一种带随机数MD5算法的设计与实现_张丽香
MD5算法的原理与实现
MD5算法的原理与实现***********************************************声明************************************************原创作品，出⾃ “晓风残⽉xj” 博客，欢迎转载。
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可能存在诸多不⾜。
欢迎斧正!*****************************************************************************************************⼀、MD5概念MD5，全名Message Digest Algorithm 5 ，中⽂名为消息摘要算法第五版，为计算机安全领域⼴泛使⽤的⼀种散列函数，⽤以提供消息的完整性保护。
上⾯这段话话引⽤⾃百度百科。
我的理解MD5是⼀种信息摘要算法，主要是通过特定的hash散列⽅法将⽂本信息转换成简短的信息摘要，压缩+加密+hash算法的结合体，是绝对不可逆的。
⼆、MD5计算步骤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。
第⼀步、填充假设输⼊信息的长度(bit)对512求余的结果不等于448，就须要填充使得对512求余的结果等于448。
填充的⽅法是填充⼀个1和n个0。
填充完后，信息的长度就为N*512+448(bit)。
第⼆步、记录信息长度⽤64位来存储填充前信息长度。
这64位加在第⼀步结果的后⾯，这样信息长度就变为N*512+448+64=(N+1)*512位。
第三步、装⼊标准的幻数（四个整数）标准的幻数（物理顺序）是（A=(01234567)16，B=(89ABCDEF)16。
C=(FEDCBA98)16，D=(76543210)16）。
假设在程序中定义应该是（A=0X67452301L，B=0XEFCDAB89L。
毕业设计-md5算法的研究与实现数据存储加密—论文[管理资料]
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毕业设计(论文)MD5算法的研究与实现------数据存储加密论文作者姓名：申请学位专业：申请学位类别：指导教师姓名（职称）：论文提交日期：MD5算法的研究与实现------数据存储加密摘要随着网络技术的广泛应用，网络信息安全越来越引起人们的重视。
针对数据在存储的时候存在大量的安全问题，目前通常将需要存储的数据进行加密然后再存储，应用MD5算法是一个不错的选择。
MD5算法的全称是Message-Digest algorithm 5，是一种用于产生数字签名的单项散列算法。
它的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被“压缩”成一种保密的格式，即将一个任意长度的“字节串”通过一个不可逆的字符串变换算法变换成一个128bit的串。
该毕业设计是运用microsoft visual c++ ，主要是通过算法实现数据的加密存储。
文章分成五部分。
第一，二部分描述了MD5的目前现状和相关理论知识，也让我们了解MD5的定义。
重点是MD5的流程实现和封装DLL。
在MD5算法的DLL 封装这章，主要是描述我们为什么要选用封装DLL的原因，以及封装的好处。
设计流程这一部分里包含读取，修改，插入，删除这几个功能的实现情况，并用流程图的方式来分别描述了这四大功能模块的实现过程。
最后一部分显示了系统测试的内容和系统主要功能运行界面图。
关键词：信息安全；MD5；加密；封装The Research and Implementation for MD5 Algorithm-------- Data Storage and EncryptionAbstractWith the wide application of the network technology, the information of the network safety causes people's attention more and more. A large number of security questions appear while storing data, the data that usually store needing at present are encrypted then stored, it is a good choice to use MD5 algorithm. The full name of MD5 algorithm is Message-Digest algorithm 5, is that a kind of individual event used for producing figures and signed breaks up and arranges algorithms. Its function is to let large capacity information " compress " and become a kind of secret form before signing the private key with the digital signature software, vary " byte bunch " of a wanton length into a great integer of one 128bit through an irreversible one bunch of algorithms of varying of character .Used Microsoft Visual C++ software and developed in this graduation project, is mainly to realize through the algorithm that the encryption of the data is stored. The article is divided into five parts. The first and second parts are describing the current situation and relevant theory knowledge at present of MD5, let us understand the definition of MD5. The focal point is the procedure of MD5 is realized and encapsulation to Dynamic Link Library. In this chapter of encapsulation MD5 class library to Dynamic Link Library, mainly describe why we will select encapsulation Dynamic Link Library for use , and the advantage of encapsulation . Design this of procedure and include reading in the part , revise , insert, delete the realization situations of these functions, and has described the realization course of this four major functions module respectively in way of the flow chart . The last part has shown that the content of system testing and main function of system operate the interface picture .Key words: information security; MD5; encrypt; Packaging目录论文总页数：23页1 引言 (1)研究现状 (1)选题意义 (2)选题背景 (2)2 相关理论基础 (3)单向散列函数 (3)单向散列函数的基本原理 (3)散列值的长度 (4)MD5算法的基本原理 (4)MD5的应用 (12)3 需求分析及设计方案 (14)主要功能模块 (14)数据加密 (14)数据存储 (14)数据库设计 (14)主要流程图 (15)4 MD5算法的DLL封装 (15)加载时动态链接 (16)运行时动态链接 (16)DLL封装情况 (16)5 具体设计流程及实现 (17)读取的设计和实现 (17)插入的设计和实现 (18)修改的设计和实现 (18)删除的设计和实现 (19)6 调试与分析 (19)概述 (19)测试分析报告 (20)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)声明 (23)1引言随着网络通信技术和Internet的联系日益增强，出现了一系列与网络安全相关的问题：如对主机的攻击，网络上传输的信息被截取、篡改、重发等，由此，它对网络应用的进一步推广构成了巨大威胁，因此密码体制[1]就在这种背景下应运而生了。
基于MD5的软件注册码的设计与实现
基于MD5的软件注册码的设计与实现管丽娟【摘要】In this paper, first we summarise several common software register codes at present, analyse the principle and characteristics of the register code, then design and implement a new register code. This one is based on MD5, uses hard disk type and serial number as computer's fingerprint information, and takes the XOR operation of disk' s serial number as additional information. The new code plays a certain role on software protection.%在阐述目前几种常用的注册方式的基础上,分析注册码的原理和特点,设计并实现一种基于MD5的,以硬盘型号+序列号为计算机指纹信息.以磁盘序列号进行异或运算为附加信息的注册码,它对保护软件起到一定的作用.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2013(030)001【总页数】3页(P319-320,333)【关键词】注册码;计算机指纹信息;Md5;VC++ 6.0【作者】管丽娟【作者单位】广东省湛江师范学院广东湛江524048【正文语种】中文【中图分类】TP3110 引言软件作为个人智慧和血汗的结晶，在希望别人共享自己的成果并提出宝贵意见的同时，也希望自己的辛劳和汗水得到尊重。
但由于用户观念上的差异和盗版软件的泛滥，使得软件开发者的权益得不到应有的保护，为保证软件本身不被盗用以及软件开发者的自身利益，软件通常采用加密方式来授权使用。
MD5算法的设计与实现
实验三 MD5算法的设计与实现一、实验目的：设计并实现MD5算法，从而进一步加深对数据完整性保证和散列函数的理解。
二、实验要求：1、产生任意电子文档（包括文本和二进制）的128位信息摘要。
2、根据信息摘要验证该电子文档是否被更改过。
三、实验内容:1、MD5算法简介:Message Digest Algorithm MD5（中文名为消息摘要算法第五版）为计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，用以提供消息的完整性保护。
1991年，Rivest开发出技术上更为趋近成熟的md5算法。
它在MD4的基础上增加了"安全-带子"（safety-belts）的概念。
虽然MD5比MD4复杂度大一些，但却更为安全。
这个算法很明显的由四个和MD4设计有少许不同的步骤组成。
在MD5算法中，信息-摘要的大小和填充的必要条件与MD4完全相同。
Den boer和Bosselaers曾发现MD5算法中的假冲突（pseudo-collisions），但除此之外就没有其他被发现的加密后结果了。
对MD5算法简要的叙述可以为：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。
2. MD5算法逻辑处理操作包括以下几步：步骤一：附加填充比特。
对报文填充使报文的长度（比特数）与448模512同余。
即填充比特使长度为512的整数倍减去64。
例如，如果报文是448比特长，那么将填充512比特形成960比特的报文。
填充比特串的最高位为1，其余各位均为0。
步骤二：附加长度值。
将用64比特表示的初始报文（填充前）的位长度附加在步骤一的结果后（低位字节优先）。
如果初始长度大于264，仅使用该长度的低64比特。
这样，该域所包含的长度值为初始报文长度模264的值。
这两步的结果将产生一个长度为512整数倍比特的报文。
MD5算法原理及代码实现
MD5算法原理及代码实现MD5（Message Digest Algorithm 5）是一种被广泛使用的消息摘要算法，它是MD家族中的第五个版本。
MD5算法能将任意长度的输入数据转换为一个128位（16字节）的散列值，通常表示为32个十六进制数。
1. 填充（Padding）：为了使输入消息的位数对512求余数等于448，填充是必要的。
例如，如果输入消息的位数是L，填充后的消息长度为K* 512 + 448，其中K是一个非负整数。
填充后的消息被分为512位（64字节）的块。
2. 初始化（Initialization）：算法对四个32位的缓冲区A、B、C、D进行初始化，通常初始化为常量。
这些缓冲区用于保存中间计算结果。
3. 循环（Iteration）：通过进行四轮循环的操作，将每个512位的块以及前一个块的连续散列结果作为输入，产生新的散列结果。
每轮循环包括四个步骤：数据的复制、数据的变换、数据的交换以及数据的加法。
4. 输出（Output）：将最后一轮循环的输出结果根据顺序连接起来，形成128位的散列值。
下面是一个简单的MD5算法的代码示例，使用Python语言实现：```pythonimport hashlibdef md5(message):md5_hash = hashlib.md5md5_hash.update(message.encode('utf-8'))return md5_hash.hexdigest#测试message = "Hello, world!"md5_value = md5(message)print("MD5 hash value:", md5_value)```在上述代码中，我们首先导入了Python标准库中的hashlib模块，该模块提供了MD5算法的实现。
然后，我们定义了一个名为md5的函数，它接受一个字符串形式的消息作为输入，并返回该消息的MD5散列值。
基于标识的动态口令系统
基于标识的动态口令系统刘莹;龙毅宏【摘要】As a user authentication technology, the one-time password technology is more secure than the traditional static password technology. To address the problems of one-time password system, such as the difficulty to manage one-time password seed secret of a user, high security requirements on the database of user seed secrets, and the restric-tion on the accounts in integrating with an application system, the lack of the function of updating seed secret auto-matically etc, this paper proposes an one-time password authentication scheme based on user identity, and implements the system based on challenge/response mode and time synchronization mode respectively. The proposed one-time password system updates the seed secrets for users automatically, and has the advantages such as easy management of user secrets and easy integration with application systems etc.%作为用户身份验证技术，动态口令技术比传统的静态口令技术具有更高的安全性。
《信息安全》实验报告3MD5的计算和破解
《信息安全》实验报告3MD5的计算和破解实验目标：1.了解MD5算法的基本原理。
2.掌握MD5算法的计算和应用。
3.理解MD5算法的弱点，并尝试破解MD5哈希值。
一、实验原理：MD5（Message Digest Algorithm 5）是一种常用的消息摘要算法，用来确保数据的完整性和一致性，广泛应用于信息安全领域中。
MD5将任意长度的输入数据进行计算，得到一个128位的哈希值。
实验步骤：1.编写MD5的计算代码。
2.编写MD5的破解代码。
3.运行代码，计算给定字符串的MD5哈希值。
4.破解给定MD5哈希值。
二、实验过程：1.MD5的计算代码编写：MD5算法的计算过程包括四个主要的步骤：填充位、增加长度、初始化变量和循环计算。
a.填充位：将待计算的消息填充至512位的倍数，填充位为1后面加零。
b.增加长度：在填充消息后增加一个64位的二进制数，表示原始消息的长度。
c.初始化变量：设定固定的四个变量，用于循环计算。
d.循环计算：将填充后的消息分为512位的块进行循环计算，计算结果与前一块的结果进行累加。
2.MD5的破解代码编写：MD5的破解目标是通过已知的MD5哈希值，找到对应的原始数据。
一般的方法是尝试不同的输入数据，计算MD5哈希值，然后与已知的哈希值进行比较。
a.枚举法：通过不断尝试不同的输入数据，计算MD5哈希值与给定哈希值进行比较，直到找到对应的原始数据。
b.字典法：通过预先准备好的字典文件，将字典中的每个词进行MD5哈希计算，然后与给定哈希值进行比较，查找对应的原始数据。
3.实验结果展示：4.MD5的破解：a.枚举法：从'a'到'z'的26个字符中依次尝试，计算MD5哈希值并与给定值进行比较，直到找到对应的原始数据。
b.字典法：根据常见密码字典构建一个文本文件，逐行读取文件中的词进行MD5哈希计算并与给定值进行比较，直到找到对应的原始数据。
5.实验总结：实验中，我们通过计算MD5哈希值和尝试破解，深入了解了MD5算法的原理和应用。
MD5算法的设计与实现
MD5算法的设计与实现MD5（Message Digest Algorithm 5）是一种常用的哈希算法，用于对任意长度的数据进行加密和校验。
MD5算法由美国密码学家罗纳德·李维斯特（Ronald Rivest）于1991年提出，目前仍广泛应用于数据完整性校验、密码存储等领域。
1.不可逆性：MD5算法是单向的，无法通过哈希值逆向推导出原始数据。
这意味着即使知道哈希值，也无法还原出原始数据。
2.高度离散性：MD5算法对输入数据的任意细微更改都会产生完全不同的哈希值。
这意味着即使数据只有一点点改变，其哈希值也会完全不同。
3.快速性：MD5算法的计算速度相对较快，能够在短时间内对大量数据进行哈希计算。
1.填充数据：对输入数据进行填充，使其长度恰好为512的倍数。
填充时，在数据末尾添加一个1，后面补0至满足长度要求。
2.填充长度：将填充后的数据长度（以比特位为单位）表示为64位二进制数，并添加到填充数据的末尾。
3.初始化状态：定义四个32位的寄存器A、B、C、D，并初始化为特定的常量值。
4.分组处理：将填充后的数据分成若干个512位的分组，每次处理一个分组。
5.循环操作：对每个分组进行四轮循环操作，每轮操作包括四个步骤。
a.F函数：根据当前轮数选择不同的非线性函数，并将寄存器A、B、C、D的值传入。
b.G函数：根据当前轮数选择不同的线性函数，并将寄存器A、B、C、D的值传入。
c.H函数：根据当前轮数选择不同的线性函数，并将寄存器A、B、C、D的值传入。
d.I函数：根据当前轮数选择不同的线性函数，并将寄存器A、B、C、D的值传入。
6.更新寄存器：根据循环操作的结果更新寄存器A、B、C、D的值。
7.输出结果：将最终的寄存器值按顺序连接起来，得到128位的哈希值。
1.碰撞攻击：由于MD5算法的哈希值只有128位，因此存在不同的输入数据生成相同的哈希值的可能性，这被称为碰撞。
攻击者可以通过特定的方法找到两个不同的输入数据，生成相同的哈希值，从而绕过数据完整性校验。
md5算法过程
MD5算法过程1. 简介MD5（Message Digest Algorithm 5）是一种常用的哈希算法，用于将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值。
它由美国密码学家罗纳德·李维斯特（Ronald Rivest）设计，并于1992年公开。
MD5算法广泛应用于数据完整性校验、数字签名、密码存储等领域。
虽然MD5算法已经被证明存在一些安全漏洞，但在某些场景下仍然被使用。
2. MD5算法原理MD5算法将输入的消息分成固定大小（512位）的块，并对每个块进行一系列操作，最终生成一个128位（16字节）的哈希值。
具体来说，MD5算法包括以下四个步骤：2.1 填充消息首先，对输入的消息进行填充。
填充规则如下：•如果消息长度除以512余数小于448，则填充一个”1”后面跟随若干个”0”，使得填充后的长度除以512余数为448。
•如果消息长度除以512余数大于448，则填充一个”1”后面跟随若干个”0”，使得填充后的长度除以512余数为0。
填充后，消息长度就变成了512的整数倍。
2.2 初始化缓冲区MD5算法使用四个32位的寄存器（A、B、C、D）作为缓冲区。
初始时，这些寄存器被赋予特定的常量值。
2.3 处理消息块对填充后的消息进行分块处理。
每个块包括16个32位字，共512位。
MD5算法定义了四个基本操作函数：•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)对每个块进行64轮迭代，每轮迭代中，根据当前轮数选择不同的操作函数，并更新缓冲区的值。
2.4 输出结果最后，将四个缓冲区中的值按照小端序（Little Endian）连接起来，得到最终的128位哈希值。
3. MD5算法示例以下是一个使用MD5算法计算哈希值的示例：输入消息：“Hello World”1.计算消息长度：11字节（88位）2.填充消息：填充一个”1”和若干个”0”，使得填充后的长度为512的整数倍，即填充后的消息为“Hello World 10000000 00000000 … 00000000”。
MD5算法简介及两种实现方法
MD5算法简介及两种实现方法我们先来看看RFC文档中对MD5的描述：This document describes the MD5 message-digest algorithm(摘要). Th e algorithm takes as input a message of arbitrary length（任意长度）and produces as output a 128-bit "fingerprint" or "message digest" of the inpu t. It is conjectured that it is computationally infeasible（不可实行的）to produce two messages having the same message digest, or to produce any message having a given prespecified target message digest. The MD5 alg orithm is intended for digital signature applications, where a large file mu st be "compressed" in a secure manner before being encrypted with a pri vate (secret) key under a public-key cryptosystem such as RSA.从上面的RFC描述中，能够总结出MD5摘要算法两个最重要的特性：不可逆，无法由结果退出输入two messages不可能拥有相同的摘要信息，保证一对一正是这两个特性保证了MD5在数字签名中的应用，将一个需要签名的大文件转换为等价的128bit的摘要信息，再用私钥对128bit的摘要信息进行加密。
MD5算法的设计与实现
MD5算法的设计与实现MD5是一种广泛使用的哈希算法，用于将任意长度的数据转化为固定长度的哈希值。
它由美国密码学家罗纳德·李维斯特（Ronald Rivest）设计并在1991年公开发布。
它使用64位长度的哈希值，通常以32位十六进制数表示。
MD5广泛应用于密码学、数据完整性校验等领域。
MD5的设计目标是能够快速且简单地计算出哈希值，以及在输入数据发生变化时能够快速更新哈希值。
其基本思想是将输入数据按块进行分割，并通过一系列的分组运算、位运算和非线性函数来进行处理，最终得到哈希值。
MD5的实现过程可以分为4个步骤：1.填充数据：首先，将输入数据按字节进行填充，使其长度满足对512位（64个字节）取模后余数为448的条件。
填充的方式是在数据末尾添加一个1，然后填充若干个0，使得数据的长度满足上述条件。
2.进行分组处理：将填充后的数据划分为512位（64个字节）的分组，每个分组又划分为16个32位字。
3.初始化哈希值：将初始化的哈希值（A、B、C、D）分别设置为固定的32位常数，这些常数是对平方根的绝对值的整数部分位的前32位的小数部分的小数点左边32位转化而成。
4.执行四轮循环：每轮循环包括16个迭代，每个迭代依次进行四个运算：F、G、H和I。
每个迭代的结果与前一轮迭代的结果相关，具体顺序和方式是固定的，并且单个迭代之间的次序满足一定的规律。
在每轮循环的最后，将当前分组的计算结果与上一轮的哈希值相加，并更新哈希值。
最终，经过所有分组的处理后，得到的哈希值即为MD5算法的输出结果。
MD5算法的实现要求具备高效的运算速度、良好的安全性和抗碰撞性。
虽然在设计之初，MD5算法被广泛应用于密码学和数据完整性校验，但由于存在一些安全性问题，如存在碰撞攻击（两个不同的输入可以产生相同的哈希值），其在实际应用中已经被更安全的算法，如SHA-1和SHA-256所取代。
总结来说，MD5算法是一种广泛应用的哈希算法，通过一系列分组运算、位运算和非线性函数的处理，将任意长度的数据转化为固定长度的哈希值。
实验三 MD5算法的设计与实现
实验三MD5算法的设计与实现MD5算法及C++实现一、理论部分：1、预备知识1.1什么是数据校验通俗的说，就是为保证数据的完整性，用一种指定的算法对原始数据计算出的一个校验值。
接收方用同样的算法计算一次校验值，如果和随数据提供的校验值一样，就说明数据是完整的。
1.2最简单的检验实现方法：最简单的校验就是把原始数据和待比较数据直接进行比较，看是否完全一样这种方法是最安全最准确的。
同时也是效率最低的。
适用范围：简单的数据量极小的通讯。
应用例子：龙珠cpu在线调试工具bbug.exe。
它和龙珠cpu间通讯时，bbug发送一个字节cpu返回收到的字节，bbug确认是刚才发送字节后才继续发送下一个字节的。
1.3奇偶校验Parity Check实现方法：在数据存储和传输中，字节中额外增加一个比特位，用来检验错误。
校验位可以通过数据位异或计算出来。
应用例子：单片机串口通讯有一模式就是8位数据通讯，另加第9位用于放校验值。
1.4 bcc异或校验法(block check character)实现方法：很多基于串口的通讯都用这种既简单又相当准确的方法。
它就是把所有数据都和一个指定的初始值（通常是0）异或一次，最后的结果就是校验值，通常把她附在通讯数据的最后一起发送出去。
接收方收到数据后自己也计算一次异或和校验值，如果和收到的校验值一致就说明收到的数据是完整的。
校验值计算的代码类似于：unsigned uCRC=0;//校验初始值for(int i=0;i<DataLenth;i++) uCRC^=Data[i];适用范围：适用于大多数要求不高的数据通讯。
应用例子：ic卡接口通讯、很多单片机系统的串口通讯都使用。
1.5 crc循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check)实现方法：这是利用除法及余数的原理来进行错误检测的.将接收到的码组进行除法运算，如果除尽，则说明传输无误；如果未除尽，则表明传输出现差错。
MD5算法的设计与实现
MD5算法的设计与实现MD5（Message-Digest Algorithm 5）是一种广泛使用的哈希函数，用于确保数据的完整性和一致性。
它是MD4的改进版，具有更好的安全性和性能。
MD5算法的设计与实现是在密码学中的哈希函数领域中的重要研究方向之一、接下来将详细介绍MD5算法的设计思路、实现过程以及应用场景。
首先，MD5算法的设计目标是能够快速生成长度为128位（16字节）的哈希值。
这个哈希值被认为是唯一的，并且在所有可能的输入上均具有高度分散性，即使输入的微小改变也会产生完全不同的哈希值。
1.数据填充：首先将输入数据进行填充，使其长度满足512位（64字节）的倍数。
填充的方式是在数据的末尾添加一个比特“1”，然后添加足够数量的零比特，以保证填充后的数据长度满足要求。
2.消息分组：将填充后的数据分割为多个512位（64字节）的消息分组。
由于输入数据的长度可以是任意长度，因此消息分组的数量可能不止一个。
3.初始化状态：MD5算法使用四个32位（4字节）的状态变量（A、B、C、D）来计算哈希值。
初始时，这四个状态变量被设置为特定的常数值，用于指示算法的起始状态。
4.循环运算：对每个消息分组进行一系列的循环运算，包括四轮主循环和每轮循环中的16轮子循环。
每轮子循环都涉及到不同的置换函数和常数，以保证算法的不可逆性和混淆性。
5.输出摘要：最后，将经过循环运算后的状态变量相连，并将它们的值转化为16进制字符串，即得到128位（16字节）的哈希值。
MD5算法广泛应用于网络传输和存储中，以确保数据的完整性。
例如，在文件传输过程中，发送方可以使用MD5算法计算文件的哈希值，并将其连同文件一起发送给接收方。
接收方可以使用相同的MD5算法对接收到的文件进行哈希值计算，并将结果与接收到的哈希值进行比较，以验证文件的完整性。
如果哈希值一致，则说明文件未被修改；如果哈希值不一致，则说明文件可能已被篡改或损坏。
此外，MD5算法还常用于密码存储。
一种带随机数MD5算法的设计与实现
一种带随机数MD5算法的设计与实现
张丽香
【期刊名称】《软件》
【年(卷),期】2013(034)003
【摘要】随着网络的迅速普及,信息加密技术的发展对保障网络安全有着重大的作用与意义.MD5是HASH算法,常用来对重要数据的进行存储,本文对MD5算法进行了简要描述,介绍了MD5的破解方式,并对带随机数MD5算法进行了描述,采用PHP对算法的使用进行实现.
【总页数】3页(P84-86)
【作者】张丽香
【作者单位】私立华联学院计算机科学系,广州510663
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.一种基于FPGA的真随机数发生器设计与实现 [J], 张聪;于忠臣
2.一种基于FPGA的高斯随机数生成器的设计与实现 [J], 谷晓忱;张民选
3.密码技术中一种随机数检验方法的设计与实现 [J], 苏桂平;马广明;吕述望
4.一种基于噪声的真随机数发生器的ASIC设计与实现 [J], 吴燕雯;戎蒙恬;诸悦;朱甫臣
5.一种基于热噪声的真随机数发生器的设计与实现 [J], 金杰;罗敏;宫月红
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MD5算法步骤详解
MD5算法步骤详解转⾃之前要写⼀个MD5程序，但是从⽹络上看到的资料基本上⼀样，只是讲了⼀个⼤概。
经过我⾃⼰的实践，我决定写⼀个⼼得，给需要实现MD5，但⼜不要求很⾼深的编程知识的童鞋参考。
不多说了，直接进⼊正题。
MD5算法是什么，MD5的历史由来等等我都不介绍了，想要了解的童鞋直接百度吧，见谅~~我们直接讲算法步骤。
我的事例是对⼀个字符串进⾏MD5加密，没有实现对⽂件的MD5加密，⼤家看了这个事例之后应该⾃⼰能抛砖引⽟了。
如果想参考完整代码，可以进此查看：/wjl15989/article/details/8606997步骤1：我们是对⼀个字符串进⾏MD5加密，所以我们先从字符串的处理开始。
⾸先我们要知道⼀个字符的长度是8位（bit），即⼀个字节的长度。
现在我们要做的就是将⼀个字符串Str1分割成每512位为⼀个分组，形如N*512+R，最后多出来的不⾜512位的R部分先填充⼀个1，再接⽆数个0，直到补⾜512位。
这⾥要注意，R为0时也要补位，这时候补512位，最⾼位1，形如1000…00；如果R超出448，除了要补满这个分组外，还要再补上⼀个512位的分组（因为超过448位则不能留64位出来存放字符串的原长）。
接着，讲讲将字符串分块保存部分。
⼀个512位的字符串分组要分成16个32位的⼦分组，在每个32位中，以字节为单位通过⼩端规则存⼊⼀个32位的变量中，可以考虑⽤int类型的变量（⼀个int变量32位），也可以考虑⽤unsigned int，这样之后涉及的循环移位就不⽤考虑符号位了，这⾥还是以int为例。
因为⼀个字符就是⼀个字节（8位），所以⼀个int类型变量能存放4个字符，假设⼀个字符串abcd，那么存在⼀个int类型变量中就是cdab。
因此这⾥我们将字符串每4个字符分成⼀块，每⼀个块都以⼩端规则存放在⼀个int类型的变量中。
估计有的⼈不清楚⼩端规则（Little-Endian），可以上⽹查，这⾥就不详细说了，见谅~补充好后的Str2长度为（N+1）*512位（如果R超出448，则是（N+2）*512），此时最低的64位预留，⽤来存放之前str1的长度length（长度为字符个数*8 bit）的值，如果这个length值的⼆进制位数⼤于64位，则只保留最低的64位。
MDI5算法简介及主要实现
MD5算法简介及其实现Abstract：With the abroad application of computer technology, more and more people have been depending on the information systems, the research of data encryptiontechnology has been paid more and more attention by people as well. Data security is not only need in the military, political and the diplomatic, but also everywhere in science, technology research and development, trade and so on. Cryptology technique is the core of safeguarding information security, and digital signature is always companioned with Hash functions, which is a kernel of modern Cryptography. MD5 is a typical Hash encryption technique which is quite popular.The paper mainly gives detail discussion of the MD5 encryption algorithms principle and its realization.Keywords：MD5 digital signature摘要：随着计算机在社会各个领域的广泛应用，人们对信息系统的依赖程度越来越高，数据加密技术的研究也越来越受到人们重视，数据安全保密问题己不仅仅出于军事、政治和外交上的需要，科学技术的研究和发展及商业等方面，无一不与数据安全息息相关。
MD5加密算法设计
MD5加密算法设计MD5（Message Digest Algorithm 5）是一种常见的哈希算法，用于将任意长度的数据映射成固定长度的数据。
MD5算法的设计主要用于数据完整性校验和数据加密。
MD5算法的设计基于四个基本原则：易计算性、抗碰撞性、抗修改性和扩展性。
1.易计算性：MD5算法的设计要求在计算过程中简单高效，使计算机能够快速地进行数据加密。
它使用了在编码和解码的过程中不断重复运算的方法，可以快速计算出数据的哈希值，同时也提供了高速的哈希表查询。
2.抗碰撞性：碰撞是指两个不同的数据经过哈希函数之后得到相同的哈希值。
MD5算法通过在运算过程中引入多个非线性运算和位操作，极大地降低了碰撞的概率。
然而，由于MD5算法的哈希值只有128位，碰撞的风险仍然存在，因此在实际应用中需要采取防范措施。
3.抗修改性：MD5算法要求即使原数据只做了微小的改动，其哈希值也会发生巨大的变化。
这是通过在计算过程中引入非线性运算和位操作来实现的。
即使在原数据中只修改了一个字节，其哈希值也会发生较大的改变，这使得MD5算法对于数据的篡改具有很高的抵抗力。
4.扩展性：MD5算法可以处理任意长度的数据，且其输出的哈希值固定为128位。
这使得MD5算法非常适合于对大量数据进行加密或校验和的计算。
同时，MD5算法的哈希值与原数据的长度无关，这使得其可以方便地存储和传输。
然而，MD5算法在实际应用中存在一些安全性问题。
由于计算能力的提升，已经可以通过暴力破解或碰撞攻击的方式找到相同的MD5哈希值，从而破解数据的加密。
因此，在实际应用中，推荐使用更为安全的哈希算法，如SHA-256等。
总之，MD5算法设计简单高效，可以快速地对数据进行加密和校验和计算。
它具有较好的抗碰撞性和抗修改性，同时也支持对任意长度的数据进行处理。
然而，由于其安全性不够高，建议在实际应用中使用更为安全的哈希算法。
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用方法 , 也是最常用的
函数 的分析方法 , 针对采用模差分
一种 是改变消息预处
方式破解 方式 , 主要有两种 改进 的方法
理的方法 , 另外一种是修改步 函数 。 第四种方式是利用已有的信息积累的数据 查找相应的 结果值 。 例如彩虹表 , 彩虹表就是一个庞大的 、 针对各种可能 算 的字母组合预先计算好 的哈希值的集合 , 不一定是针对
张丽香 一种带随机数
算法的设计与实现
机数的还原方式 , 无法得到
原数据 。
密的
钊 门 ﹂ 卜
到值
计算输入数据的
值 ·
解密过程的设计
与实现
将 一 转 计 一 诊算 咽 协 居 换 一 ﹂一 酬 时 图 徐 阳 州
解 密 过 程 实 际 与加 密
过程相似 , 主要步骤在于还 原随机数 , 由于存储 的随机 数是经过线性变化的 , 所 以
法 的 , 各种算法的都有 , 有 了它可 以快 速的破解各 类密码 。 越 是复杂的密码 , 需要的彩虹 表就 越大 , 现 在主流的彩虹表都 是 以上 。 这种方式简单 点就被称为 “跑字典 ” , 这是一种把
日常积 累下来的常用字符串及常用 的密码的排列组合存储下来 ,
用 算法算 出这些字 符串的 值 , 存储 在数 据库中 , 然 后再把需要得到的 值的信 息在这个数据库中进行检索和查 值 , 当采用多次的 运算 ,
式找出可能的明文产生一个和
相 同的散列结果 , 但是需要
使用高性能的计算机 , 约
结果 。
年的时间 , 而且 不是一定能得 出
加密函数 的程序文件
实现加密过程描述如下
, 以
程序代码的用户口令加 密为例 , 值
第二种 方式生 日攻击 , 这是一种应 用概率统计的方式来对 进行 破解 , 本 质就 是尝 试 找出一对 不 同的输入 , 对其 采 用 函数运 算后得到 产生的输 出是相 同的 , 这样 的一对 输 的攻击计算复杂度减少到 , 但是采用生 日攻击方法攻击效率实 际只与消息摘要的长度 入被称为匹配对 。 生 日攻击使得
算法的主要攻击方法
由于 算法 被大量 使用在 系统重 要数 据存储 , 所 以在
第一步
为
进行求余填充 , 使信 息的长度变
密码界有着重要的地位 , 近年来许多科学家对
算法的破解
的整数倍
方式进行 了大量 的研 究 , 寻求快捷的 有用 的破解方式 , 女 , 广东潮阳人 , 讲师
找 。 虽然 “彩虹表 ” 或 “跑字典 ” 的数 据越来越 多 , 但 是还不 足以找 出所有 的字符串的
采用这些方式破解显得很困难 。
基于
随着
与随机数组合的加密算 法
算 法的破译 日益发展 , 算法的安 全性引起 算法进行改 算法 的破译方式 , 对
大家 的重视 , 针 对
进 , 增加算法的安全性 。 但是主流编程语言 , 通 常是把
第二步
将信息分成
位的块
第三 步
使用 四个
` 位 整数参数
、
、
、
, 学术 , 的块采 , ,
上称 作链 接变 量 , 按 照低 字节在 前 高字 节在 后 的方式 排列 , 这 四 个 链 接 变 量 的 初 始 的十 六 进 制 值 为
忱 , ,
第四步 中, 使 ,
这是算法 的重点 , 就是对划 分 出来 的 , , 。 将大 小为
根据 将 和
算法计算得到待加密数据的 位 随机数 值 , 并存储 组合成新的待加密数据
利用随机函数生成 重新计算待加密值 的
将随机数经线性函数转化后存储
即
值 的长度 有关 系 , 而与所 采用
函数的结构 或
可根据 需要 , 重复 步骤
该算法的流程图如图
一
, 并 对随机数异位
者任何代数性质无关 , 所以只要 可以防止这种攻击 。 第三种 , 利用模差分
算 法的核 心是 函数 , 满足 函数 的特 点 ,
即 二
, 其中
为输 入数 据
明文
,
进行 完四轮 每轮
步共
为输 出数据
密
步 的运算后 , 将
文
。它具有容易计算 、 单向性 、 抗强 弱 碰撞性等性质 '
算法的简单描述 先将输入 的明文信息 以 个 位作为一个 位子分组 , 最后经过 位分组组成 , 最后 位散列值 。 具
变化后的值
其转换 的方式才能找到原来随机数 , 所以这种加密方式 比仅 采 用 进行加密安全性高 。 这种方式非常适合 用来存储重要的
数 据 , 实现 方式简单 , 即使获取到相关数 据文件如果 不知其随
丸 〔 , 的值映射到地址空间中储 存
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丘 耐
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憋 的文章得到院士的关注
攻
一
息预处理的方式解决 , 所 以合理使用
全的 。 文中采用带 随机数的
算法 , 其实也是很安
, 厌 段 扣
切飞五
,
明谊 助 ,
, ,
嗯
卜
算法 , 实际上是在不改变原 始
仪 又 叼
算法的基础上 , 增加密文的复杂性 , 实现简单 , 基本所有 编程语言都 能实现 , 适用于 系统 重要数据的存储 , 在不知道其
将 '和 · 组合成数据
根据输入的序 号 查找对应的随机数 , 并根据
线性 函数转换成原来的随机 数 '
计算数据 的 值'
将数据
' 组合成数据 '
' 与数据
算法 得
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满足要求 幸
是 尸 匕 曰 厂 、一 ﹂ 否 日 、 一 有 虹 、幼 否他 洲 州 一 其 无 疾 下 相 乳 一 丫 杏 终 冶 一 循 同环 催步 一 满 一
明文
密, 使用了 “
” , 产生的
明文与密文信息
忱
倪
加密算法描述
定义随机数 、 定义明文 , , 由 〔 为第 次 个字符组成 , 运算后的值 , 】 ,· …,
原 随机数 数 新 变 换后的随机数 数
认 氏 允
采用带随机数的
运算后 , 无法从新的
值 中直接
, 凡 是随机数 将
「 , 丸 经函数
得还 原回明文 , 而存储的随机数是 经过线性转换 的 , 必 须知道
软件
年第
卷 第 期
国际
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一种带随机数
摘
算法的设计与实现
张丽香
是 算法 , 常用来对
私立华联学院计算机科学系 , 广州
要 随着网络的迅速普及 , 信息加密技术的发展对保障网络安全有着重大的作用与意义 。
重要数据的进行存储 , 本文对 算法进行 了 简要描述 , 介绍了入 田 的破解方式 , 并对带随机数 对算法的使用进行 实现 。 关键字 函数 带随机数的 算法 信息安全 中图分类号 即 本 文著录格式 文献标识码 张丽香 一 种带随机数 一 “ 注 一 算法的设计与实现 田 软件 , , 刀
函数的消息摘要足够长就
运算后存储 , 如果不需要 , 结束整个过程 。
攻击方法和 明文修 改技 术 , 在
使用带随机数 的 的 值
下
加密算法加密用户口令的核心代码如
年来 自我国山东大学的王小云教授在欧密会上公布 了对 碰撞结 果 刀 , 她利用模差分 方法找到 了两个 有着相同
的不 同数 据段 。 差分分 析方法是用来对分组密码进 行分析的常
个 。 算法 中最重要 的是四轮主循环运 次操作 , 每次操作用来处理一个块中的 、 、 、 实际是布 尔运算 , 按
带随机数的
法 是对
算法
砂 , 亦称
加盐算
个子块 。 四轮运算每轮的循环方式很相似 , 就是取 中的三个变量进行一次非线性函数运算
算法的改进 , 使用该方法能够在不改变原算法的
基础上 , 依靠计算复杂性和不可逆性增加其安全性 。
工程硕士 , 私立华联学院计算机应用技术教研室主任 , 研 究方向
计算机应用技 术
软件杂志欢迎推荐投稿 珊
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的攻击破解方法主要有下面四种 。
第一种穷举 法 , 也称为 “暴力破解 ” , 视 图通过穷举的方
张 丽香 一种带随机 数
算法 的设计与实现
算法的实现
加密过程的设计与实现 在 当今 的 系统 中 , 加密方法主 要是引用包含
链接变量和 相应 的初始值相加 , 并作为下一 块的初始值进行运
算直到所有的块运算完成 , 最后产生的大小为
单位来分组 , 再将每个分组划分为 将 这四个
体 步骤如下
四个链接变量级联共
位的信息 , 整个
算法的运算结束 。
了数值处理 后 , 算法 的输 出为 四个分别是 位分组 进行级联 , 最 后生成一个 对信 息 明文
和
等。
即
姗
馆
馆
,
信息 一
摘要算法
, 主要 是用来确保信息传输完整一致 , 是一种不可 。
用四轮循环运算 。 将四个链接变量复制到 四个变 量 , 大小是 犯 位的字块 , 共 算 , 每轮循环要进行
位的块分 解成
逆 的算法 , 是计算机 广泛使用的杂凑算 法之 一 , 又称为 摘要算 法或哈希 算法 , 现在 的主流编程语言普遍都能实现 作 为一种近年来使 用比较广的数据加 密方式正在面临着威胁 ,
村 冰 组 螂 储 丁 眯 一 针 去 备 奋 甲 ︵ ︶ ﹀
缪一 潇 眼 的 都 舫 一 眯 一 谨 取 蒯 俏 存 鱿 旧 ﹂
﹃
不满 足要求
根据输入的序号值查到对应的随机数