RFC1321：The MD5 Message-Digest Algorithm,April 1992
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致谢
我们要感谢 Don Coppersmith、Burt Kaliski、Ralph Merkle、David Chaum 和 Noam Nisan 提供的大量有用的意见和建议。
1、 执行摘要
本文档描述了 MD5 消息摘要算法。该算法将任意长度的消息作为输入，并产生输入的 128 位“指纹”或“消息摘要”作为输出。据推测，生成具有相同消息摘要的两个消息或生成具有给定的预先指定的目标消息摘要的任何消息在计算上是不可行的。MD5 算法适用于数字签名应用程序，在这种应用程序中，大文件必须先以安全方式“压缩”，然后才能在公钥密码系统（如 RSA）下使用私有（秘密）密钥进行加密。
MD5 算法被设计为在 32 位机器上非常快。另外，MD5算法不需要任何大的替换表；该算法可以非常紧凑地编码。
MD5 算法是 MD4 消息摘要算法的扩展。MD5 比 MD4 稍慢，但在设计上更“保守”。MD5 的设计是因为人们认为 MD4 的使用速度可能比现有的批判性审查所证明的要快；由于 MD4 的设计速度非常快，因此就成功进行密码分析攻击的风险而言，它处于“边缘”。MD5 稍有后退，稍微降低速度以获得更大的最终安全性。它包含了不同评论者提出的一些建议，并包含额外的优化。MD5 算法正被置于公共领域以供审查并可能作为标准采用。
对于基于 OSI 的应用程序，MD5 的对象标识符是
md5 OBJECT IDENTIFIER ::= iso(1) member-body(2) US(840) rsadsi(113549) digestAlgorithm(2) 5}
在 X.509 类型 AlgorithmIdentifier [3] 中，MD5 的参数应该具有类型 NULL。
2、 术语和符号
在本文档中，“字/word”是一个 32 位的数量，而“字节/byte”是一个 8 位的数量。位序列可以自然地解释为字节序列，其中每个连续的八位组被解释为一个字节，每个字节的高位（最高有效）位列在最前面。类似地，字节序列可以解释为 32 位字的序列，其中每个连续的四个字节组被解释为一个字，首先给出低位（最低有效）字节。
让 x_i 表示“x sub i”。如果下标是一个表达式，我们用大括号把它括起来，如 x_{i+1}。类似地，我们使用 ^ 作为上标（求幂），因此 x^i 表示 x 的 i 次方。
让符号“+”表示单词的加法（即模 2^32 加法）。让 X <<< s 表示通过将 X 向左循环移位（旋转）s 位位置而获得的 32 位值。让 not(X) 表示 X 的按位补码，让 X v Y 表示 X 和 Y 的按位 OR。让 X xor Y 表示 X 和 Y 的按位 XOR，让 XY 表示X 和 Y 的按位 AND。
3、 MD5算法说明
我们首先假设我们有一个 b 位消息作为输入，并且我们希望找到它的消息摘要。这里 b 是一个任意的非负整数；b 可以是零，它不必是 8 的倍数，它可以是任意大的。我们想象一下写下的消息位如下：
m_0 m_1 ... m_{b-1}
执行以下五个步骤来计算消息的消息摘要。
3.1、 步骤1.追加填充位
消息被“填充”（扩展），以便其长度（以位为单位）与 448 模 512 一致。也就是说，消息被扩展，使其仅比 512 位长的倍数少 64 位。即使消息的长度已经与 448 模 512 一致，也会始终执行填充。
填充按如下方式执行：将单个“1”位附加到消息，然后附加“0”位，以便填充消息的位长度与 448 的模数 512 一致。总而言之，至少有一个位，最多附加 512 位。
3.2、 步骤2.附加长度
将 b 的 64 位表示（添加填充位之前的消息长度）附加到上一步的结果中。万一 b 大于 2^64，则仅使用 b 的低 64 位。（根据之前的约定，这些位作为两个 32 位字附加并首先附加低位字。）
此时，生成的消息（用位和 b 填充后）的长度正好是 512 位的倍数。等效地，此消息的长度是 16（32 位）字的精确倍数。让 M[0 ... N-1] 表示结果消息的单词，其中 N 是 16 的倍数。
3.3、步骤3.初始化 MD 缓冲区
四字缓冲区（A、B、C、D）用于计算消息摘要。这里 A、B、C、D 中的每一个都是一个 32 位寄存器。这些寄存器首先被初始化为以下十六进制低位字节值）：
word A: 01 23 45 67 word B: 89 ab cd ef word C: fe dc ba 98 word D: 76 54 32 10
3.4、步骤4.处理16字块中的消息
我们首先定义四个辅助函数，每个函数将三个 32 位字作为输入，并产生一个 32 位字作为输出。
F(X,Y,Z) = XY v not(X) Z G(X,Y,Z) = XZ v Y not(Z) H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z I(X,Y,Z) = Y xor (X v not(Z))
在每个F位作为条件：if X then Y else Z。函数 F 可以使用 + 而不是 v 来定义，因为 XY 和 not(X)Z 在同一位位置永远不会有 1。）它是有趣的是，如果 X、Y 和 Z 的位是独立且无偏的，则 F(X,Y,Z) 的每一位都将是独立且无偏的。
函数 G、H 和 I 与函数 F 相似，因为它们以“位并行”的方式从 X、Y 和 Z 的位中产生输出，如果 X 的相应位, Y, Z 是独立无偏的，那么 G(X,Y,Z), H(X,Y,Z) 和 I(X,Y,Z) 的每一位都是独立无偏的。请注意，函数 H 是其输入的按位“异或”或“奇偶校验”函数。
此步骤使用由正弦函数构造的 64 元素表 T[1 ... 64]。令 T[i] 表示表的第 i 个元素，它等于 4294967296 乘以 abs(sin(i)) 的整数部分，其中 i 以弧度为单位。该表的元素在附录中给出。
请执行下列操作：
/* Process each 16-word block. */ For i = 0 to N/16-1 do /* Copy block i into X. */ For j = 0 to 15 do Set X[j] to M[i*16+j]. end /* of loop on j */ /* Save A as AA, B as BB, C as CC, and D as DD. */ AA = A BB = B CC = C DD = D /* Round 1. */ /* Let [abcd k s i] denote the operation 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] /* Round 2. */ /* Let [abcd k s i] denote the operation 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] /* Round 3. */ /* Let [abcd k s t] denote the operation 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] /* Round 4. */ /* Let [abcd k s t] denote the operation 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] /* 然后执行以下添加。（也就是说，将四个寄存器中的每一个增加该块启动之前的值。） */ A = A + AA B = B + BB C = C + CC D = D + DD end /* of loop on i */
3.5、 步骤5.输出
作为输出产生的消息摘要是 A、B、C、D。也就是说，我们从 A 的低位字节开始，以 D 的高位字节结束。
这样就完成了对 MD5 的描述。附录中给出了 C 语言的参考实现。
4、 总结
MD5 消息摘要算法实现简单，并提供任意长度消息的“指纹”或消息摘要。据推测，提出具有相同消息摘要的两条消息的难度约为 2^64 次操作，而提出具有给定消息摘要的任何消息的难度约为 2^128 次操作。MD5 算法已被仔细审查过弱点。然而，它是一种相对较新的算法，进一步的安全分析当然是合理的，就像任何此类新提案的情况一样。
5、 MD4 和 MD5 的区别
以下是MD4和MD5的区别：
1.增加了第四轮运算。
2. 现在每一步都有一个独特的加性常数。
3. 第 2 轮中的函数 g 从 (XY v XZ v YZ) 更改为 (XZ v Y not(Z)) 以使 g 不那么对称。
4. 现在每一步都加上上一步的结果。这促进了更快的“雪崩效应”。
5. 在第 2 轮和第 3 轮中访问输入词的顺序发生了变化，以使这些模式彼此不那么相似。
6.每轮的偏移量都做了近似优化，以产生更快的“雪崩效应”。不同轮次的变化是不同的。
参考
[1] Rivest, R., "The MD4 Message Digest Algorithm", RFC 1320, MIT and RSA Data Security, Inc., April 1992. [2] Rivest, R., "The MD4 message digest algorithm", in A.J. Menezes and S.A. Vanstone, editors, Advances in Cryptology - CRYPTO '90 Proceedings, pages 303-311, Springer-Verlag, 1991. [3] CCITT Recommendation X.509 (1988), "The Directory - Authentication Framework."
附录 A- 参考实现
本附录包含以下来自 RSAREF 的文件：隐私增强邮件的加密工具包：
global.h -- global header file md5.h -- header file for MD5 md5c.c -- source code for MD5
有关 RSAREF 的更多信息，请发送电子邮件至 <rsaref@rsa.com>。
附录还包括以下文件：
mddriver.c -- test driver for MD2, MD4 and MD5
默认情况下，驱动程序编译为 MD5，但如果符号 MD 在 C 编译器命令行上定义为 2 或 4，则可以编译为 MD2 或 MD4。
该实现是可移植的，应该适用于许多不同的平台。但是，在特定平台上优化实现并不困难，这是留给读者的练习。例如，在“little-endian”平台上，32 位字中最低地址的字节最不重要，并且没有对齐限制，MD5Transform 中对 Decode 的调用可以替换为类型转换。
A.1 global.h
/* GLOBAL.H - RSAREF types and constants */ /* 当且仅当编译器支持函数参数原型时，PROTOTYPES 应设置为 1。 如果尚未使用 C 编译器标志定义 PROTOTYPES，则以下内容使 PROTOTYPES 默认为 0。*/ #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; /* PROTO_LIST 的定义取决于上面如何定义 PROTOTYPES。 如果使用 PROTOTYPES，则 PROTO_LIST 返回列表，否则返回空列表。*/ #if PROTOTYPES #define PROTO_LIST(list) list #else #define PROTO_LIST(list) () #endif
A.2 md5.h
/* MD5.H - header file for MD5C.C */ /* 版权所有 (C) 1991-2，RSA Data Security, Inc. 创建于 1991 年。保留所有权利。 如果在所有提及或引用此软件或此功能的材料中将其标识为“RSA Data Security, Inc. MD5 Message-Digest Algorithm”，则授予复制和使用此软件的许可。 还授予制作和使用衍生作品的许可，前提是此类作品在所有提及或引用衍生作品的材料中被标识为“源自 RSA Data Security, Inc. MD5 消息摘要算法”。 RSA Data Security, Inc. 对本软件的适销性或本软件对任何特定目的的适用性不作任何陈述。它“按原样”提供，没有任何形式的明示或暗示保证。 这些通知必须保留在本文档和/或软件的任何部分的任何副本中。*/ /* 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 *));
A.3 md5c.c
/* MD5C.C - RSA Data Security, Inc., MD5 message-digest algorithm */ /* 版权所有 (C) 1991-2，RSA Data Security, Inc. 创建于 1991 年。保留所有权利。 如果在所有提及或引用此软件或此功能的材料中将其标识为“RSA Data Security, Inc. MD5 Message-Digest Algorithm”，则授予复制和使用此软件的许可。 还授予制作和使用衍生作品的许可，前提是此类作品在所有提及或引用衍生作品的材料中被标识为“源自 RSA Data Security, Inc. MD5 消息摘要算法”。 RSA Data Security, Inc. 对本软件的适销性或本软件对任何特定目的的适用性不作任何陈述。它“按原样”提供，没有任何形式的明示或暗示保证。 这些通知必须保留在本文档和/或软件的任何部分的任何副本中。*/ #include "global.h" #include "md5.h" /* Constants for MD5Transform routine. */ #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 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 MD5Init (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 块更新操作。继续执行 MD5 消息摘要操作，处理另一个消息块并更新上下文。*/ void MD5Update (context, input, 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[i]); index = 0; } else i = 0; /* Buffer remaining input */ MD5_memcpy ((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)&input[i], inputLen-i); } /* MD5 定稿。结束 MD5 消息摘要操作，写入消息摘要并将上下文清零。*/ void MD5Final (digest, 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 基本转换。基于块转换状态。*/ static void MD5Transform (state, block) UINT4 state[4]; 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. */ static void Encode (output, input, len) unsigned char *output; UINT4 *input; unsigned int len; { unsigned int i, j; for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) { output[j] = (unsigned char)(input[i] & 0xff); output[j+1] = (unsigned char)((input[i] >> 8) & 0xff); output[j+2] = (unsigned char)((input[i] >> 16) & 0xff); output[j+3] = (unsigned char)((input[i] >> 24) & 0xff); } } /* Decodes input (unsigned char) into output (UINT4). Assumes len is a multiple of 4. */ static void Decode (output, input, len) UINT4 *output; unsigned char *input; unsigned int len; { unsigned int i, j; for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) output[i] = ((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. */ static void MD5_memcpy (output, input, len) POINTER output; POINTER input; unsigned int len; { unsigned int i; for (i = 0; i < len; i++) output[i] = input[i]; } /* Note: Replace "for loop" with standard memset if possible. */ static void MD5_memset (output, value, len) POINTER output; int value; unsigned int len; { unsigned int i; for (i = 0; i < len; i++) ((char *)output)[i] = (char)value; }
A.4 mddriver.c
/* MDDRIVER.C - test driver for MD2, MD4 and MD5 */ /* 版权所有 (C) 1990-2，RSA Data Security, Inc. 创建于 1990 年。保留所有权利。 RSA Data Security, Inc. 对本软件的适销性或本软件对任何特定目的的适用性不作任何陈述。它“按原样”提供，没有任何形式的明示或暗示保证。 这些通知必须保留在本文档和/或软件的任何部分的任何副本中。*/ /* 如果尚未使用 C 编译器标志定义 MD，则以下内容使 MD 默认为 MD5。*/ #ifndef MD #define MD MD5 #endif #include <stdio.h> #include <time.h> #include <string.h> #include "global.h" #if MD == 2 #include "md2.h" #endif #if MD == 4 #include "md4.h" #endif #if MD == 5 #include "md5.h" #endif /* Length of test block, number of test blocks. */ #define TEST_BLOCK_LEN 1000 #define TEST_BLOCK_COUNT 1000 static void MDString PROTO_LIST ((char *)); static void MDTimeTrial PROTO_LIST ((void)); static void MDTestSuite PROTO_LIST ((void)); static void MDFile PROTO_LIST ((char *)); static void MDFilter PROTO_LIST ((void)); static void MDPrint PROTO_LIST ((unsigned char [16])); #if MD == 2 #define MD_CTX MD2_CTX #define MDInit MD2Init #define MDUpdate MD2Update #define MDFinal MD2Final #endif #if MD == 4 #define MD_CTX MD4_CTX #define MDInit MD4Init #define MDUpdate MD4Update #define MDFinal MD4Final #endif #if MD == 5 #define MD_CTX MD5_CTX #define MDInit MD5Init #define MDUpdate MD5Update #define MDFinal MD5Final #endif /* Main driver. Arguments (may be any combination): -sstring - digests string -t - runs time trial -x - runs test script filename - digests file (none) - digests standard input */ int main (argc, argv) int argc; char *argv[]; { int i; if (argc > 1) for (i = 1; i < argc; i++) if (argv[i][0] == '-' && argv[i][1] == 's') MDString (argv[i] + 2); else if (strcmp (argv[i], "-t") == 0) MDTimeTrial (); else if (strcmp (argv[i], "-x") == 0) MDTestSuite (); else MDFile (argv[i]); else MDFilter (); return (0); } /* Digests a string and prints the result. */ static void MDString (string) char *string; { MD_CTX context; unsigned char digest[16]; unsigned int len = strlen (string); MDInit (&context); MDUpdate (&context, string, len); MDFinal (digest, &context); printf ("MD%d (\"%s\") = ", MD, string); MDPrint (digest); printf ("\n"); } /* Measures the time to digest TEST_BLOCK_COUNT TEST_BLOCK_LEN-byte blocks. */ static void MDTimeTrial () { MD_CTX context; time_t endTime, startTime; unsigned char block[TEST_BLOCK_LEN], digest[16]; unsigned int i; printf ("MD%d time trial. Digesting %d %d-byte blocks ...", MD, TEST_BLOCK_LEN, TEST_BLOCK_COUNT); /* Initialize block */ for (i = 0; i < TEST_BLOCK_LEN; i++) block[i] = (unsigned char)(i & 0xff); /* Start timer */ time (&startTime); /* Digest blocks */ MDInit (&context); for (i = 0; i < TEST_BLOCK_COUNT; i++) MDUpdate (&context, block, TEST_BLOCK_LEN); MDFinal (digest, &context); /* Stop timer */ time (&endTime); printf (" done\n"); printf ("Digest = "); MDPrint (digest); printf ("\nTime = %ld seconds\n", (long)(endTime-startTime)); printf ("Speed = %ld bytes/second\n", (long)TEST_BLOCK_LEN * (long)TEST_BLOCK_COUNT/(endTime-startTime)); } /* Digests a reference suite of strings and prints the results. */ static void MDTestSuite () { printf ("MD%d test suite:\n", MD); MDString (""); MDString ("a"); MDString ("abc"); MDString ("message digest"); MDString ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"); MDString ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789"); MDString ("1234567890123456789012345678901234567890\ 1234567890123456789012345678901234567890"); } /* Digests a file and prints the result. */ static void MDFile (filename) char *filename; { FILE *file; MD_CTX context; int len; unsigned char buffer[1024], digest[16]; if ((file = fopen (filename, "rb")) == NULL) printf ("%s can't be opened\n", filename); else { MDInit (&context); while (len = fread (buffer, 1, 1024, file)) MDUpdate (&context, buffer, len); MDFinal (digest, &context); fclose (file); printf ("MD%d (%s) = ", MD, filename); MDPrint (digest); printf ("\n"); } } /* Digests the standard input and prints the result. */ static void MDFilter () { MD_CTX context; int len; unsigned char buffer[16], digest[16]; MDInit (&context); while (len = fread (buffer, 1, 16, stdin)) MDUpdate (&context, buffer, len); MDFinal (digest, &context); MDPrint (digest); printf ("\n"); } /* Prints a message digest in hexadecimal. */ static void MDPrint (digest) unsigned char digest[16]; { unsigned int i; for (i = 0; i < 16; i++) printf ("%02x", digest[i]); }
A.5 Test suite
MD5 测试套件（驱动程序选项“-x”）应打印以下结果：
MD5 test suite: MD5 ("") = d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e MD5 ("a") = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661 MD5 ("abc") = 900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72 MD5 ("message digest") = f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0 MD5 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b MD5 ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789") = d174ab98d277d9f5a5611c2c9f419d9f MD5 ("12345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890") = 57edf4a22be3c955ac49da2e2107b67a
安全注意事项
本备忘录中讨论的安全级别被认为足以实现基于 MD5 和公钥密码系统的非常高安全性的混合数字签名方案。
