消息摘要算法:MD5

MD5

介紹

MD5以512位分組來處理輸入的信息，且每一分組又被劃分爲16個32位子分組，經過了一系列的處理後，算法的輸出由四個32位分組組成，將這四個32位分組級聯後將生成一個128位散列值。

算法原理

1.數據填充

填充消息使其長度與448mod512同餘（即長度=448mod512）.填充後的消息長度比512的倍數僅小64位的數，即使消息長度本身已經滿足上述長度要求，然然要填充。

填充方法是附一個1在消息後面，然後用0來進行填充，直到消息長度與448mod512同餘。至少填充一位，至多填充512位。

2.添加長度

在第一步的結果後附上64位消息長度，如果填充前消息的長度大於2^64,則只使用其低64位。

3.初始化變量

用到四個分別都是一個32位寄存器的變量類計算消息摘要。這些寄存器分別以下面十六進制數值來初始化：A=01234567h,

B=89ABCDEFh,C=FEDCBA98h,D=76543210h.

並在內存中是以低字節在前的形式來存儲的。如下：

01 23 45 67

89 AB CD EF

FE DC BA 98

76 54 32 10

數據處理

以512位分組位單位處理消息，首先定義4個函數，每個都是以3個32位雙字作爲輸入，輸出一個32位雙字。

#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)) 

算法識別

      MD5代碼特點明顯，使用MD5算法在數據初始化四個常數（如下MD5初始化）,而對於變形的MD5主要修改初始化所用到的4個常數，,因此不能通過簡單四個常數來判斷，而是通過具有64位常量元素的表T來確定是否是MD5算法，通過正弦函數表中的元素，並根據這些代碼所特有的操作特徵（MD5的F,G,H,I）確定MD5算法。

代碼實現

MD5初始化

void MD5Init(MD5_CTX *context)
{
	context->count[0] = 0;
	context->count[1] = 0;
	context->state[0] = 0x67452301;
	context->state[1] = 0xEFCDAB89;
	context->state[2] = 0x98BADCFE;
	context->state[3] = 0x10325476;
}

特定操作特徵：

#define FF(a,b,c,d,x,s,ac){\
a += F(b, c, d) + x + ac;\
a = ROTATE_LEFT(a, s);\
a += b;\
}
#define GG(a,b,c,d,x,s,ac) { \
a += G(b, c, d) + x + ac; \
a = ROTATE_LEFT(a, s); \
a += b; \
}
#define HH(a,b,c,d,x,s,ac) { \
a += H(b, c, d) + x + ac; \
a = ROTATE_LEFT(a, s); \
a += b; \
}
#define II(a,b,c,d,x,s,ac) { \
a += I(b, c, d) + x + ac; \
a = ROTATE_LEFT(a, s); \
a += b; \
}

操作實現：

void MD5Decode(unsigned int *output, unsigned char *input, unsigned int len)

{

	unsigned int i = 0, j = 0;

	while (j < len)

	{

		output[i] = (input[j]) |

			(input[j + 1] << 8) |

			(input[j + 2] << 16) |

			(input[j + 3] << 24);

		i++;

		j += 4;

	}

}

void MD5Transform(unsigned int state[4], unsigned char block[64])

{
	unsigned int a = state[0];
	unsigned int b = state[1];
	unsigned int c = state[2];
	unsigned int d = state[3];
	unsigned int x[64];
	MD5Decode(x, block, 64);
	FF(a, b, c, d, x[0], 7, 0xd76aa478);    //-----正弦函數表中的元素
	FF(d, a, b, c, x[1], 12, 0xe8c7b756);
	FF(c, d, a, b, x[2], 17, 0x242070db);
	FF(b, c, d, a, x[3], 22, 0xc1bdceee);
	FF(a, b, c, d, x[4], 7, 0xf57c0faf);
	FF(d, a, b, c, x[5], 12, 0x4787c62a);
	FF(c, d, a, b, x[6], 17, 0xa8304613);
	FF(b, c, d, a, x[7], 22, 0xfd469501);
	FF(a, b, c, d, x[8], 7, 0x698098d8);
	FF(d, a, b, c, x[9], 12, 0x8b44f7af);
	FF(c, d, a, b, x[10], 17, 0xffff5bb1);
	FF(b, c, d, a, x[11], 22, 0x895cd7be);
	FF(a, b, c, d, x[12], 7, 0x6b901122);
	FF(d, a, b, c, x[13], 12, 0xfd987193);
	FF(c, d, a, b, x[14], 17, 0xa679438e);
	FF(b, c, d, a, x[15], 22, 0x49b40821);
	GG(a, b, c, d, x[1], 5, 0xf61e2562);
	GG(d, a, b, c, x[6], 9, 0xc040b340);
	GG(c, d, a, b, x[11], 14, 0x265e5a51);
	GG(b, c, d, a, x[0], 20, 0xe9b6c7aa);
	GG(a, b, c, d, x[5], 5, 0xd62f105d);
	GG(d, a, b, c, x[10], 9, 0x2441453);
	GG(c, d, a, b, x[15], 14, 0xd8a1e681);
	GG(b, c, d, a, x[4], 20, 0xe7d3fbc8);
	GG(a, b, c, d, x[9], 5, 0x21e1cde6);
	GG(d, a, b, c, x[14], 9, 0xc33707d6);
	GG(c, d, a, b, x[3], 14, 0xf4d50d87);
	GG(b, c, d, a, x[8], 20, 0x455a14ed);
	GG(a, b, c, d, x[13], 5, 0xa9e3e905);
	GG(d, a, b, c, x[2], 9, 0xfcefa3f8);
	GG(c, d, a, b, x[7], 14, 0x676f02d9);
	GG(b, c, d, a, x[12], 20, 0x8d2a4c8a);
	HH(a, b, c, d, x[5], 4, 0xfffa3942);
	HH(d, a, b, c, x[8], 11, 0x8771f681);
	HH(c, d, a, b, x[11], 16, 0x6d9d6122);
	HH(b, c, d, a, x[14], 23, 0xfde5380c);
	HH(a, b, c, d, x[1], 4, 0xa4beea44);
	HH(d, a, b, c, x[4], 11, 0x4bdecfa9);
	HH(c, d, a, b, x[7], 16, 0xf6bb4b60);
	HH(b, c, d, a, x[10], 23, 0xbebfbc70);
	HH(a, b, c, d, x[13], 4, 0x289b7ec6);
	HH(d, a, b, c, x[0], 11, 0xeaa127fa);
	HH(c, d, a, b, x[3], 16, 0xd4ef3085);
	HH(b, c, d, a, x[6], 23, 0x4881d05);
	HH(a, b, c, d, x[9], 4, 0xd9d4d039);
	HH(d, a, b, c, x[12], 11, 0xe6db99e5);
	HH(c, d, a, b, x[15], 16, 0x1fa27cf8);
	HH(b, c, d, a, x[2], 23, 0xc4ac5665);
	II(a, b, c, d, x[0], 6, 0xf4292244);
	II(d, a, b, c, x[7], 10, 0x432aff97);
	II(c, d, a, b, x[14], 15, 0xab9423a7);
	II(b, c, d, a, x[5], 21, 0xfc93a039);
	II(a, b, c, d, x[12], 6, 0x655b59c3);
	II(d, a, b, c, x[3], 10, 0x8f0ccc92);
	II(c, d, a, b, x[10], 15, 0xffeff47d);
	II(b, c, d, a, x[1], 21, 0x85845dd1);
	II(a, b, c, d, x[8], 6, 0x6fa87e4f);
	II(d, a, b, c, x[15], 10, 0xfe2ce6e0);
	II(c, d, a, b, x[6], 15, 0xa3014314);
	II(b, c, d, a, x[13], 21, 0x4e0811a1);
	II(a, b, c, d, x[4], 6, 0xf7537e82);
	II(d, a, b, c, x[11], 10, 0xbd3af235);
	II(c, d, a, b, x[2], 15, 0x2ad7d2bb);
	II(b, c, d, a, x[9], 21, 0xeb86d391);
	state[0] += a;
	state[1] += b;
	state[2] += c;
	state[3] += d;
}

ANALYZER通過檢測64位常量元素的表T來確定是否是MD5算法，通過正弦函數表中的元素，並根據這些代碼所特有的操作特徵（MD5的F,G,H,I）加爲變形的四個初始化值來確定。