MD5 算法描述

MD5 算法描述

第一步，补位： 
记录输入数据的原始长度（下面会用到），再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（即以bit为单位，对512求余结果是448）。即数据扩展至length=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至少1个至多64个。

第二步，附加数据长度： 
用一个64位的无符号整数表示数据的原始长度(以bit为单位)，将这个数字（8个字节）按低位字节在前， 高位字节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： 
length =K*64+56+8=(K+1)*64 Bytes。 

比如原始长度 = 0x123456，那么低位字节就是34，高位字节56。

第三步，初始化MD5参数： 
有四个32位无符号整数表示4个链接变量(A,B,C,D)用来计算信息摘要，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。 
A: 01 23 45 67 
B: 89 ab cd ef 
C: fe dc ba 98 
D: 76 54 32 10 
※注意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位无符号整数。 

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))
(&是与,|是或,~是非,^是异或)

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），<<<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) 

第五步，对输入数据作变换。 
设原始数据M的数据类型是字节型的，N是总的字节数，以64个字节为一组，每组作一次循环，每次循环进行四轮变换操作。要变换的64个字节用16个32位的无符号整数数组X[0 ...15]表示。而数组T[1 ... 64]表示一组常数，T[i]为4294967296*abs(sin(i))的32位无符号整数部分，i的单位是弧度,i的取值从1到64。 

 

/* 设置主循环变量 */ 
For i = 0 to N-1 do 

/*每循环一次，把数据原文存放在64个字节存到的数组M中，X高位在后，低位在前. */ 
For j = 0 to 15 do 

X[j] = M[i] | M[i + 1] << 8 | M[i + 2] << 16 | M[i+ 3] << 24

i += 4

end /结束对J的循环 

/* Save A as AA, Bas BB, C as CC, and D as DD. 
*/ 
AA = A 
BB = B 
CC = C 
DD = D 

执行以下4组操作

Round 1

    以[abcd k s i]表示如下操作

    a = b + ((a + F(b,c,d) + x[k] + T[i]) <<< s).

即上面定义的FF(a,b,c,d,Mj,s,ti)变换函数，执行以下所有操作，注意

[DABC 1 12 2] 表示的是FF函数执行完的结果赋值给d的，其余类似。

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

    [ABCD 4 7 5] [DABC 5 12 6] [CDAB 6 17 7] [BCDA 7 22 8]

    [ABCD 8 7 9] [DABC 9 12 10] [CDAB 10 17 11] [BCDA 11 22 12]

    [ABCD 12 7 13] [DABC13 12 14] [CDAB 14 17 15] [BCDA 15 22 16]

 

Round 2

以[abcd k s i]表示如下操作

    a = b + ((a + G(b,c,d) + x[k] + T[i]) <<< s).

即上面定义的GG变换函数，执行以下所有操作

    [ABCD  1  5 17] [DABC  6  9 18] [CDAB 11 14 19]  [BCDA  0 20 20]

    [ABCD  5  5 21] [DABC 10  9 22]  [CDAB 15 14 23]  [BCDA 4 20 24]

    [ABCD  9  5 25] [DABC 14  9 26]  [CDAB 3 14 27]  [BCDA  8 20 28]

[ABCD 13  5 29]  [DABC 2  9 30]  [CDAB 7 14 31]  [BCDA 12 20 32]

 

Round 3

    以[abcd k s i]表示如下操作

    a = b + ((a + H(b,c,d) + x[k] + T[i]) <<< s).

即上面定义的HH变换函数，执行以下所有操作

    [ABCD  5  4 33] [DABC  8 11 34]  [CDAB 11 16 35]  [BCDA 14 23 36]

    [ABCD  1  4 37] [DABC  4 11 38]  [CDAB 7 16 39]  [BCDA 10 23 40]

    [ABCD 13  4 41]  [DABC 0 11 42]  [CDAB  3 16 43] [BCDA  6 23 44]

    [ABCD  9  4 45] [DABC 12 11 46]  [CDAB 15 1647]  [BCDA  2 23 48]

        

Round 4

    以[abcd k s i]表示如下操作

    a = b + ((a + I(b,c,d) + x[k] + T[i]) <<< s).

即上面定义的II变换函数，执行以下所有操作

    [ABCD  0  6 49] [DABC  7 10 50]  [CDAB 14 15 51]  [BCDA 5 21 52]

    [ABCD 12  6 53]  [DABC 3 10 54]  [CDAB 10 15 55]  [BCDA 1 21 56]

    [ABCD  8  6 57] [DABC 15 10 58]  [CDAB  6 15 59] [BCDA 13 21 60]

    [ABCD  4  6 61] [DABC 11 10 62]  [CDAB  2 15 63] [BCDA  9 21 64]

        

/* 然后进行如下操作 */ 
A = A + AA 
B = B + BB 
C = C + CC 
D = D + DD 

Next i
/* 结束对I的循环*/ 
第六步，输出结果。 
A，B，C，D各按低位字节在前高位在后顺序连续存放，共16个字节，128位。按十六进制依次输出这个16个字节。 比如A=0x12345678 B= 0x56781234 C= 0x9abc1234 D = 0xdef01234

输出结果：78563412 3412785634129abc 3412f0de

 

MD5 test:

MD5 ("") =d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e

MD5 ("a") =0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661

MD5 ("abc") =900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72

MD5 ("message digest") =f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0

MD5 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz")= c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b

MD5("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789") = d174ab98d277d9f5a5611c2c9f419d9f

MD5("12345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890")= 57edf4a22be3c955ac49da2e2107b67a

引用：

http://www.ietf.org/rfc/rfc1321.txt

http://www.cnblogs.com/minady/archive/2005/04/08/134379.html