0] += a;      state[1] += b;      state[2] += c;      state[3] += d;  }  int main(int argc, char *argv[])  {      MD5_CTX md5;  //定义一个MD5 text    MD5Init(&md5);//初始化               int i;      unsigned char encrypt[] ="admin";//要加密内容    //21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3      unsigned char decrypt[16]; //加密结果         MD5Update(&md5,encrypt,strlen((char *)encrypt));//进行初步分组加密      MD5Final(&md5,decrypt);   //进行后序的补足，并加密         printf("加密前:%s\n加密后16位:",encrypt);      for(i=4;i<12;i++)      {          printf("%02x",decrypt[i]);  //02x前需要加上 %      }             printf("\n加密前:%s\n加密后32位:",encrypt);      for(i=0;i<16;i++)      {          printf("%02x",decrypt[i]);  //02x前需要加上 %      }         return 0;  }



看过代码，相信已经有了初步的理解。这里我再根据我的理解来总结一下：

1.首先其核心部分为这九个函数：

#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))  


#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; }

#define ROTATE_LEFT(x,n) ((x << n) | (x >> (32-n)))

可以说这九个函数和一些固定参数组成了加密核心，我们把它视为一个模块，

这个模块输入为4个unsigned int 类型数字和x[16]   经过一系列位运算，输出 4个unsinged int 类型数字

而且其有连续性特点 ，即其上一次的加密结果会在本此加密中作为初始值进行加密，

外加了由 输入数据 转化成的x[]数组，参入到其中。

实现这个功能是由其实现：

<pre name="code" class="cpp" style="font-size: 18px;">void MD5Transform(unsigned int state[4],unsigned char block[64]);  



2.我们现在只需对数据进行处理，处理成与其所输入类型相同的数据。
根据其输入特征，我们需要512位 （64个字节）的数据，所以我们以512位为一组，

下面需要做的就是进行分组和最后加入长度信息的补全，
分组由其实现：
void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char *input,unsigned int inputlen);  
加入长度信息的补全由其实现：
void MD5Final(MD5_CTX *context,unsigned char digest[16]);  


由于数据为unsinged char类型，所以在这个过程中肯定会涉及到unsinged char 和 unsinged int 类型的转化。

unsinged char ->unsinged int由其实现：
void MD5Decode(unsigned int *output,unsigned char *input,unsigned int len)  

unsinged int ->unsinged char由其实现：
void MD5Encode(unsigned char *output,unsigned int *input,unsigned int len)  


下面我自己改了一下，改成一个MD5加密器，原理完全一样，只是做了小小的修改：

/*************************************************************************> File Name: md5_1.cpp> Author:chudongfang > Mail:1149669942@qq.com > Created Time: 2016年06月22日 星期三 16时12分30秒 ************************************************************************/ #include <string.h>#include <math.h>#include <stdio.h> /*********************************** * 非线性函数 * (&是与,|是或,~是非,^是异或)  *  * 这些函数是这样设计的： *   如果X、Y和Z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。  *  * 函数F是按逐位方式操作：如果X，那么Y，否则Z。 * 函数H是逐位奇偶操作符 **********************************/#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))  /************************************** *向右环移n个单位 * ************************************/#define ROTATE_LEFT(x,n) ((x << n) | (x >> (32-n)))  /**************************************************** * 每次操作对a，b，c和d中的其中三个作一次非线性函数运算 *  F(b,c,d)   G(b,c,d)   H(b,c,d)   I(b,c,d) * * 然后将所得结果加上 第四个变量(a)， * F(b,c,d)+a * * 文本的一个子分组(x) * F(b,c,d)+a+x *  * 和一个常数(ac)。 * F(b,c,d)+a+x+ac * * 再将所得结果向右环移一个不定的数(s)， * ROTATE_LEFT( F(b,c,d)+a+x+ac , s ) *  * 并加上a，b，c或d中之一(b)。 * ROTATE_LEFT( F(b,c,d)+a+x+ac , s )+b *  * 最后用该结果取代a，b，c或d中之一(a)。 * a=ROTATE_LEFT( F(b,c,d)+a+x+ac , s )+b *  * ***************************************************/#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; }//储存一个MD5 text信息 typedef struct  {      unsigned int count[2];        //记录当前状态，其数据位数           unsigned int state[4];        //4个数，一共32位 记录用于保存对512bits信息加密的中间结果或者最终结果          unsigned char buffer[64];    //一共64字节，512位      }MD5_CTX;    //第一位1 其后若干个0,用于MD5Final函数时的补足unsigned char PADDING[]={0x80,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};    //函数声明区，每个函数在下面都有较详细说明，这里不再赘述void MD5Init(MD5_CTX *context);  void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char *input,unsigned int inputlen);  void MD5Final(MD5_CTX *context,unsigned char digest[16]);  void MD5Transform(unsigned int state[4],unsigned char block[64]);  void MD5Encode(unsigned char *output,unsigned int *input,unsigned int len);  void MD5Decode(unsigned int *output,unsigned char *input,unsigned int len);    void MD5();/************************ * 函数功能：初始化一个MD5 text * 函数参数：MD5 text 指针 * ***********************///初始化void MD5Init(MD5_CTX *context)  {      context->count[0] = 0;      context->count[1] = 0;       //分别赋固定值      context->state[0] = 0x67452301;    context->state[1] = 0xEFCDAB89;      context->state[2] = 0x98BADCFE;      context->state[3] = 0x10325476;  }  /************************************************ * 函数功能：对一个MD5 text,把输入的数据进行分组，并进行加密 * 未用到的数据把其储存在MD5 text中。 * * 参数分析： * MD5_CTX *context       ：一个MD5 text    * unsigned char *input   ：新添加的数据   * unsigned int inputlen  ：新添加数据的长度(字节) * ***********************************************/void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char *input,unsigned int inputlen)  {      unsigned int i = 0,index = 0,partlen = 0;          //index：当前状态的位数对64取余，其单位是字节    //也可以写作：  index=(context->count[0]/8)%64    index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;          //partlen:可以补齐64字节的字节数    partlen = 64 - index;          //下面代码是解决一个unsignde int 无法储存极大数据导致溢出的问题    //当前位数加上新添加的位数，由于inputlen是以字节为单位，所以其转换为位数    //相当于context->count[0] += inputlen*8;      context->count[0] += inputlen << 3;         //当其出现溢出的情况时，通过以下操作把两个16位的数连在一块，生成一个    //32位的二进制数串，从而扩大其储存范围    if(context->count[0] < (inputlen << 3))          context->count[1]++;        //该语句可替换为 context->count[1]+=(inputlen<<3)>>32;    //便于理解    context->count[1] += inputlen >> 29;          //当其输入字节数的大于其可以补足64字节的字节数，进行补足    if(inputlen >= partlen)      {          //向buffer中补足partlen个字节，使其到达64字节        memcpy(&context->buffer[index],input,partlen);                //buffer达到64字节512位，则把其作为一组进行运算        MD5Transform(context->state,context->buffer);                  //如果输入的数据还可以组成多个64字节，则把其可以组成        //的作为若干组进行运算        for(i = partlen;i+64 <= inputlen;i+=64)              MD5Transform(context->state,&input[i]);                  //恢复0值，照应 下面 把输入 剩余字节(不能组成64字节组) 储存的操作        index = 0;              }       //否则，把输入的数据按顺序放在原来数据后面    else      {          i = 0;      }      //放置剩余数据    memcpy(&context->buffer[index],&input[i],inputlen-i);  }  /************************************************* * 函数功能：对数据进行补足，并加入数据位数信息，并进一步加密 *  * 参数分析： * MD5_CTX *context          :一个MD5 text * unsigned char digest[16]  :储存加密结果的数组 *************************************************/void MD5Final(MD5_CTX *context,unsigned char digest[16])  {      unsigned int index = 0,padlen = 0;          //bits： 8个字节，64位    unsigned char bits[8];          //index:对64取余结果    index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;      //因为要填充满足使其位长对512求余的结果等于448（56位）    //所以当其所剩余的数小于56字节，则填充56-index字节，    //否则填充120-index字节    //这里padlen代表其所需填充的字节    padlen = (index < 56)?(56-index):(120-index);          //然后，在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前数据长度。    //把填充前数据数据长度转换后放到bit字符数组中    MD5Encode(bits,context->count,8);        //根据已经存储好的数组PADDING，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    //其填充后进行了一系列的加密操作，其定剩余48个字节    MD5Update(context,PADDING,padlen);      //在最后添加进8个字节的数据长度信息，最后凑成一组，进行一次加密处理    MD5Update(context,bits,8);          //把最终得到的加密信息变成字符输出，共16字节    MD5Encode(digest,context->state,16);  }  /********************************************************** * 函数功能：利用位操作，按1->4方式把数字分解成字符 * * 参数分析： * unsigned char  *output ：输出的字符的数组 * unsigned int   *input  ：输入数字的数组 * unsigned int   len     : 输入数字数组的长度（单位：位）  * *********************************************************/void MD5Encode(unsigned char *output,unsigned int *input,unsigned int len)  {      unsigned int i = 0,j = 0;      while(j < len)      {          //这里& 0xFF为取后8位        //i代表数字数组下标        //j代表字符数组下标        //把数字的8、8-16、16-24、24-32分别赋值给字符        output[j] = input[i] & 0xFF;            output[j+1] = (input[i] >> 8) & 0xFF;          output[j+2] = (input[i] >> 16) & 0xFF;          output[j+3] = (input[i] >> 24) & 0xFF;          i++;          j+=4;      }  }  /********************************************************** * 函数功能：利用位操作，按4->1方式把字符合成数字 * * 参数分析： * unsigned int  *output ：输出的数字的数组 * unsigned char *input  ：输入字符的数组 * unsigned int  len     : 输入字符的长度 （单位：位） * *********************************************************/void MD5Decode(unsigned int *output,unsigned char *input,unsigned int len)  {      unsigned int i = 0,j = 0;      while(j < len)      {          //利用位操作，把四个单位为1字节的字符，合成一个单位为4字节的数字        //因为FF GG HH II和非线性函数都只能对数字进行处理        //第一个字符占前8位，第二个占8-16位，第三个占16-24位，第四个占        //24-32位。        //i代表数字数组下标        //j代表字符数组下标        output[i] = (input[j]) |              (input[j+1] << 8) |              (input[j+2] << 16) |              (input[j+3] << 24);          i++;          j+=4;       }  }  /*************************************************************** 函数功能：对512位的block数据进行加密，并把加密结果存入state数组中* 对512位信息(即block字符数组)进行一次处理，每次处理包括四轮*state[4]：md5结构中的state[4]，用于保存对512bits信息加密的中间结果或者最终结果* block[64]：欲加密的512bits信息或其中间数据***************************************************************/void MD5Transform(unsigned int state[4],unsigned char block[64])  {      //a b c d继承上一个加密的结果，所以其具有继承性    unsigned int a = state[0];      unsigned int b = state[1];      unsigned int c = state[2];      unsigned int d = state[3];          //这里只需用到16个，我把原来的unsiged int x[64]  改为了 x[16]    unsigned int x[16];          //把字符转化成数字，便于运算    MD5Decode(x,block,64);          //具体函数方式固定，不再赘述    /*************第一轮******************/    FF(a, b, c, d, x[ 0], 7, 0xd76aa478);       FF(d, a, b, c, x[ 1], 12, 0xe8c7b756);       FF(c, d, a, b, x[ 2], 17, 0x242070db);       FF(b, c, d, a, x[ 3], 22, 0xc1bdceee);           FF(a, b, c, d, x[ 4], 7, 0xf57c0faf);       FF(d, a, b, c, x[ 5], 12, 0x4787c62a);       FF(c, d, a, b, x[ 6], 17, 0xa8304613);       FF(b, c, d, a, x[ 7], 22, 0xfd469501);           FF(a, b, c, d, x[ 8], 7, 0x698098d8);       FF(d, a, b, c, x[ 9], 12, 0x8b44f7af);       FF(c, d, a, b, x[10], 17, 0xffff5bb1);       FF(b, c, d, a, x[11], 22, 0x895cd7be);           FF(a, b, c, d, x[12], 7, 0x6b901122);       FF(d, a, b, c, x[13], 12, 0xfd987193);       FF(c, d, a, b, x[14], 17, 0xa679438e);       FF(b, c, d, a, x[15], 22, 0x49b40821);               /*************第二轮*****************/    GG(a, b, c, d, x[ 1], 5, 0xf61e2562);       GG(d, a, b, c, x[ 6], 9, 0xc040b340);       GG(c, d, a, b, x[11], 14, 0x265e5a51);       GG(b, c, d, a, x[ 0], 20, 0xe9b6c7aa);           GG(a, b, c, d, x[ 5], 5, 0xd62f105d);       GG(d, a, b, c, x[10], 9,  0x2441453);       GG(c, d, a, b, x[15], 14, 0xd8a1e681);       GG(b, c, d, a, x[ 4], 20, 0xe7d3fbc8);           GG(a, b, c, d, x[ 9], 5, 0x21e1cde6);       GG(d, a, b, c, x[14], 9, 0xc33707d6);       GG(c, d, a, b, x[ 3], 14, 0xf4d50d87);       GG(b, c, d, a, x[ 8], 20, 0x455a14ed);           GG(a, b, c, d, x[13], 5, 0xa9e3e905);       GG(d, a, b, c, x[ 2], 9, 0xfcefa3f8);       GG(c, d, a, b, x[ 7], 14, 0x676f02d9);       GG(b, c, d, a, x[12], 20, 0x8d2a4c8a);               /*************第三轮*****************/    HH(a, b, c, d, x[ 5], 4, 0xfffa3942);       HH(d, a, b, c, x[ 8], 11, 0x8771f681);       HH(c, d, a, b, x[11], 16, 0x6d9d6122);       HH(b, c, d, a, x[14], 23, 0xfde5380c);           HH(a, b, c, d, x[ 1], 4, 0xa4beea44);       HH(d, a, b, c, x[ 4], 11, 0x4bdecfa9);       HH(c, d, a, b, x[ 7], 16, 0xf6bb4b60);       HH(b, c, d, a, x[10], 23, 0xbebfbc70);           HH(a, b, c, d, x[13], 4, 0x289b7ec6);       HH(d, a, b, c, x[ 0], 11, 0xeaa127fa);       HH(c, d, a, b, x[ 3], 16, 0xd4ef3085);       HH(b, c, d, a, x[ 6], 23,  0x4881d05);           HH(a, b, c, d, x[ 9], 4, 0xd9d4d039);       HH(d, a, b, c, x[12], 11, 0xe6db99e5);       HH(c, d, a, b, x[15], 16, 0x1fa27cf8);       HH(b, c, d, a, x[ 2], 23, 0xc4ac5665);                   /*************第四轮******************/    II(a, b, c, d, x[ 0], 6, 0xf4292244);       II(d, a, b, c, x[ 7], 10, 0x432aff97);       II(c, d, a, b, x[14], 15, 0xab9423a7);       II(b, c, d, a, x[ 5], 21, 0xfc93a039);           II(a, b, c, d, x[12], 6, 0x655b59c3);       II(d, a, b, c, x[ 3], 10, 0x8f0ccc92);       II(c, d, a, b, x[10], 15, 0xffeff47d);       II(b, c, d, a, x[ 1], 21, 0x85845dd1);           II(a, b, c, d, x[ 8], 6, 0x6fa87e4f);       II(d, a, b, c, x[15], 10, 0xfe2ce6e0);       II(c, d, a, b, x[ 6], 15, 0xa3014314);       II(b, c, d, a, x[13], 21, 0x4e0811a1);           II(a, b, c, d, x[ 4], 6, 0xf7537e82);       II(d, a, b, c, x[11], 10, 0xbd3af235);       II(c, d, a, b, x[ 2], 15, 0x2ad7d2bb);       II(b, c, d, a, x[ 9], 21, 0xeb86d391);           //更换原来的结果    state[0] += a;      state[1] += b;      state[2] += c;      state[3] += d;  }  void MD5(){MD5_CTX md5;  //定义一个MD5 text    MD5Init(&md5);//初始化         unsigned char encrypt[1000];//要加密内容    unsigned char decrypt[16]; //加密结果          printf("请输入要加密的信息：");    scanf("%s",encrypt);        MD5Update(&md5,encrypt,strlen((char *)encrypt));//进行初步分组加密      MD5Final(&md5,decrypt);   //进行后序的补足，并加密     printf("\n加密前：%s\n加密后16位:",encrypt);    for(int i=4;i<12;i++)          printf("%02x",decrypt[i]);  //02x前需要加上 %         printf("\n加密后：%s\n加密后32位:",encrypt);      for(int i=0;i<16;i++)          printf("%02x",decrypt[i]);  //02x前需要加上 %   }int main(int argc, char *argv[])  {   int chioce;do{    printf("\n\t\t**********MD5加密器××********\n");    printf("\t\t*        1.数据加密           *\n");    printf("\t\t*        0.退出               *\n");    printf("\t\t*******************************\n");    printf("\t\t请选择：");    scanf("%d",&chioce);        switch(chioce)    {          case 1:                MD5();        break;        default:        break;    }}while(chioce!=0);return 0; }  


本文为原创作品，转载请注明出处：http://write.blog.csdn.net/postedit/51736426

附MD5加密网站：http://tool.chinaz.com/tools/md5.aspx




                                             
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