MD5算法描述

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。
填充位 L× 512 bit＝N× 32 bit K bit 消息 100…0
64 消息长度(K mod 2 )
抗碰撞性攻击 由于Hash函数具有压缩的性质，所以必 然存在多个消息串对应同一Hash值的可能， 这就是所说的碰撞的出现
抗第一原像攻击
对于任意一个消息串a，容易得到它的Hash值 h(a)；但是从它的Hash值h(a)很难推出相应 的消息串a，此时消息串a称之为h(a)的原像。
抗第二原像攻击
对于某一给定的消息串a，很难找到另一不 同的消息串b，使得h(a)=h(b)。抗第二原像 攻击使得Hash函数可以应用于数字签名和 身份认证领域。
HH(a,b,c,d,Mi,s,ti)表示 a=b+((a+(H(b,c,d)+Mi+ti)<<<s)
II(a,b,c,d,Mi,s,ti)表示 a=b+((a+(I(b,c,d)+Mi+ti)<<<s)
MD5算法描述

这四轮中的第1步进行不同处理，其他步骤是相同的。
---每一轮有16个输入子块X[0]，X[1]，„，X[15]，或表示为X[i]，其 中i为1～15。每个子块为32位。 ---T是个常量数组，包含64个元素，每个元素为32位。我们把数组t的 元素表示为T[1]，T[2]，„，T[64]，或T[i]，其中i为1～64。由于有 四轮，因此每一轮用64个T值中的16个。
MD5算法描述

在MD5算法中，明文字的顺序表（X[i]）有如下定义：

即每次所取的X[i]顺序如下：
MD5算法描述

其中移位S的定义如下：
MD5算法描述
第一次循环： 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) 第二次循环： 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)
MD5算法描述

步骤四：处理 512 比特 报文分组序列
算法的核心是一个 包含四个“循环”的压 缩函数，右图为单个 512比特分组MD5处理过 程：
MD5算法描述

步骤五：输出 所有L个512比特的分组处理完成后，第L阶段产生的输出便是128 比特的报文摘要。说明：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。
Hash函数类别
Hash函数有上述三个安全特性，由于这些特性，Hash 函数在公钥密码、数字签名、完整性检验、身份认证 等领域中有着广泛的应用。
MD4 MDx系列 MD5 NAVAL RIPEND SHA-0
SHA系列
SHA-1 SHA-256 SHA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 Ronaldl.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 件签署私人密钥前被“压缩”成一种保密的格式。
MD5算法
2004年8月17日的美国加州圣巴巴拉的国际密码学会议上，山东大学的 王小云教授做了破译MD5、HAVAL-128、 MD4和RIPEMD算法的报告，提 出了一套新的针对MDx系列的Hash函数的分析技术，同时给出了得到满 足差分路线的充分条件的方法，以及如何使用明文修改技术来提高碰 撞攻击的成功概率。公布了MD系列算法的破解结果，标志着MD5加密算 法不再是一种安全的加密算法。
512 bit Y0 512 IV HMD5 CV 1 128
512 bit Y1 512 HMD5 … CV L－1 128 …
512 bit YL－1 512 HMD5 128位消息摘要
128
MD5算法描述

步骤一：附加填充位 对报文填充使报文的长度（比特数）与448模512同余。即填充比 特使长度为512的整数倍减去64。
Hash函数MD5算法
Hash函数
“Hash函数"一词最初来源于计算机科学，表 示可以将任意长度的字符串压缩成固定长度 的字符串的函数，Hash函数的输出结果，称 为Hash值，又称为消息摘要、指纹等。
Hash函数设计原则
Hash函数的算法是公开的，实际应用中，安全的Hash函数 必须符合以下三个设计原则：
MD5算法描述
第三次循环： 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) 第四次循环： 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)

MD5算法描述

每轮运算用到了4个基本逻辑函数： 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)) （&代表与，|代表或，~代表非，^代表异或）
MD5算法描述

MD5单步操作 设Xi表示消息的第i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,Mi,s,ti)表示 a=b+((a+(F(b,c,d)+Mi+ti)<<<s) GG(a,b,c,d,Mi,s,ti)表示 a=b+((a+(G(b,c,d)+Mi+ti)<<<s)
MD5算法描述

步骤四中，四个循环有相似的结构，但每次循环使用不同的原始逻辑 函数，说明中表示为FGHI。每一循环都以当前的正在处理的512比特分 组(Yq)和128比特的缓存值ABCD为输入，然后更新缓存的内容。