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MD5算法之C#程序,可以下载测试使用,很好的
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内容介绍
MD5算法之C#程序 发布者: rufi (进入rufi个人专栏) 文章类型:原创 发布日期:2004.07.07 升级次数:0 今日浏览:3 总浏览:7306 -------------------------------------------------------------------------------- 评价等级: 1位用户为此文章评分,平均分为5.0 MD5算法描述 作者:rufi 2004.06.22 当我要写一个MD5算法的程序时,发现中英文的语言描述都有一些不确切的地方,某些个细节 讲得不清楚,或者说很费解。最后不得不拿出C语言的源程序来调试,这对于理解算法是很不 利的。于是就总结了一下我摸索到的一些要点。 1.来历 MD5的全称是message-digest algorithm 5(信息-摘要算法,在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。http://www.ietf.org/rfc/rfc1321.txt,是一份最权威的文档, 由ronald l. rivest在1992年8月向ieft提交。 2.用途 MD5的作用是对一段信息(message)生成信息摘要(message-digest),该摘要对该信息具有 唯一性,可以作为数字签名。用于验证文件的有效性(是否有丢失或损坏的数据),对用户 密码的加密,在哈希函数中计算散列值。 3.特点 输入一个任意长度的字节串,生成一个128位的整数。由于算法的某些不可逆特征,在加密应用 上有较好的安全性。并且,MD5算法的使用不需要支付任何版权费用。 4.说明 唯一性和不可逆性都不是绝对的,从理论上分析是一种多对一的关系,但两个不同的信息产生 相同摘要的概率很小。不可逆是指从输出反推输入所需的运算量和计算时间太大,使用穷搜字 典的方法又需要太多的存储空间。 5.算法描述 算法输入是一个字节串,每个字节是8个bit. 算法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。 ※注意那个64位整数是输入数据的原始长度而不是填充字节后的长度,我就在这里栽了跟头. 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 ※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),<<<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。 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[i]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 to N/16-1 do /*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 to 15 do Set X[j] to M[i*16+j]. end /结束对J的循环 /* Save A as AA, B as BB, C as CC, and D as DD. */ 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[i]) <<< s). */ /* Do the following 16 operations. */ [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] [DABC 13 12 14] [CDAB 14 17 15] [BCDA 15 22 16] /* 第2轮* */ /* 以 [abcd k s i]表示如下操作 a = b + ((a + G(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */ /* Do the following 16 operations. */ [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] /* 第3轮*/ /* 以 [abcd k s i]表示如下操作 a = b + ((a + H(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */ /* Do the following 16 operations. */ [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 16 47] [BCDA 2 23 48] /* 第4轮*/ /* 以 [abcd k s i]表示如下操作 a = b + ((a + I(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */ /* Do the following 16 operations. */ [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。 最后,用程序语言实现算法后,可以输入以下几个信息对程序作一个简单的测试, 看看程序有没有错误。  MD5 ("") = d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e  MD5 ("a") = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661  MD5 ("abc") = 900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72  MD5 ("message digest") = f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0  MD5 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b  MD5 ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789") = d174ab98d277d9f5a5611c2c9f419d9f MD5 ("123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789 01234567890") = 57edf4a22be3c955ac49da2e2107b67a MD5算法之C#程序 MD5算法比较特别,最适合用汇编语言来写,好多高级语言对之无能无力或效率极低。 比如我最开始尝试用Python和Euphoria编写,发现不太容易。相比而言,C#作为C家簇 中新兴的一门.net语言,功能比较全面。花了一晚上的工夫终于用C#最先实现了MD5。 主要是由于对算法的一些细节不太注意,结果输出总是不对,调试了好长时间。 [code] //源文件:md5.cs // MD5 Alogrithm // by rufi 2004.6.20 http://rufi.yculblog.com/ using System; using System.Collections; using System.IO; public class MD5 { //static state variables private static UInt32 A; private static UInt32 B; private static UInt32 C; private static UInt32 D; //number of bits to rotate in tranforming private const int S11 = 7; private const int S12 = 12; private const int S13 = 17; private const int S14 = 22; private const int S21 = 5; private const int S22 = 9; private const int S23 = 14; private const int S24 = 20; private const int S31 = 4; private const int S32 = 11; private const int S33 = 16; private const int S34 = 23; private const int S41 = 6; private const int S42 = 10; private const int S43 = 15; private const int S44 = 21; /* F, G, H and I are basic MD5 functions. * 四个非线性函数: * * 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)) * * (&与,|或,~非,^异或) */ private static UInt32 F(UInt32 x,UInt32 y,UInt32 z){ return (x&y)|((~x)&z); } private static UInt32 G(UInt32 x,UInt32 y,UInt32 z){ return (x&z)|(y&(~z)); } private static UInt32 H(UInt32 x,UInt32 y,UInt32 z){ return x^y^z; } private static UInt32 I(UInt32 x,UInt32 y,UInt32 z){ return y^(x|(~z)); } /* FF, GG, HH, and II transformations for rounds 1, 2, 3, and 4. * Rotation is separate from addition to prevent recomputation. */ private static void FF(ref UInt32 a,UInt32 b,UInt32 c,UInt32 d,UInt32 mj,int
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