Md5加密算法原理

2022-10-28

MD5加密算法为现在应用最广泛的哈希算法之一，该算法广泛应用于互联网网站的用户文件加密，能够将用户密码加密为128位的长整数。数据库并不明文存储用户密码，而是在用户登录时将输入密码字符串进行MD5加密，与数据库中所存储的MD5值匹配，从而降低密码数据库被盗取后用户损失的风险。

Md5加密算法原理

MD5加密算法以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加密算法中，首先需要对信息进行填充，使其字节长度对512求余数的结果等于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。然后再在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前的信息长度。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的整数倍数。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（文本中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))

其中，?是异或，∧是与，∨是或，是反符号。

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。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。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。

Md5加密算法的应用

MD5加密算法由于其具有较好的安全性，加之商业也可以免费使用该算法，因此该加密算法被广泛使用，md5加密算法主要运用在数字签名、文件完整性验证以及口令加密等方面。