|
一般的线性表、树中，记录在结构中的相对位置是随机的即和记录的关键字之间不存在确定的关系，在结构中查找记录时需进行一系列和关键字的比较。这一类查找方法建立在“比较”的基础上，查找的效率与比较次数密切相关。理想的情况是能直接找到需要的记录，因此必须在记录的存储位置和它的关键字之间建立一确定的对应关系f，使每个关键字和结构中一个唯一的存储位置相对应。因而查找时，只需根据这个对应关系f找到给定值K的像f(K)。若结构中存在关键字和K相等的记录，则必定在f(K)的存储位置上，由此不需要进行比较便可直接取得所查记录。在此，称这个对应关系f为哈希函数，按这个思想建立的表为哈希表（又称为杂凑法或散列法）。 哈希表不可避免冲突(collision)现象：对不同的关键字可能得到同一哈希地址 即key1≠key2，而f(key1)=f(key2)。具有相同函数值的关键字对该哈希函数来说称为同义词(synonym)。 因此，在建造哈希表时不仅要设定一个好的哈希函数，而且要设定一种处理冲突的方法。可如下描述哈希表：根据设定的哈希函数H(key)和所选中的处理冲突的方法，将一组关键字映象到一个有限的、地址连续的地址集(区间)上并以关键字在地址集中的“象”作为相应记录在表中的存储位置，这种表被称为哈希表。
对于动态查找表而言，1) 表长不确定；2)在设计查找表时，只知道关键字所属范围，而不知道确切的关键字。因此，一般情况需建立一个函数关系，以f(key)作为关键字为key的录在表中的位置，通常称这个函数f(key)为哈希函数。(注意：这个函数并不一定是数学函数)
哈希函数是一个映象，即：将关键字的集合映射到某个地址集合上，它的设置很灵活，只要这个地址集合的大小不超出允许范围即可。 现实中哈希函数是需要构造的，并且构造的好才能使用的好。 用途：加密，解决冲突问题。。。。
用途很广，比特精灵中就使用了哈希函数。 举例：
假设要建立一张全国30个地区的各民族人口统计表，每个地区为一个记录，记录的各数据项为：
显然，可以用一个一维数组C(1：30)来存放这张表，其中C是编号为i的地区的人口情况。编号i便为记录的关键字，由它唯一确定记录的存储位置C例如：假设北京市的编号为1，则若要查看北京市的各民族人口，只要取出C[1]的记录即可。假如把这个数组看成是哈希表，则哈希函数f(key)=key。然而，很多情况下的哈希函数并不如此简单。可仍以此为例，为了查看方便应以地区名作为关键字。假设地区名以汉语拼音的字符表示，则不能简单地取哈希函数f(key)=key，而是首先要将它们转化为数字，有时还要作些简单的处理。 [例如]我们可以有这样的哈希函数：
(1)取关键字中第一个字母在字母表中的序号作为哈希函数。例如：BEllING的哈希函数值为字母“B”在字母表中的序号，等于02；
(2)先求关键字的第一个和最后一个字母在字母表中的序号之和，然后判别这个和值，若比30(表长)大，则减去30。例如：TIANJIN的首尾两个字母“T”和“N”的序号之和为34，故取04为它的哈希函数值；
(3)先求每个汉字的第一个拼音字母的ASCII码(和英文字母相同)之和的八进制形式，然后将这个八进制数看成是十进制再除以30取余数，若余数为零则加上30而为哈希函数值。例如：HENAN的头两个拼音字母为“H”和“N”，它们的ASCII码之和为(226)8，以(226)10除以(30)10得余数为16，则16为HENAN的哈希函数值，即记录在数组中的下标值。 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。它的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密匙前被"压缩"成一种保密的格式（就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数）。不管是md2、md4还是md5，它们都需要获得一个随机长度的信息并产生一个128位的信息摘要。虽然这些算法的结构或多或少有些相似，但md2的设计与md4和md5完全不同，那是因为md2是为8位机器做过设计优化的，而md4和md5却是面向32位的电脑。这三个算法的描述和c语言源代码在internet rfcs 1321中有详细的描述（h++p://www.ietf.org/rfc/rfc1321.txt），这是一份最权威的文档，由ronald l. rivest在1992年8月向ieft提交。 rivest在1989年开发出md2算法。在这个算法中，首先对信息进行数据补位，使信息的字节长度是16的倍数。然后，以一个16位的检验和追加到信息末尾。并且根据这个新产生的信息计算出散列值。后来，rogier和chauvaud发现如果忽略了检验和将产生md2冲突。md2算法的加密后结果是唯一的--既没有重复。 为了加强算法的安全性，rivest在1990年又开发出md4算法。md4算法同样需要填补信息以确保信息的字节长度加上448后能被512整除（信息字节长度mod 512 = 448）。然后，一个以64位二进制表示的信息的最初长度被添加进来。信息被处理成512位damg?rd/merkle迭代结构的区块，而且每个区块要通过三个不同步骤的处理。den boer和bosselaers以及其他人很快的发现了攻击md4版本中第一步和第三步的漏洞。dobbertin向大家演示了如何利用一部普通的个人电脑在几分钟内找到md4完整版本中的冲突（这个冲突实际上是一种漏洞，它将导致对不同的内容进行加密却可能得到相同的加密后结果）。毫无疑问，md4就此被淘汰掉了。 尽管md4算法在安全上有个这么大的漏洞，但它对在其后才被开发出来的好几种信息安全加密算法的出现却有着不可忽视的引导作用。除了md5以外，其中比较有名的还有sha-1、ripe-md以及haval等。 一年以后，即1991年，rivest开发出技术上更为趋近成熟的md5算法。它在md4的基础上增加了"安全-带子"（safety-belts）的概念。虽然md5比md4稍微慢一些，但却更为安全。这个算法很明显的由四个和md4设计有少许不同的步骤组成。在md5算法中，信息-摘要的大小和填充的必要条件与md4完全相同。den boer和bosselaers曾发现md5算法中的假冲突（pseudo-collisions），但除此之外就没有其他被发现的加密后结果了。 van oorschot和wiener曾经考虑过一个在散列中暴力搜寻冲突的函数（brute-force hash function），而且他们猜测一个被设计专门用来搜索md5冲突的机器（这台机器在1994年的制造成本大约是一百万美元）可以平均每24天就找到一个冲突。但单从1991年到2001年这10年间，竟没有出现替代md5算法的md6或被叫做其他什么名字的新算法这一点，我们就可以看出这个瑕疵并没有太多的影响md5的安全性。上面所有这些都不足以成为md5的在实际应用中的问题。并且，由于md5算法的使用不需要支付任何版权费用的，所以在一般的情况下（非绝密应用领域。但即便是应用在绝密领域内，md5也不失为一种非常优秀的中间技术），md5怎么都应该算得上是非常安全的了。 算法的应用 md5的典型应用是对一段信息（message）产生信息摘要（message-digest），以防止被篡改。比如，在unix下有很多软件在下载的时候都有一个文件名相同，文件扩展名为.md5的文件，在这个文件中通常只有一行文本，大致结构如： md5 (tanajiya.tar.gz) = 0ca175b9c0f726a831d895e269332461 这就是tanajiya.tar.gz文件的数字签名。md5将整个文件当作一个大文本信息，通过其不可逆的字符串变换算法，产生了这个唯一的md5信息摘要。如果在以后传播这个文件的过程中，无论文件的内容发生了任何形式的改变（包括人为修改或者下载过程中线路不稳定引起的传输错误等），只要你对这个文件重新计算md5时就会发现信息摘要不相同，由此可以确定你得到的只是一个不正确的文件。如果再有一个第三方的认证机构，用md5还可以防止文件作者的"抵赖"，这就是所谓的数字签名应用。 md5还广泛用于加密和解密技术上。比如在unix系统中用户的密码就是以md5（或其它类似的算法）经加密后存储在文件系统中。当用户登录的时候，系统把用户输入的密码计算成md5值，然后再去和保存在文件系统中的md5值进行比较，进而确定输入的密码是否正确。通过这样的步骤，系统在并不知道用户密码的明码的情况下就可以确定用户登录系统的合法性。这不但可以避免用户的密码被具有系统管理员权限的用户知道，而且还在一定程度上增加了密码被破解的难度。 正是因为这个原因，现在被黑客使用最多的一种破译密码的方法就是一种被称为"跑字典"的方法。有两种方法得到字典，一种是日常搜集的用做密码的字符串表，另一种是用排列组合方法生成的，先用md5程序计算出这些字典项的md5值，然后再用目标的md5值在这个字典中检索。我们假设密码的最大长度为8位字节（8 bytes），同时密码只能是字母和数字，共26+26+10=62个字符，排列组合出的字典的项数则是p(62,1)+p(62,2)….+p(62,8)，那也已经是一个很天文的数字了，存储这个字典就需要tb级的磁盘阵列，而且这种方法还有一个前提，就是能获得目标账户的密码md5值的情况下才可以。这种加密技术被广泛的应用于unix系统中，这也是为什么unix系统比一般操作系统更为坚固一个重要原因。 算法描述 对md5算法简要的叙述可以为：md5以512位分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。 在md5算法中，首先需要对信息进行填充，使其字节长度对512求余的结果等于448。因此，信息的字节长度（bits length）将被扩展至n*512+448，即n*64+56个字节（bytes），n为一个正整数。填充的方法如下，在信息的后面填充一个1和无数个0，直到满足上面的条件时才停止用0对信息的填充。然后，在在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前信息长度。经过这两步的处理，现在的信息字节长度=n*512+448+64=(n+1)*512，即长度恰好是512的整数倍。这样做的原因是为满足后面处理中对信息长度的要求。 md5中有四个32位被称作链接变量（chaining variable）的整数参数，他们分别为：a=0x01234567，b=0x89abcdef，c=0xfedcba98，d=0x76543210。 当设置好这四个链接变量后，就开始进入算法的四轮循环运算。循环的次数是信息中512位信息分组的数目。 将上面四个链接变量复制到另外四个变量中：a到a，b到b，c到c，d到d。 主循环有四轮（md4只有三轮），每轮循环都很相似。第一轮进行16次操作。每次操作对a、b、c和d中的其中三个作一次非线性函数运算，然后将所得结果加上第四个变量，文本的一个子分组和一个常数。再将所得结果向右环移一个不定的数，并加上a、b、c或d中之一。最后用该结果取代a、b、c或d中之一。
以一下是每次操作中用到的四个非线性函数（每轮一个）。 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） 这四个函数的说明：如果x、y和z的对应位是独立和均匀的，那么结果的每一位也应是独立和均匀的。
f是一个逐位运算的函数。即，如果x，那么y，否则z。函数h是逐位奇偶操作符。 假设mj表示消息的第j个子分组（从0到15），<<
ff(a,b,c,d,mj,s,ti)表示a=b+((a+(f(b,c,d)+mj+ti)<< gg(a,b,c,d,mj,s,ti)表示a=b+((a+(g(b,c,d)+mj+ti)<< hh(a,b,c,d,mj,s,ti)表示a=b+((a+(h(b,c,d)+mj+ti)<< ii(a,b,c,d,mj,s,ti)表示a=b+((a+(i(b,c,d)+mj+ti)<<
这四轮（64步）是： 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) 常数ti可以如下选择： 在第i步中，ti是4294967296*abs(sin(i))的整数部分，i的单位是弧度。(4294967296等于2的32次方)
所有这些完成之后，将a、b、c、d分别加上a、b、c、d。然后用下一分组数据继续运行算法，最后的输出是a、b、c和d的级联。 当你按照我上面所说的方法实现md5算法以后，你可以用以下几个信息对你做出来的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 如果你用上面的信息分别对你做的md5算法实例做测试，最后得出的结论和标准答案完全一样，那我就要在这里象你道一声祝贺了。要知道，我的程序在第一次编译成功的时候是没有得出和上面相同的结果的。 md5的安全性 md5相对md4所作的改进： 1. 增加了第四轮； 2. 每一步均有唯一的加法常数； 3. 为减弱第二轮中函数g的对称性从(x&y)|(x&z)|(y&z)变为(x&z)|(y&(~z))； 4. 第一步加上了上一步的结果，这将引起更快的雪崩效应； 5. 改变了第二轮和第三轮中访问消息子分组的次序，使其更不相似； 6. 近似优化了每一轮中的循环左移位移量以实现更快的雪崩效应。各轮的位移量互不相同。 简单的说： MD5叫信息－摘要算法，是一种密码的算法，它可以对任何文件产生一个唯一的MD5验证码，每个文件的MD5码就如同每个人的指纹一样，都是不同的，这样，一旦这个文件在传输过程中，其内容被损坏或者被修改的话，那么这个文件的MD5码就会发生变化，通过对文件MD5的验证，可以得知获得的文件是否完整。 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) <<< 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) <<< 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) <<< 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) <<< 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。  - <br/>//源文件：md5.cs<br/>// MD5 Alogrithm<br/>// by rufi 2004.6.20 <a href="http://rufi.yculblog.com/">http://rufi.yculblog.com/</a><br/>using System;<br/>using System.Collections;<br/>using System.IO;</p><p>public class MD5 {<br/> //static state variables<br/> private static UInt32 A;<br/> private static UInt32 B;<br/> private static UInt32 C;<br/> private static UInt32 D;</p><p> //number of bits to rotate in tranforming<br/> private const int S11 = 7;<br/> private const int S12 = 12;<br/> private const int S13 = 17;<br/> private const int S14 = 22;<br/> private const int S21 = 5;<br/> private const int S22 = 9;<br/> private const int S23 = 14;<br/> private const int S24 = 20;<br/> private const int S31 = 4;<br/> private const int S32 = 11;<br/> private const int S33 = 16;<br/> private const int S34 = 23;<br/> private const int S41 = 6;<br/> private const int S42 = 10;<br/> private const int S43 = 15;<br/> private const int S44 = 21;</p><p><br/> /* F, G, H and I are basic MD5 functions.<br/> * 四个非线性函数:<br/> * <br/> * F(X,Y,Z) =(X&Y)|((~X)&Z)<br/> * G(X,Y,Z) =(X&Z)|(Y&(~Z))<br/> * H(X,Y,Z) =X^Y^Z<br/> * I(X,Y,Z)=Y^(X|(~Z))<br/> * <br/> * （&与，|或，~非，^异或）<br/> */<br/> private static UInt32 F(UInt32 x,UInt32 y,UInt32 z){<br/> return (x&y)|((~x)&z);<br/> }<br/> private static UInt32 G(UInt32 x,UInt32 y,UInt32 z){<br/> return (x&z)|(y&(~z));<br/> }<br/> private static UInt32 H(UInt32 x,UInt32 y,UInt32 z){<br/> return x^y^z;<br/> }<br/> private static UInt32 I(UInt32 x,UInt32 y,UInt32 z){<br/> return y^(x|(~z));<br/> }</p><p> /* FF, GG, HH, and II transformations for rounds 1, 2, 3, and 4.<br/> * Rotation is separate from addition to prevent recomputation.<br/> */<br/> private static void FF(ref UInt32 a,UInt32 b,UInt32 c,UInt32 d,UInt32 mj,int s,UInt32 ti){<br/> a = a + F(b,c,d) + mj + ti;<br/> a = a << s | a >> (32-s);<br/> a += b;<br/> }<br/> private static void GG(ref UInt32 a,UInt32 b,UInt32 c,UInt32 d,UInt32 mj,int s,UInt32 ti){<br/> a = a + G(b,c,d) + mj + ti;<br/> a = a << s | a >> (32-s);<br/> a += b;<br/> }<br/> private static void HH(ref UInt32 a,UInt32 b,UInt32 c,UInt32 d,UInt32 mj,int s,UInt32 ti){<br/> a = a + H(b,c,d) + mj + ti;<br/> a = a << s | a >> (32-s);<br/> a += b;<br/> }<br/> private static void II(ref UInt32 a,UInt32 b,UInt32 c,UInt32 d,UInt32 mj,int s,UInt32 ti){<br/> a = a + I(b,c,d) + mj + ti;<br/> a = a << s | a >> (32-s);<br/> a += b;<br/> }</p><p> private static void MD5_Init(){<br/> A=0x67452301; //in memory, this is 0x01234567<br/> B=0xefcdab89; //in memory, this is 0x89abcdef<br/> C=0x98badcfe; //in memory, this is 0xfedcba98<br/> D=0x10325476; //in memory, this is 0x76543210<br/> }</p><p> private static UInt32[] MD5_Append(byte[] input){<br/> int zeros=0;<br/> int ones =1;<br/> int size=0;<br/> int n = input.Length;<br/> int m = n%64;<br/> if( m < 56 ){<br/> zeros = 55-m;<br/> size=n-m+64;<br/> }<br/> else if (m==56){<br/> zeros = 0;<br/> ones = 0;<br/> size=n+8;<br/> }<br/> else{<br/> zeros = 63-m+56;<br/> size=n+64-m+64;<br/> }</p><p> ArrayList bs = new ArrayList(input);<br/> if(ones==1){<br/> bs.Add( (byte)0x80 ); // 0x80 = $10000000<br/> }<br/> for(int i=0;i<zeros;i++){<br/> bs.Add( (byte)0 );<br/> }</p><p> UInt64 N = (UInt64) n * 8;<br/> byte h1=(byte)(N&0xFF);<br/> byte h2=(byte)((N>>8)&0xFF);<br/> byte h3=(byte)((N>>16)&0xFF);<br/> byte h4=(byte)((N>>24)&0xFF);<br/> byte h5=(byte)((N>>32)&0xFF);<br/> byte h6=(byte)((N>>40)&0xFF);<br/> byte h7=(byte)((N>>48)&0xFF);<br/> byte h8=(byte)(N>>56);<br/> bs.Add(h1);<br/> bs.Add(h2);<br/> bs.Add(h3);<br/> bs.Add(h4);<br/> bs.Add(h5);<br/> bs.Add(h6);<br/> bs.Add(h7);<br/> bs.Add(h8);<br/> byte[] ts=(byte[])bs.ToArray(typeof(byte));</p><p> /* Decodes input (byte[]) into output (UInt32[]). Assumes len is<br/> * a multiple of 4.<br/> */<br/> UInt32[] output = new UInt32[size/4];<br/> for(Int64 i=0,j=0;i<size;j++,i+=4){<br/> output[j]=(UInt32)(ts[i] | ts[i+1]<<8 | ts[i+2]<<16 | ts[i+3]<<24);<br/> }<br/> return output;<br/> }<br/> private static UInt32[] MD5_Trasform(UInt32[] x){</p><p> UInt32 a,b,c,d;</p><p> for(int k=0;k<x.Length;k+=16){<br/> a=A;<br/> b=B;<br/> c=C;<br/> d=D;<br/> <br/> /* Round 1 */<br/> FF (ref a, b, c, d, x[k+ 0], S11, 0xd76aa478); /* 1 */<br/> FF (ref d, a, b, c, x[k+ 1], S12, 0xe8c7b756); /* 2 */<br/> FF (ref c, d, a, b, x[k+ 2], S13, 0x242070db); /* 3 */<br/> FF (ref b, c, d, a, x[k+ 3], S14, 0xc1bdceee); /* 4 */<br/> FF (ref a, b, c, d, x[k+ 4], S11, 0xf57c0faf); /* 5 */<br/> FF (ref d, a, b, c, x[k+ 5], S12, 0x4787c62a); /* 6 */<br/> FF (ref c, d, a, b, x[k+ 6], S13, 0xa8304613); /* 7 */<br/> FF (ref b, c, d, a, x[k+ 7], S14, 0xfd469501); /* 8 */<br/> FF (ref a, b, c, d, x[k+ 8], S11, 0x698098d8); /* 9 */<br/> FF (ref d, a, b, c, x[k+ 9], S12, 0x8b44f7af); /* 10 */<br/> FF (ref c, d, a, b, x[k+10], S13, 0xffff5bb1); /* 11 */<br/> FF (ref b, c, d, a, x[k+11], S14, 0x895cd7be); /* 12 */<br/> FF (ref a, b, c, d, x[k+12], S11, 0x6b901122); /* 13 */<br/> FF (ref d, a, b, c, x[k+13], S12, 0xfd987193); /* 14 */<br/> FF (ref c, d, a, b, x[k+14], S13, 0xa679438e); /* 15 */<br/> FF (ref b, c, d, a, x[k+15], S14, 0x49b40821); /* 16 */</p><p> /* Round 2 */<br/> GG (ref a, b, c, d, x[k+ 1], S21, 0xf61e2562); /* 17 */<br/> GG (ref d, a, b, c, x[k+ 6], S22, 0xc040b340); /* 18 */<br/> GG (ref c, d, a, b, x[k+11], S23, 0x265e5a51); /* 19 */<br/> GG (ref b, c, d, a, x[k+ 0], S24, 0xe9b6c7aa); /* 20 */<br/> GG (ref a, b, c, d, x[k+ 5], S21, 0xd62f105d); /* 21 */<br/> GG (ref d, a, b, c, x[k+10], S22, 0x2441453); /* 22 */<br/> GG (ref c, d, a, b, x[k+15], S23, 0xd8a1e681); /* 23 */<br/> GG (ref b, c, d, a, x[k+ 4], S24, 0xe7d3fbc8); /* 24 */<br/> GG (ref a, b, c, d, x[k+ 9], S21, 0x21e1cde6); /* 25 */<br/> GG (ref d, a, b, c, x[k+14], S22, 0xc33707d6); /* 26 */<br/> GG (ref c, d, a, b, x[k+ 3], S23, 0xf4d50d87); /* 27 */<br/> GG (ref b, c, d, a, x[k+ 8], S24, 0x455a14ed); /* 28 */<br/> GG (ref a, b, c, d, x[k+13], S21, 0xa9e3e905); /* 29 */<br/> GG (ref d, a, b, c, x[k+ 2], S22, 0xfcefa3f8); /* 30 */<br/> GG (ref c, d, a, b, x[k+ 7], S23, 0x676f02d9); /* 31 */<br/> GG (ref b, c, d, a, x[k+12], S24, 0x8d2a4c8a); /* 32 */</p><p> /* Round 3 */<br/> HH (ref a, b, c, d, x[k+ 5], S31, 0xfffa3942); /* 33 */<br/> HH (ref d, a, b, c, x[k+ 8], S32, 0x8771f681); /* 34 */<br/> HH (ref c, d, a, b, x[k+11], S33, 0x6d9d6122); /* 35 */<br/> HH (ref b, c, d, a, x[k+14], S34, 0xfde5380c); /* 36 */<br/> HH (ref a, b, c, d, x[k+ 1], S31, 0xa4beea44); /* 37 */<br/> HH (ref d, a, b, c, x[k+ 4], S32, 0x4bdecfa9); /* 38 */<br/> HH (ref c, d, a, b, x[k+ 7], S33, 0xf6bb4b60); /* 39 */<br/> HH (ref b, c, d, a, x[k+10], S34, 0xbebfbc70); /* 40 */<br/> HH (ref a, b, c, d, x[k+13], S31, 0x289b7ec6); /* 41 */<br/> HH (ref d, a, b, c, x[k+ 0], S32, 0xeaa127fa); /* 42 */<br/> HH (ref c, d, a, b, x[k+ 3], S33, 0xd4ef3085); /* 43 */<br/> HH (ref b, c, d, a, x[k+ 6], S34, 0x4881d05); /* 44 */<br/> HH (ref a, b, c, d, x[k+ 9], S31, 0xd9d4d039); /* 45 */<br/> HH (ref d, a, b, c, x[k+12], S32, 0xe6db99e5); /* 46 */<br/> HH (ref c, d, a, b, x[k+15], S33, 0x1fa27cf8); /* 47 */<br/> HH (ref b, c, d, a, x[k+ 2], S34, 0xc4ac5665); /* 48 */</p><p> /* Round 4 */<br/> II (ref a, b, c, d, x[k+ 0], S41, 0xf4292244); /* 49 */<br/> II (ref d, a, b, c, x[k+ 7], S42, 0x432aff97); /* 50 */<br/> II (ref c, d, a, b, x[k+14], S43, 0xab9423a7); /* 51 */<br/> II (ref b, c, d, a, x[k+ 5], S44, 0xfc93a039); /* 52 */<br/> II (ref a, b, c, d, x[k+12], S41, 0x655b59c3); /* 53 */<br/> II (ref d, a, b, c, x[k+ 3], S42, 0x8f0ccc92); /* 54 */<br/> II (ref c, d, a, b, x[k+10], S43, 0xffeff47d); /* 55 */<br/> II (ref b, c, d, a, x[k+ 1], S44, 0x85845dd1); /* 56 */<br/> II (ref a, b, c, d, x[k+ 8], S41, 0x6fa87e4f); /* 57 */<br/> II (ref d, a, b, c, x[k+15], S42, 0xfe2ce6e0); /* 58 */<br/> II (ref c, d, a, b, x[k+ 6], S43, 0xa3014314); /* 59 */<br/> II (ref b, c, d, a, x[k+13], S44, 0x4e0811a1); /* 60 */<br/> II (ref a, b, c, d, x[k+ 4], S41, 0xf7537e82); /* 61 */<br/> II (ref d, a, b, c, x[k+11], S42, 0xbd3af235); /* 62 */<br/> II (ref c, d, a, b, x[k+ 2], S43, 0x2ad7d2bb); /* 63 */<br/> II (ref b, c, d, a, x[k+ 9], S44, 0xeb86d391); /* 64 */</p><p> A+=a;<br/> B+=b;<br/> C+=c;<br/> D+=d;<br/> }<br/> return new UInt32[]{A,B,C,D};<br/> }<br/> public static byte[] MD5Array(byte[] input){<br/> MD5_Init();<br/> UInt32[] block = MD5_Append(input);<br/> UInt32[] bits = MD5_Trasform(block);</p><p> /* Encodes bits (UInt32[]) into output (byte[]). Assumes len is<br/> * a multiple of 4.<br/> */<br/> byte[] output=new byte[bits.Length*4];<br/> for(int i=0,j=0;i<bits.Length;i++,j+=4){<br/> output[j] = (byte)(bits[i] & 0xff);<br/> output[j+1] = (byte)((bits[i] >> 8) & 0xff);<br/> output[j+2] = (byte)((bits[i] >> 16) & 0xff);<br/> output[j+3] = (byte)((bits[i] >> 24) & 0xff);<br/> }<br/> return output;<br/> }</p><p> public static string ArrayToHexString(byte[] array,bool uppercase){<br/> string hexString="";<br/> string format="x2";<br/> if(uppercase){<br/> format="X2";<br/> }<br/> foreach(byte b in array){<br/> hexString += b.ToString(format);<br/> }<br/> return hexString;<br/> }</p><p> public static string MDString(string message){<br/> char[] c = message.ToCharArray();<br/> byte[] b = new byte[c.Length];<br/> for(int i=0;i<c.Length;i++){<br/> b[i]=(byte)c[i];<br/> }<br/> byte[] digest = MD5Array(b);<br/> return ArrayToHexString(digest,false);<br/> }<br/> public static string MDFile(string fileName){<br/> FileStream fs=File.Open(fileName,FileMode.Open,FileAccess.Read);<br/> byte[] array=new byte[fs.Length];<br/> fs.Read(array,0,(int)fs.Length);<br/> byte[] digest = MD5Array(array);<br/> fs.Close();<br/> return ArrayToHexString(digest,false);<br/> }</p><p> public static string Test(string message){<br/> return "rnMD5 (""+message+"") = " + MD5.MDString(message);<br/> }<br/> public static string TestSuite(){ <br/> string s = "";<br/> s+=Test("");<br/> s+=Test("a");<br/> s+=Test("abc");<br/> s+=Test("message digest");<br/> s+=Test("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");<br/> s+=Test("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789");<br/> s+=Test("12345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890");<br/> return s; <br/> }<br/>}<br/>
|
IP卡
狗仔卡
发表于 2007-4-5 17:24
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
抢沙发
显身卡
发表于 2007-5-4 03:59
