MD5对文件进行摘要加密

MD5对文件进行摘要加密

[摘要]MD5（Message-Digest Algorithm 5）90年代初由MIT Laboratory for computer science 和RSA Data Security inc的Ronald L．Rivest开发出来，经MD2、MD3和MD4发展而来。本文描述了MD5加密算法的原理及程序设计过程与程序实现，在参考RFC1321的基础上，把加密程序做成可视化窗口形式，以方便使用。

[关键词] MD5加密设计实现应用

1. 引言

MD (Message Digest)意为报文摘要。由Ron Riverst 于1990年作为RFC提出，1992年[RFC 1320，1321]公布了MD5算法的细节。其功能是对不定长的报文作出定长的“报文摘要”。

1.1 编写目的

本文描述了怎样实现MD5报文摘要算法的方法。

MD5有这样一个性质，杂凑码中的每一个比特都是所有输入比特的函数，因此获得了很好的混淆效果，从而不可能随机选择两个具有相同杂凑码的报文。

此算法将对输入的任意长度的信息进行计算，产生一个128位长度的“指纹”或“报文摘要”。

1.2 安全性分析

找出两个具有相同杂凑码的报文需要执行O(264)次运算；而寻找具有给定杂凑码的一个报文，要执行O(2128)次运算。

从密码分析的角度来看，要破解MD5运算结果，若用穷尽搜索方法，需进行O(264) 次运算，但用第Ⅱ类生日攻击，分析所需时间要短得多。因此认为MD5易受第Ⅱ类生日攻击的威胁。

1. 3 术语与符号

实现中，一个“字”是32位，一个“字节”是8位。一系列位串可看成是一系列字节的普通形式，其中的连续的8位看成一个字节，高位在前，同理一系列字节串可看成是一系列32位的字，其中每个连续的4个字节当作一个字，低位在前。“当前文件”或“当前文档”指在当前MD5加密程序窗口打开的文件

程序假定一个int型变量占一个“字”的内存空间，一个char型变量占一个“字节”的内存空间。

2. 程序说明

2.1 程序描述

本程序实现了MD5加密技术，对打开的文件或当前编辑的文件进行加密。程序主要通过菜单选项进行操作。

2.2 功能说明(功能模块结构)

2.3 算法说明

MD5加密算法对文件中的内容进行摘要运算，摘要的执行分为以下几个步骤：

第一步，补位：

MD5算法先对输入的数据进行补位，使得数据的长度(以byte为单位)对64求余的结果是56。即数据扩展至LEN=K*64+56个字节，K为整数。

补位方法：补一个1，然后补0至满足上述要求。相当于补一个0x80的字节，再补值为0的字节。这一步里总共补充的字节数为0～63个。

第二步，附加数据长度：

用一个64位的整数表示数据的原始长度(以bit为单位)，将这个数字的8个字节按低位的在前，高位在后的顺序附加在补位后的数据后面。这时，数据被填补后的总长度为：LEN =

K*64+56+8=(K+1)*64 Bytes。

第三步，初始化MD5参数：

有四个32位整数变量(A,B,C,D) 用来计算信息摘要，每一个变量被初始化成以下以十六进制数表示的数值，低位的字节在前面。

word A: 01 23 45 67

word B: 89 ab cd ef

word C: fe dc ba 98

word D: 76 54 32 10

低位的字节在前面指的是Little Endian平台上内存中字节的排列方式，而在程序中书写时，要

写成：

A=0x67452301

B=0xefcdab89

C=0x98badcfe

D=0x10325476

第四步，定义四个MD5基本的按位操作函数：

X，Y，Z为32位整数。

F(X,Y,Z) = (X and Y) or (not(X) and Z)

G(X,Y,Z) = (X and Z) or (Y and not(Z))

H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z

I(X,Y,Z) = Y xor (X or not(Z))

再定义四个分别用于四轮变换的函数。设Mj表示消息的第j个子分组（从0到15），<

FF(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(F(b,c,d)+Mj+ti)<

GG(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(G(b,c,d)+Mj+ti)<

HH(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(H(b,c,d)+Mj+ti)<

I I(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(I(b,c,d)+Mj+ti)<

第五步，对输入数据作变换。

处理数据，N是总的字节数，以64个字节为一组，每组作一次循环，每次循环进行四轮操作。要变换的64个字节用16个32位的整数数组M[0 ...15]表示。而数组T[1 ... 64]表示一组常数，T 为4294967296*abs(sin(i))的32位整数部分，i的单位是弧度,i的取值从1到64。具体过程如下：

/* 设置主循环变量 */

For (i = 0；i< =N/16-1;i++ )

{

/*每循环一次，把数据原文存放在16个元素的数组X中. */

For( j = 0;j<=15 ;j++)

Set X[j] to M[i*16+j].

AA = A

BB = B

CC = C

DD = D

/* 第1轮*/

/* 以 [abcd k s i]表示如下操作

a =

b + ((a + F(b,c,d) + X[k] + T) << s) */

/*做以下运算*/

[ABCD 0 7 1] [DABC 1 12 2] [CDAB 2 17 3] [BCDA 3 22 4]