MD5消息摘要算法，属Hash算法一类。MD5算法对输入任意长度的消息进行运行，产生一个128位的消息摘要。
具体实现可参考博客
https://blog.csdn.net/sinat_27933301/article/details/79538169
和官方标准RFC1321
https://tools.ietf.org/html/rfc1321
算法实现
一些常量的定义
//定义循环右移函数
# define RPTATE_SHIFT(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32-(n))))
//定义F,G,H,I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)))
//定义寄存器word A,B,C,D
# define A 0x67452301
# define B 0xefcdab89
# define C 0x98badcfe
# define D 0x10325476
//strBaye的长度
unsigned int strlength = 0 ;
//A,B,C,D的临时变量
int tempA = 0 , tempB = 0 , tempC = 0 , tempD = 0 ;
//定义k数组，用于压缩函数
const unsigned int k [ ] = {
0xd76aa478 , 0xe8c7b756 , 0x242070db , 0xc1bdceee , 0xf57c0faf , 0x4787c62a , 0xa8304613 , 0xfd469501 ,
0x698098d8 , 0x8b44f7af , 0xffff5bb1 , 0x895cd7be , 0x6b901122 , 0xfd987193 , 0xa679438e , 0x49b40821 ,
0xf61e2562 , 0xc040b340 , 0x265e5a51 , 0xe9b6c7aa , 0xd62f105d , 0x02441453 , 0xd8a1e681 , 0xe7d3fbc8 ,
0x21e1cde6 , 0xc33707d6 , 0xf4d50d87 , 0x455a14ed , 0xa9e3e905 , 0xfcefa3f8 , 0x676f02d9 , 0x8d2a4c8a ,
0xfffa3942 , 0x8771f681 , 0x6d9d6122 , 0xfde5380c , 0xa4beea44 , 0x4bdecfa9 , 0xf6bb4b60 , 0xbebfbc70 ,
0x289b7ec6 , 0xeaa127fa , 0xd4ef3085 , 0x04881d05 , 0xd9d4d039 , 0xe6db99e5 , 0x1fa27cf8 , 0xc4ac5665 ,
0xf4292244 , 0x432aff97 , 0xab9423a7 , 0xfc93a039 , 0x655b59c3 , 0x8f0ccc92 , 0xffeff47d , 0x85845dd1 ,
0x6fa87e4f , 0xfe2ce6e0 , 0xa3014314 , 0x4e0811a1 , 0xf7537e82 , 0xbd3af235 , 0x2ad7d2bb , 0xeb86d391 } ;
//用数组存储向左位移数，方便操作
//每一行 表示一轮的左位移数 ， 根据 RFC 1321的标准参数来做
const unsigned int s [ ] = { 7 , 12 , 17 , 22 , 7 , 12 , 17 , 22 , 7 , 12 , 17 , 22 , 7 , 12 , 17 , 22 ,
5 , 9 , 14 , 20 , 5 , 9 , 14 , 20 , 5 , 9 , 14 , 20 , 5 , 9 , 14 , 20 ,
4 , 11 , 16 , 23 , 4 , 11 , 16 , 23 , 4 , 11 , 16 , 23 , 4 , 11 , 16 , 23 ,
6 , 10 , 15 , 21 , 6 , 10 , 15 , 21 , 6 , 10 , 15 , 21 , 6 , 10 , 15 , 21 } ;
//用于转换16进制
const char str16 [ ] = "0123456789abcdef" ;
这些定义包括标准里的 A,B,C,D word， F,G,H,I函数， 用于压缩参数的常量值， 这些先定义下来，方便后面写程序，防止出错
主要函数getMD5Code
此暗示通过传入一个字符串，返回对此字符串进行MD4处理得到的摘要字符串ik， 这是一个主要的流程。
首先初始化最终的变量A，B，C，D， 然后进行填充操作， 进行压缩操作， 最后转换为16进制哈希值。
string getMD5Code ( string source ) {
//初始化
tempA = A ;
tempB = B ;
tempC = C ;
tempD = D ;
//把string变成二进制， 同时附加填充位
unsigned int * strByte = padding ( source ) ;
// 对于i = 0到N / 16-1 将块i复制到X.
// 对于j = 0到15做
// 将X [j]设置为M [i * 16 + j]。
// 进行压缩函数操作
for ( int i = 0 ; i < strlength / 16 ; i ++ ) {
unsigned int num [ 16 ] ;
for ( int j = 0 ; j < 16 ; j ++ ) {
num [ j ] = strByte [ i * 16 + j ] ;
}
MD5compress ( num ) ;
}
//把得到的摘要2进制变成16进制字符串输出
return changeToHex ( tempA ) . append ( changeToHex ( tempB ) ) . append ( changeToHex ( tempC ) ) . append ( changeToHex ( tempD ) ) ;
}
填充函数padding
填充函数
处理后应满足bits≡448(mod512), 填充方式为先加一个1,其它位补零,最后加上64位的原来长度
unsigned int * padding ( string str ) {
//以512位,64个字节为一组， num表示组数， 利用整数相除直接得到组数
unsigned int num = ( ( str . length ( ) + 8 ) / 64 ) + 1 ;
//对于一组需要16个整数来存储 16*4=64， strByte表示此字符串的2进制表示（这里用int数组表示）
unsigned int * strByte = new unsigned int [ num * 16 ] ;
//初始化字符串的长度（长度是16*组数）
strlength = num * 16 ;
//初始化 strByte数组
for ( unsigned int i = 0 ; i < num * 16 ; i ++ ) {
strByte [ i ] = 0 ;
}
//一个整数存储四个字节，一个unsigned int对应4个字节，保存4个字符信息
for ( unsigned int i = 0 ; i < str . length ( ) ; i ++ ) {
strByte [ i / 4 ] | = ( str [ i ] ) << ( ( i % 4 ) * 8 ) ;
}
//尾部添加1 一个unsigned int保存4个字符信息,所以用128左移
strByte [ str . length ( ) / 4 ] | = 0x80 << ( ( ( str . length ( ) % 4 ) ) * 8 ) ;
/*
*添加原长度，长度指位的长度，所以要乘8，然后是小端序，所以放在倒数第二个,这里长度只用了32位
*/
strByte [ num * 16 - 2 ] = str . length ( ) * 8 ;
return strByte ;
}
压缩函数
按照RFC 1321的标准 进行一共64次压缩运算， 因为每一次的参数是固定的， 所以可以提前输入参数， 这里我是k数组来存储这些参数
//MD5 压缩函数 Hmd5
void MD5compress ( unsigned int M [ ] ) {
int f = 0 , g = 0 ;
int a = tempA , b = tempB , c = tempC , d = tempD ;
/*第1轮迭代：
*X[j] , j = 1..16.
*第2轮迭代：
*X[p2(j)], p2(j) = (1 + 5j) mod 16, j = 1..16.
*第3轮迭代：
*X[p3(j)], p3(j) = (5 + 3j) mod 16, j = 1..16.
*第2轮迭代：
*X[p4(j)], p4(j) = 7j mod 16, j = 1..16*/
for ( int i = 0 ; i < 64 ; i ++ ) {
if ( i < 16 ) {
f = F ( b , c , d ) ;
g = i ;
}
else if ( i < 32 ) {
f = G ( b , c , d ) ;
g = ( 5 * i + 1 ) % 16 ;
}
else if ( i < 48 ) {
f = H ( b , c , d ) ;
g = ( 3 * i + 5 ) % 16 ;
}
else {
f = I ( b , c , d ) ;
g = ( 7 * i ) % 16 ;
}
//每次循环使用相同的迭代逻辑和 4*16 次运算的预设参数表, 也就是前面的k表
unsigned int tmp = d ;
d = c ;
c = b ;
b = b + RPTATE_SHIFT ( ( a + f + k [ i ] + M [ g ] ) , s [ i ] ) ;
a = tmp ;
}
tempA = a + tempA ;
tempB = b + tempB ;
tempC = c + tempC ;
tempD = d + tempD ;
}
进制转换函数
把数字变为2进制 以字符串输出
string changeToHex ( int num ) {
int b ;
string tmp ;
string str = "" ;
for ( int i = 0 ; i < 4 ; i ++ ) {
tmp = "" ;
b = ( ( num >> i * 8 ) % ( 1 << 8 ) ) & 0xff ; //逆序处理每个字节
for ( int j = 0 ; j < 2 ; j ++ ) {
tmp . insert ( 0 , 1 , str16 [ b % 16 ] ) ;
b = b / 16 ;
}
str + = tmp ;
}
return str ;
}
测试函数
验证函数，通过RFC 1321给的标准输入输出来判断
int main ( ) {
//这是 RFC 1321的标准测试输入和输出， 用来验证此MD5算法的正确性
string input [ 7 ] = {
"" ,
"a" ,
"abc" ,
"message digest" ,
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz" ,
"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789" ,
"12345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890" } ;
string expect [ 7 ] = {
"d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e" , "0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661" ,
"900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72" , "f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0" ,
"c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b" , "d174ab98d277d9f5a5611c2c9f419d9f" ,
"57edf4a22be3c955ac49da2e2107b67a" } ;
for ( int i = 0 ; i < 7 ; i ++ ) {
cout << "--------------------------------" << endl ;
cout << "测试 " << i + 1 << ":" << endl ;
cout << "原消息： " << input [ i ] << endl ;
cout << "MD5标准输出： " << expect [ i ] << endl ;
string digest = getMD5Code ( input [ i ] ) ;
cout << "MD5输出： " << digest << endl ;
}
}
测试结果
可看到和标准输出是相同的， 证明此MD5算法正确。
源码传送门
https://github测试数据/wangjiwu/implement-MD5-in-C-
参考文档
MD5加密算法原理及实现
https://HdhCmsTestcnblogs测试数据/hjgods/p/3998570.html
The MD5 Message-Digest Algorithm
https://tools.ietf.org/html/rfc1321
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