MD5生成摘要C语言代码

莫愁
C语言
2019-08-29

类加解密安全分享

简介MD5信息摘要算法（英语：MD5 Message-Digest Algorithm），一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位（16字节）的散列值（hash value），用于确保信息传输完整一致。
字数 4078

MD5信息摘要算法（英语：MD5 Message-Digest Algorithm），一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位（16字节）的散列值（hash value），用于确保信息传输完整一致。

原理

MD5算法的原理可简要的叙述为：MD5码以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。

总体流程如下图所示，每次的运算都由前一轮的128位结果值和当前的512bit值进行运算。

MD5流程图

应用

用于密码管理

当我们需要保存某些密码信息以用于身份确认时，如果直接将密码信息以明码方式保存在数据库中，不使用任何保密措施，系统管理员就很容易能得到原来的密码信息，这些信息一旦泄露，密码也很容易被破译。为了增加安全性，有必要对数据库中需要保密的信息进行加密，这样，即使有人得到了整个数据库，如果没有解密算法，也不能得到原来的密码信息。MD5算法可以很好地解决这个问题，因为它可以将任意长度的输入串经过计算得到固定长度的输出，而且只有在明文相同的情况下，才能等到相同的密文，并且这个算法是不可逆的，即便得到了加密以后的密文，也不可能通过解密算法反算出明文。这样就可以把用户的密码以MD5值（或类似的其它算法）的方式保存起来，用户注册的时候，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，如果密文相同，就可以认定密码是正确的，否则密码错误。通过这样的步骤，系统在并不知道用户密码明码的情况下就可以确定用户登录系统的合法性。这样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。

电子签名

MD5 算法还可以作为一种电子签名的方法来使用，使用 MD5算法就可以为任何文件（不管其大小、格式、数量）产生一个独一无二的“数字指纹”，借助这个“数字指纹”，通过检查文件前后 MD5 值是否发生了改变，就可以知道源文件是否被改动。我们在下载软件的时候经常会发现，软件的下载页面上除了会提供软件的下载地址以外，还会给出一串长长的字符串。这串字符串其实就是该软件的MD5 值，它的作用就在于下载该软件后，对下载得到的文件用专门的软件（如 Windows MD5 check 等）做一次 MD5 校验，以确保我们获得的文件与该站点提供的文件为同一文件。利用 MD5 算法来进行文件校验的方案被大量应用到软件下载站、论坛数据库、系统文件安全等方面。

垃圾邮件筛选

在电子邮件使用越来越普遍的情况下，可以利用 MD5 算法在邮件接收服务器上进行垃圾邮件的筛选，以减少此类邮件的干扰，具体思路如下：

建立一个邮件 MD5 值资料库，分别储存邮件的 MD5 值、允许出现的次数（假定为 3）和出现次数（初值为零）。
对每一封收到的邮件，将它的正文部分进行MD5 计算，得到 MD5 值，将这个值在资料库中进行搜索。
如未发现相同的 MD5 值，说明此邮件是第一次收到，将此 MD5 值存入资料库，并将出现次数置为1，转到第五步。
如发现相同的 MD5 值，说明收到过同样内容的邮件，将出现次数加 1，并与允许出现次数相比较，如小于允许出现次数，就转到第五步。否则中止接收该邮件。结束。
接收该邮件。

C语言代码

main.c

md5.c

#include "md5.h"

#define WORD 32
#define MASK 0xFFFFFFFF

typedef uint32_t WORD32;

/*
** Realiza a rotacao no sentido horario dos bits da variavel 'D' do tipo WORD32.
** Os bits sao deslocados de 'num' posicoes
*/
#define rotate(D, num)  (D<<num) | (D>>(WORD-num))

/*Macros que definem operacoes relizadas pelo algoritmo  md5 */
#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))))

/*vetor de numeros utilizados pelo algoritmo md5 para embaralhar bits */
static const WORD32 T[64]={
                     0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee,
                     0xf57c0faf, 0x4787c62a, 0xa8304613, 0xfd469501,
                     0x698098d8, 0x8b44f7af, 0xffff5bb1, 0x895cd7be,
                     0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e, 0x49b40821,
                     0xf61e2562, 0xc040b340, 0x265e5a51, 0xe9b6c7aa,
                     0xd62f105d, 0x02441453, 0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8,
                     0x21e1cde6, 0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed,
                     0xa9e3e905, 0xfcefa3f8, 0x676f02d9, 0x8d2a4c8a,
                     0xfffa3942, 0x8771f681, 0x6d9d6122, 0xfde5380c,
                     0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70,
                     0x289b7ec6, 0xeaa127fa, 0xd4ef3085, 0x04881d05,
                     0xd9d4d039, 0xe6db99e5, 0x1fa27cf8, 0xc4ac5665,
                     0xf4292244, 0x432aff97, 0xab9423a7, 0xfc93a039,
                     0x655b59c3, 0x8f0ccc92, 0xffeff47d, 0x85845dd1,
                     0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0, 0xa3014314, 0x4e0811a1,
                     0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391
};

static void word32tobytes (const WORD32 *input, char *output) {
  int j = 0;
  while (j<4*4) {
    WORD32 v = *input++;
    output[j++] = (char)(v & 0xff); v >>= 8;
    output[j++] = (char)(v & 0xff); v >>= 8;
    output[j++] = (char)(v & 0xff); v >>= 8;
    output[j++] = (char)(v & 0xff);
  }
}

static void inic_digest(WORD32 *d) {
  d[0] = 0x67452301;
  d[1] = 0xEFCDAB89;
  d[2] = 0x98BADCFE;
  d[3] = 0x10325476;
}

/*funcao que implemeta os quatro passos principais do algoritmo MD5 */
static void digest(const WORD32 *m, WORD32 *d) {
  int j;
  /*MD5 PASSO1 */
  for (j=0; j<4*4; j+=4) {
    d[0] = d[0]+ F(d[1], d[2], d[3])+ m[j] + T[j];       d[0]=rotate(d[0], 7);
    d[0]+=d[1];
    d[3] = d[3]+ F(d[0], d[1], d[2])+ m[(j)+1] + T[j+1]; d[3]=rotate(d[3], 12);
    d[3]+=d[0];
    d[2] = d[2]+ F(d[3], d[0], d[1])+ m[(j)+2] + T[j+2]; d[2]=rotate(d[2], 17);
    d[2]+=d[3];
    d[1] = d[1]+ F(d[2], d[3], d[0])+ m[(j)+3] + T[j+3]; d[1]=rotate(d[1], 22);
    d[1]+=d[2];
  }
  /*MD5 PASSO2 */
  for (j=0; j<4*4; j+=4) {
    d[0] = d[0]+ G(d[1], d[2], d[3])+ m[(5*j+1)&0x0f] + T[(j-1)+17];
    d[0] = rotate(d[0],5);
    d[0]+=d[1];
    d[3] = d[3]+ G(d[0], d[1], d[2])+ m[((5*(j+1)+1)&0x0f)] + T[(j+0)+17];
    d[3] = rotate(d[3], 9);
    d[3]+=d[0];
    d[2] = d[2]+ G(d[3], d[0], d[1])+ m[((5*(j+2)+1)&0x0f)] + T[(j+1)+17];
    d[2] = rotate(d[2], 14);
    d[2]+=d[3];
    d[1] = d[1]+ G(d[2], d[3], d[0])+ m[((5*(j+3)+1)&0x0f)] + T[(j+2)+17];
    d[1] = rotate(d[1], 20);
    d[1]+=d[2];
  }
  /*MD5 PASSO3 */
  for (j=0; j<4*4; j+=4) {
    d[0] = d[0]+ H(d[1], d[2], d[3])+ m[(3*j+5)&0x0f] + T[(j-1)+33];
    d[0] = rotate(d[0], 4);
    d[0]+=d[1];
    d[3] = d[3]+ H(d[0], d[1], d[2])+ m[(3*(j+1)+5)&0x0f] + T[(j+0)+33];
    d[3] = rotate(d[3], 11);
    d[3]+=d[0];
    d[2] = d[2]+ H(d[3], d[0], d[1])+ m[(3*(j+2)+5)&0x0f] + T[(j+1)+33];
    d[2] = rotate(d[2], 16);
    d[2]+=d[3];
    d[1] = d[1]+ H(d[2], d[3], d[0])+ m[(3*(j+3)+5)&0x0f] + T[(j+2)+33];
    d[1] = rotate(d[1], 23);
    d[1]+=d[2];
  }
  /*MD5 PASSO4 */
  for (j=0; j<4*4; j+=4) {
    d[0] = d[0]+ I(d[1], d[2], d[3])+ m[(7*j)&0x0f] + T[(j-1)+49];
    d[0] = rotate(d[0], 6);
    d[0]+=d[1];
    d[3] = d[3]+ I(d[0], d[1], d[2])+ m[(7*(j+1))&0x0f] + T[(j+0)+49];
    d[3] = rotate(d[3], 10);
    d[3]+=d[0];
    d[2] = d[2]+ I(d[3], d[0], d[1])+ m[(7*(j+2))&0x0f] + T[(j+1)+49];
    d[2] = rotate(d[2], 15);
    d[2]+=d[3];
    d[1] = d[1]+ I(d[2], d[3], d[0])+ m[(7*(j+3))&0x0f] + T[(j+2)+49];
    d[1] = rotate(d[1], 21);
    d[1]+=d[2];
  }
}

static void bytestoword32 (WORD32 *x, const char *pt) {
  int i;
  for (i=0; i<16; i++) {
    int j=i*4;
    x[i] = (((WORD32)(unsigned char)pt[j+3] << 8 |
           (WORD32)(unsigned char)pt[j+2]) << 8 |
           (WORD32)(unsigned char)pt[j+1]) << 8 |
           (WORD32)(unsigned char)pt[j];
  }

}

static void put_length(WORD32 *x, long len) {
  /* in bits! */
  x[14] = (WORD32)((len<<3) & MASK);
  x[15] = (WORD32)(len>>(32-3) & 0x7);
}

/*
** returned status:
*  0 - normal message (full 64 bytes)
*  1 - enough room for 0x80, but not for message length (two 4-byte words)
*  2 - enough room for 0x80 plus message length (at least 9 bytes free)
*/
static int converte (WORD32 *x, const char *pt, int num, int old_status) {
  int new_status = 0;
  char buff[64];
  if (num<64) {
    memcpy(buff, pt, num);  /* to avoid changing original string */
    memset(buff+num, 0, 64-num);
    if (old_status == 0)
      buff[num] = '\200';
    new_status = 1;
    pt = buff;
  }
  bytestoword32(x, pt);
  if (num <= (64 - 9))
    new_status = 2;
  return new_status;
}

void md5 (const char *message, long len, char *output) {
  WORD32 d[4];
  int status = 0;
  long i = 0;
  inic_digest(d);
  while (status != 2) {
    WORD32 d_old[4];
    WORD32 wbuff[16];
    int numbytes = (len-i >= 64) ? 64 : len-i;
    /*salva os valores do vetor digest*/
    d_old[0]=d[0]; d_old[1]=d[1]; d_old[2]=d[2]; d_old[3]=d[3];
    status = converte(wbuff, message+i, numbytes, status);
    if (status == 2) put_length(wbuff, len);
    digest(wbuff, d);
    d[0]+=d_old[0]; d[1]+=d_old[1]; d[2]+=d_old[2]; d[3]+=d_old[3];
    i += numbytes;
  }
  word32tobytes(d, output);
}

md5.h

效果：

C和js获取摘要对比

MD5获取摘要