TSE源码中MD5代码分析(1)

MD5算法介绍

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原理：

MD5以512位分组（即512位二进制数做为一组）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，转换为16进制后就是32个16进制数。。

如：MD5("a") = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661；

 

 

应用：

MD5算法主要应用在安全方面和一致性校验方面。

例如unix的登录系统采用的就是MD5算法，系统保存的不是用户的明文密码，而是将密码转化为MD5值后保存。当用户登录系统校验密码时，系统会将用户输入的密码转化为相应的MD5值，然后和系统中保存的MD5值比较，相同才可以登录。那么，即使是unix系统管理员也无法看到用户的密码，能看到的也只是一串的16进制数而已，这就保证了用户资料的安全性。同样的，MD5算法也应用于一致性校验。例如，当我们下载完一个linux安装包后，里面一般会包含一个MD5校验文件，里面是一串16进制数。如果我们想确定这个安装包有没有经过别人修改，那么就可以通过MD5校验，检查该安装包的MD5值是否和安装包提供的MD5值相同，如果相同，表示安装包是未经修改的，否则就被别人修改过，不可用了。

 

算法步骤：

step1:补位

对于输入的信息，要确保其位长对512求余后得448，就是说信息的位长被扩充到512＊N+488（N是非负整数).

填充方法是，在信息后面填充一个1和无数个0，0添加至信息位长符合要求为止。然后，在补位后的信息后面附加一个以64位二进制数表示的补位前的信息长度。最后，信息位长变为512*N+488+64=(N+1)*512。

step2:初始化链接变量

这四个链接变量分别是：

A=0x67452301

B=0xefcdab89

C=0x98badcfe

D=0x10325476。

以上是16进制，转换为二进制表示后就是32位。

step3:定义四个位操作函数和四个用于四轮变换的函数

X、Y、Z是32位二进制数。

F(X,Y,Z) =(X&Y)|((~X)&Z)
G(X,Y,Z) =(X&Z)|(Y&(~Z))H(X,Y,Z) =X^Y^ZI(X,Y,Z)=Y^(X|(~Z))

Mj表示消息的第j个分组（从0到15）是常数ti是4294967296*abs(sin(i)）的整数部分，i取值从1到64弧度（2^32=4294967296）,<<表示左移s位

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)
step4：处理数据

以512位作为一组，每组做一次循环，每次循环进行四轮操作（FF、GG、HH、II）。

具体过程如下：

/*循环次数为512分组组数,每组表示为Ti*/

主循环    for(i=0 to   [ (信息为位长/512)  -  1]  ) 

 

/*由于每组Ti有16个子分组，每个子分组用Mi(i=0 to 15)表示*/

for(j =0 to 15)

Mj等于每组Ti对应16个子分组

 

a = A
b = B
c = C
d = D

 

/*第一轮*/

FF(a,b,c,d,M0,7,0xd76aa478）FF(d,a,b,c,M1,12,0xe8c7b756）FF(c,d,a,b,M2,17,0x242070db)FF(b,c,d,a,M3,22,0xc1bdceee)FF(a,b,c,d,M4,7,0xf57c0faf)FF(d,a,b,c,M5,12,0x4787c62a)FF(c,d,a,b,M6,17,0xa8304613）FF(b,c,d,a,M7,22,0xfd469501）FF(a,b,c,d,M8,7,0x698098d8）FF(d,a,b,c,M9,12,0x8b44f7af)FF(c,d,a,b,M10,17,0xffff5bb1）FF(b,c,d,a,M11,22,0x895cd7be)FF(a,b,c,d,M12,7,0x6b901122）FF(d,a,b,c,M13,12,0xfd987193）FF(c,d,a,b,M14,17,0xa679438e)FF(b,c,d,a,M15,22,0x49b40821）
/*第二轮*/GG(a,b,c,d,M1,5,0xf61e2562）GG(d,a,b,c,M6,9,0xc040b340）GG(c,d,a,b,M11,14,0x265e5a51）GG(b,c,d,a,M0,20,0xe9b6c7aa)GG(a,b,c,d,M5,5,0xd62f105d)GG(d,a,b,c,M10,9,0x02441453）GG(c,d,a,b,M15,14,0xd8a1e681）GG(b,c,d,a,M4,20,0xe7d3fbc8）GG(a,b,c,d,M9,5,0x21e1cde6）GG(d,a,b,c,M14,9,0xc33707d6）GG(c,d,a,b,M3,14,0xf4d50d87）GG(b,c,d,a,M8,20,0x455a14ed)GG(a,b,c,d,M13,5,0xa9e3e905）GG(d,a,b,c,M2,9,0xfcefa3f8）GG(c,d,a,b,M7,14,0x676f02d9）GG(b,c,d,a,M12,20,0x8d2a4c8a)
/*第三轮*/HH(a,b,c,d,M5,4,0xfffa3942）HH(d,a,b,c,M8,11,0x8771f681）HH(c,d,a,b,M11,16,0x6d9d6122）HH(b,c,d,a,M14,23,0xfde5380c)HH(a,b,c,d,M1,4,0xa4beea44）HH(d,a,b,c,M4,11,0x4bdecfa9）HH(c,d,a,b,M7,16,0xf6bb4b60）HH(b,c,d,a,M10,23,0xbebfbc70）HH(a,b,c,d,M13,4,0x289b7ec6）HH(d,a,b,c,M0,11,0xeaa127fa)HH(c,d,a,b,M3,16,0xd4ef3085）HH(b,c,d,a,M6,23,0x04881d05）HH(a,b,c,d,M9,4,0xd9d4d039）HH(d,a,b,c,M12,11,0xe6db99e5）HH(c,d,a,b,M15,16,0x1fa27cf8）HH(b,c,d,a,M2,23,0xc4ac5665）
/*第四轮*/Ⅱ（a,b,c,d,M0,6,0xf4292244）Ⅱ（d,a,b,c,M7,10,0x432aff97）Ⅱ（c,d,a,b,M14,15,0xab9423a7）Ⅱ（b,c,d,a,M5,21,0xfc93a039）Ⅱ（a,b,c,d,M12,6,0x655b59c3）Ⅱ（d,a,b,c,M3,10,0x8f0ccc92）Ⅱ（c,d,a,b,M10,15,0xffeff47d)Ⅱ（b,c,d,a,M1,21,0x85845dd1）Ⅱ（a,b,c,d,M8,6,0x6fa87e4f)Ⅱ（d,a,b,c,M15,10,0xfe2ce6e0)Ⅱ（c,d,a,b,M6,15,0xa3014314）Ⅱ（b,c,d,a,M13,21,0x4e0811a1）Ⅱ（a,b,c,d,M4,6,0xf7537e82）Ⅱ（d,a,b,c,M11,10,0xbd3af235）Ⅱ（c,d,a,b,M2,15,0x2ad7d2bb)Ⅱ（b,c,d,a,M9,21,0xeb86d391）

A = A + a
B = B + b
C = C + c
D = D + d
i = next/*结束主循环*/
最后，输出结构，A、B、C、D，共32x4=128位，然后按16进制依次输出。其实说了这么多，大家可以发现MD5算法主要就是位操作，通过一系列复杂的位处理过程，将输入值转化为又长又繁杂的MD5值，从而保证了算法的安全性。