MD5算法及vc实现（一个MD5对象）

鼯鼠

（1）MD5简介 MD5的全称是Message-Digest Algorithm 5，在90年代初由MIT的计算机科学实验室和RSA Data Security Inc发明，经MD2、MD3和MD4发展而来。
Message-Digest泛指字节串(Message)的Hash变换，就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数。请注意我使用了“字节串”而不是“字符串”这个词，是因为这种变换只与字节的值有关，与字符集或编码方式无关。

MD5将任意长度的“字节串”变换成一个128bit的大整数，并且它是一个不可逆的字符串变换算法，换句话说就是，即使你看到源程序和算法描述，也无法将一个MD5的值变换回原始的字符串，从数学原理上说，是因为原始的字符串有无穷多个，这有点象不存在反函数的数学函数。

MD5的典型应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(指纹)，以防止被“篡改”。举个例子，你将一段话写在一个叫readme.txt文件中，并对这个readme.txt产生一个MD5的值并记录在案，然后你可以传播这个文件给别人，别人如果修改了文件中的任何内容，你对这个文件重新计算MD5时就会发现。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，在很多操作系统中，用户的密码是以MD5值（或类似的其它算法）的方式保存的，用户Login的时候，系统是把用户输入的密码计算成MD5值，然后再去和系统中保存的MD5值进行比较，而系统并不“知道”用户的密码是什么。

一些黑客破获这种密码的方法是一种被称为“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。

即使假设密码的最大长度为8，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级的磁盘组，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。

在很多电子商务和社区应用中，管理用户的Account是一种最常用的基本功能，尽管很多Application Server提供了这些基本组件，但很多应用开发者为了管理的更大的灵活性还是喜欢采用关系数据库来管理用户，懒惰的做法是用户的密码往往使用明文或简单的变换后直接保存在数据库中，因此这些用户的密码对软件开发者或系统管理员来说可以说毫无保密可言，本文的目的是介绍MD5的Java Bean的实现，同时给出用MD5来处理用户的Account密码的例子，这种方法使得管理员和程序设计者都无法看到用户的密码，尽管他们可以初始化它们。但重要的一点是对于用户密码设置习惯的保护。（2）算法步骤 l 将输入消息按512-位分组，最后要填充成为512位的整数倍，且最后一组的后64位用来填充消息长度(填充前)。填充方法为附一个1在消息后，后接所要求的多个0。这样可以确保不同消息在填充后不相同。
l 由于留出64位用来表示消息长度，那么消息的长度最多可达264字节,相当于4G×4G字节，文件的长度是不可能达到这么大，因此通常都是只采用64位中的低32位来表示消息长度，高32位填充0。
l 初始化MD变量。由于每轮输出128位，这128位可用下面四个32位字A,B,C,D来表示。其初始值设为：
A=0x01234567
B=0x89ABCDEF
C=0xFEDCBA98
D=0x76543210
l 开始进入算法主循环，循环的次数是消息中512位消息分组的数目。先将上面A、B、C、D四个变量分别复制到另外四个变量a、b、c、d中去。主循环有四轮，每轮很相似。每轮进行16次操作，每次操作对a、b、c、d四个变量中的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，消息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))
其中，?是异或，∧是与，∨是或， 是反符号。
这些函数是这样设计的：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。函数F是按逐位方式操作：如果X,那么Y,否则Z。函数H是逐位奇偶操作符。
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)<<四轮(64步)结果略。
注：常数ti的选择：
第i步中，ti是232 ×abs (sin(i))的整数部分，i的单位是弧度。
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。
l 最后得到的A,B,C,D就是输出结果，A是低位，D为高位，DCBA组成128位输出结果。
2.3 MD5的安全性
Ron Rivest概述了MD5安全性[8]：
l 与MD4相比，增加了第四轮。
l 每一步均有唯一的加法常数。
l 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)))。
l 每一步加上了上一步的结果，引起更快的雪崩效应。
l 改变了第二轮和第三轮中访问消息子分组的次序，使其形式更不相似。
l 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。
从安全角度讲，MD5的输出为128位，若采用纯强力攻击寻找一个消息具有给定Hash值的计算困难性为2128,用每秒可试验1 000 000 000个消息的计算机需时1.07×1022年。若采用生日攻击法，寻找有相同Hash值的两个消息需要试验264个消息,用每秒可试验1 000 000 000个消息的计算机需时585年。

二、实现方法
由于此处的文件校验用到要求比较高的场合，故采用了方法6，md5校验算法，从CodeGuru下载了一个md5校验算法的实现模块，加入自己要校验的文件名，实现完成。下面具体描述一下实现过程：
1、创建一个简单的对话框程序；
2、设置CString类型的变量m_filename和m_strFileChecksum以存放要校验的文件名和校验和；
3、在对话框类中创建ChecksumSelectedFile（）函数，调用md5校验和类（附录中有其实现文件）中的GetMD5计算文件校验和。
4、使用定时器定时巡检该文件的校验和，一旦发现校验和发生变化，立刻出现提示。

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三、附录（md5算法实现的源码）这是一个MD5的VC实现，里面封装了一个MD5类。是我从一个用C语言写的程序移植过来的^_^,欢迎大家交流。 ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // MD5.h: interface for the MD5 class.
//
////////////////////////////////////////////////////////////////////// #if !defined(AFX_MD5_H__B8FB9565_76F9_40D9_A5CC_79E4A9B4D5A2__INCLUDED_)
#define AFX_MD5_H__B8FB9565_76F9_40D9_A5CC_79E4A9B4D5A2__INCLUDED_ #if _MSC_VER > 1000
#pragma once
#endif // _MSC_VER > 1000 #include"MD5_CTX.h"
class MD5
{
public:
MD5();
void MD5Init (MD5_CTX * context);
void MD5Update(MD5_CTX *context,unsigned char * input,unsigned int inputLen);
void MD5Final (unsigned char digest[],MD5_CTX * context);
static void MD5Transform (UINT4 state[],unsigned char block[]);
static void Encode (unsigned char *output,UINT4 * input,unsigned int len);
static void Decode (UINT4 *output,unsigned char * input,unsigned int len);
static void MD5_memcpy (POINTER output,POINTER value,unsigned int len);
static void MD5_memset (POINTER output,int value,unsigned int len);
BOOL MD5Hash(CString m_EditIn,TCHAR szBuffer[]) ;
virtual ~MD5(); }; #endif // !defined(AFX_MD5_H__B8FB9565_76F9_40D9_A5CC_79E4A9B4D5A2__INCLUDED_)
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// MD5.cpp: implementation of the MD5 class.
//
////////////////////////////////////////////////////////////////////// #include "stdafx.h"
#include "Test2.h"
#include "MD5.h"
#include "string.h" #ifdef _DEBUG
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[]=__FILE__;
#define new DEBUG_NEW
#endif //////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Construction/Destruction
////////////////////////////////////////////////////////////////////// MD5::MD5()
{ } MD5::~MD5()
{ }
#define S11 7
#define S12 12
#define S13 17
#define S14 22
#define S21 5
#define S22 9
#define S23 14
#define S24 20
#define S31 4
#define S32 11
#define S33 16
#define S34 23
#define S41 6
#define S42 10
#define S43 15
#define S44 21
#define MAXINPUTLEN 200 static void MD5Transform PROTO_LIST ((UINT4 [4], unsigned char [64]));
static void Encode PROTO_LIST
((unsigned char *, UINT4 *, unsigned int));
static void Decode PROTO_LIST
((UINT4 *, unsigned char *, unsigned int));
static void MD5_memcpy PROTO_LIST ((POINTER, POINTER, unsigned int));
static void MD5_memset PROTO_LIST ((POINTER, int, unsigned int)); static unsigned char PADDING[64] = {
0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
}; /* F, G, H and I are basic MD5 functions.
*/
#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))) /* ROTATE_LEFT rotates x left n bits.
*/
#define ROTATE_LEFT(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32-(n)))) /* FF, GG, HH, and II transformations for rounds 1, 2, 3, and 4.
Rotation is separate from addition to prevent recomputation.
*/
#define FF(a, b, c, d, x, s, ac) { \
(a) += F ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
(a) += (b); \
}
#define GG(a, b, c, d, x, s, ac) { \
(a) += G ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
(a) += (b); \
}
#define HH(a, b, c, d, x, s, ac) { \
(a) += H ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
(a) += (b); \
}
#define II(a, b, c, d, x, s, ac) { \
(a) += I ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
(a) += (b); \
} /* MD5 initialization. Begins an MD5 operation, writing a new context.
*/
void MD5::MD5Init (MD5_CTX *context)
//MD5_CTX *context; /* context */
{
context->count[0] = context->count[1] = 0;
/* Load magic initialization constants.
*/
context->state[0] = 0x67452301;
context->state[1] = 0xefcdab89;
context->state[2] = 0x98badcfe;
context->state[3] = 0x10325476;
} /* MD5 block update operation. Continues an MD5 message-digest
operation, processing another message block, and updating the
context.
*/
void MD5::MD5Update (MD5_CTX *context,unsigned char * input,unsigned int inputLen)
//MD5_CTX *context; /* context */
//unsigned char *input; /* input block */
//unsigned int inputLen; /* length of input block */
{
unsigned int i, index, partLen; /* Compute number of bytes mod 64 */
index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3F); /* Update number of bits */
if ((context->count[0] += ((UINT4)inputLen << 3))
< ((UINT4)inputLen << 3))
context->count[1]++;
context->count[1] += ((UINT4)inputLen >> 29); partLen = 64 - index; /* Transform as many times as possible.
*/
if (inputLen >= partLen) {
MD5_memcpy
((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)input, partLen);
MD5Transform (context->state, context->buffer); for (i = partLen; i + 63 < inputLen; i += 64)
MD5Transform (context->state, &input); index = 0;
}
else
i = 0; /* Buffer remaining input */
MD5_memcpy
((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)&input,
inputLen-i);
} /* MD5 finalization. Ends an MD5 message-digest operation, writing the
the message digest and zeroizing the context.
*/
void MD5::MD5Final (unsigned char digest[16],MD5_CTX * context)
//unsigned char digest[16]; /* message digest */
//MD5_CTX *context; /* context */
{
unsigned char bits[8];
unsigned int index, padLen; /* Save number of bits */
Encode (bits, context->count, 8); /* Pad out to 56 mod 64.
*/
index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3f);
padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index);
MD5Update (context, PADDING, padLen); /* Append length (before padding) */
MD5Update (context, bits, 8); /* Store state in digest */
Encode (digest, context->state, 16); /* Zeroize sensitive information.
*/
MD5_memset ((POINTER)context, 0, sizeof (*context));
} /* MD5 basic transformation. Transforms state based on block.
*/
void MD5::MD5Transform (UINT4 state[],unsigned char block[])
//UINT4 state[4];static
//unsigned char block[64];
{
UINT4 a = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16]; Decode (x, block, 64); /* Round 1 */
FF (a, b, c, d, x[ 0], S11, 0xd76aa478); /* 1 */
FF (d, a, b, c, x[ 1], S12, 0xe8c7b756); /* 2 */
FF (c, d, a, b, x[ 2], S13, 0x242070db); /* 3 */
FF (b, c, d, a, x[ 3], S14, 0xc1bdceee); /* 4 */
FF (a, b, c, d, x[ 4], S11, 0xf57c0faf); /* 5 */
FF (d, a, b, c, x[ 5], S12, 0x4787c62a); /* 6 */
FF (c, d, a, b, x[ 6], S13, 0xa8304613); /* 7 */
FF (b, c, d, a, x[ 7], S14, 0xfd469501); /* 8 */
FF (a, b, c, d, x[ 8], S11, 0x698098d8); /* 9 */
FF (d, a, b, c, x[ 9], S12, 0x8b44f7af); /* 10 */
FF (c, d, a, b, x[10], S13, 0xffff5bb1); /* 11 */
FF (b, c, d, a, x[11], S14, 0x895cd7be); /* 12 */
FF (a, b, c, d, x[12], S11, 0x6b901122); /* 13 */
FF (d, a, b, c, x[13], S12, 0xfd987193); /* 14 */
FF (c, d, a, b, x[14], S13, 0xa679438e); /* 15 */
FF (b, c, d, a, x[15], S14, 0x49b40821); /* 16 */ /* Round 2 */
GG (a, b, c, d, x[ 1], S21, 0xf61e2562); /* 17 */
GG (d, a, b, c, x[ 6], S22, 0xc040b340); /* 18 */
GG (c, d, a, b, x[11], S23, 0x265e5a51); /* 19 */
GG (b, c, d, a, x[ 0], S24, 0xe9b6c7aa); /* 20 */
GG (a, b, c, d, x[ 5], S21, 0xd62f105d); /* 21 */
GG (d, a, b, c, x[10], S22, 0x2441453); /* 22 */
GG (c, d, a, b, x[15], S23, 0xd8a1e681); /* 23 */
GG (b, c, d, a, x[ 4], S24, 0xe7d3fbc8); /* 24 */
GG (a, b, c, d, x[ 9], S21, 0x21e1cde6); /* 25 */
GG (d, a, b, c, x[14], S22, 0xc33707d6); /* 26 */
GG (c, d, a, b, x[ 3], S23, 0xf4d50d87); /* 27 */
GG (b, c, d, a, x[ 8], S24, 0x455a14ed); /* 28 */
GG (a, b, c, d, x[13], S21, 0xa9e3e905); /* 29 */
GG (d, a, b, c, x[ 2], S22, 0xfcefa3f8); /* 30 */
GG (c, d, a, b, x[ 7], S23, 0x676f02d9); /* 31 */
GG (b, c, d, a, x[12], S24, 0x8d2a4c8a); /* 32 */ /* Round 3 */
HH (a, b, c, d, x[ 5], S31, 0xfffa3942); /* 33 */
HH (d, a, b, c, x[ 8], S32, 0x8771f681); /* 34 */
HH (c, d, a, b, x[11], S33, 0x6d9d6122); /* 35 */
HH (b, c, d, a, x[14], S34, 0xfde5380c); /* 36 */
HH (a, b, c, d, x[ 1], S31, 0xa4beea44); /* 37 */
HH (d, a, b, c, x[ 4], S32, 0x4bdecfa9); /* 38 */
HH (c, d, a, b, x[ 7], S33, 0xf6bb4b60); /* 39 */
HH (b, c, d, a, x[10], S34, 0xbebfbc70); /* 40 */
HH (a, b, c, d, x[13], S31, 0x289b7ec6); /* 41 */
HH (d, a, b, c, x[ 0], S32, 0xeaa127fa); /* 42 */
HH (c, d, a, b, x[ 3], S33, 0xd4ef3085); /* 43 */
HH (b, c, d, a, x[ 6], S34, 0x4881d05); /* 44 */
HH (a, b, c, d, x[ 9], S31, 0xd9d4d039); /* 45 */
HH (d, a, b, c, x[12], S32, 0xe6db99e5); /* 46 */
HH (c, d, a, b, x[15], S33, 0x1fa27cf8); /* 47 */
HH (b, c, d, a, x[ 2], S34, 0xc4ac5665); /* 48 */ /* Round 4 */
II (a, b, c, d, x[ 0], S41, 0xf4292244); /* 49 */
II (d, a, b, c, x[ 7], S42, 0x432aff97); /* 50 */
II (c, d, a, b, x[14], S43, 0xab9423a7); /* 51 */
II (b, c, d, a, x[ 5], S44, 0xfc93a039); /* 52 */
II (a, b, c, d, x[12], S41, 0x655b59c3); /* 53 */
II (d, a, b, c, x[ 3], S42, 0x8f0ccc92); /* 54 */
II (c, d, a, b, x[10], S43, 0xffeff47d); /* 55 */
II (b, c, d, a, x[ 1], S44, 0x85845dd1); /* 56 */
II (a, b, c, d, x[ 8], S41, 0x6fa87e4f); /* 57 */
II (d, a, b, c, x[15], S42, 0xfe2ce6e0); /* 58 */
II (c, d, a, b, x[ 6], S43, 0xa3014314); /* 59 */
II (b, c, d, a, x[13], S44, 0x4e0811a1); /* 60 */
II (a, b, c, d, x[ 4], S41, 0xf7537e82); /* 61 */
II (d, a, b, c, x[11], S42, 0xbd3af235); /* 62 */
II (c, d, a, b, x[ 2], S43, 0x2ad7d2bb); /* 63 */
II (b, c, d, a, x[ 9], S44, 0xeb86d391); /* 64 */ state[0] += a;
state[1] += b;
state[2] += c;
state[3] += d; /* Zeroize sensitive information.
*/
MD5_memset ((POINTER)x, 0, sizeof (x));
} /* Encodes input (UINT4) into output (unsigned char). Assumes len is
a multiple of 4.
*/
void MD5::Encode (unsigned char* output,UINT4 * input,unsigned int len)
//unsigned char *output;static
//UINT4 *input;
//unsigned int len;
{
unsigned int i, j; for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) {
output[j] = (unsigned char)(input & 0xff);
output[j+1] = (unsigned char)((input >> 8) & 0xff);
output[j+2] = (unsigned char)((input >> 16) & 0xff);
output[j+3] = (unsigned char)((input >> 24) & 0xff);
}
} /* Decodes input (unsigned char) into output (UINT4). Assumes len is
a multiple of 4.
*/
void MD5:ecode (UINT4 * output,unsigned char * input,unsigned int len)
//UINT4 *output;static
//unsigned char *input;
//unsigned int len;
{
unsigned int i, j; for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4)
output = ((UINT4)input[j]) | (((UINT4)input[j+1]) << 8) |
(((UINT4)input[j+2]) << 16) | (((UINT4)input[j+3]) << 24);
} /* Note: Replace "for loop" with standard memcpy if possible.
*/ void MD5::MD5_memcpy (POINTER output,POINTER input,unsigned int len)
//POINTER output;static
//POINTER input;
//unsigned int len;
{
unsigned int i; for (i = 0; i < len; i++)
output = input;
} /* Note: Replace "for loop" with standard memset if possible.
*/
void MD5::MD5_memset (POINTER output,int value,unsigned int len)
//POINTER output;static
//int value;
//unsigned int len;
{
unsigned int i; for (i = 0; i < len; i++)
((char *)output) = (char)value;
} BOOL MD5::MD5Hash(CString m_EditIn,TCHAR szBuffer[]) ///还有一些问题
{
MD5_CTX context;
long dtLength;
int i;
TCHAR szName[MAXINPUTLEN]={0};
TCHAR szHash[MAXINPUTLEN]={0};
// TCHAR szBuffer[MAXINPUTLEN]={0};sizeof(szBuffer)
memset(szBuffer,0,MAXINPUTLEN); dtLength = strlen(m_EditIn);/////////
strcpy(szName,m_EditIn);
// CString a;
// a.Format("%d",dtLength);
// AfxMessageBox(a);
//++++++++++++++++++++++++++++strlen(szName)
if (dtLength ==0)
{

// SetDlgItemText(hWnd, IDC_TXT1, "");+++++++++
return FALSE;
}
MD5Init(&context);
MD5Update(&context, (unsigned char *)szName, dtLength);//括号里自己加的
MD5Final((unsigned char *)szHash, &context);//括号里自己加的
for(i=0; i < 16; i++) // 将szHash[]中的16进制转换成字符形式显示
{
wsprintf(&szBuffer[i*2], "%02X", *(byte*)(szHash+i));
}
// SetDlgItemText(hWnd, IDC_TXT1,szBuffer);
return TRUE;
}
///////////////////////////////////////// //MD5_CTX.h ///////////////////////////////////////// #pragma once #ifndef PROTOTYPES
#define PROTOTYPES 0
#endif /* POINTER defines a generic pointer type */
typedef unsigned char *POINTER; /* UINT2 defines a two byte word */
typedef unsigned short int UINT2; /* UINT4 defines a four byte word */
typedef unsigned long int UINT4; #if PROTOTYPES
#define PROTO_LIST(list) list
#else
#define PROTO_LIST(list) ()
#endif /* MD5 context. */
typedef struct {
UINT4 state[4]; /* state (ABCD) */
UINT4 count[2]; /* number of bits, modulo 2^64 (lsb first) */
unsigned char buffer[64]; /* input buffer */
} MD5_CTX; void MD5Init PROTO_LIST ((MD5_CTX *));
void MD5Update PROTO_LIST
((MD5_CTX *, unsigned char *, unsigned int));
void MD5Final PROTO_LIST ((unsigned char [16], MD5_CTX *));