MD5对文件进行摘要加密[摘要]MD5(Message-Digest Algorithm 5)90年代初由MIT Laboratory for computer science 和RSA Data Security inc的Ronald L.Rivest开发出来,经MD2、MD3和MD4发展而来。
本文描述了MD5加密算法的原理及程序设计过程与程序实现,在参考RFC1321的基础上,把加密程序做成可视化窗口形式,以方便使用。
[关键词] MD5加密设计实现应用1. 引言MD (Message Digest)意为报文摘要。
由Ron Riverst 于1990年作为RFC提出,1992年[RFC 1320,1321]公布了MD5算法的细节。
其功能是对不定长的报文作出定长的“报文摘要”。
1.1 编写目的本文描述了怎样实现MD5报文摘要算法的方法。
MD5有这样一个性质,杂凑码中的每一个比特都是所有输入比特的函数,因此获得了很好的混淆效果,从而不可能随机选择两个具有相同杂凑码的报文。
此算法将对输入的任意长度的信息进行计算,产生一个128位长度的“指纹”或“报文摘要”。
1.2 安全性分析找出两个具有相同杂凑码的报文需要执行O(264)次运算;而寻找具有给定杂凑码的一个报文,要执行O(2128)次运算。
从密码分析的角度来看,要破解MD5运算结果,若用穷尽搜索方法,需进行O(264) 次运算,但用第Ⅱ类生日攻击,分析所需时间要短得多。
因此认为MD5易受第Ⅱ类生日攻击的威胁。
1. 3 术语与符号实现中,一个“字”是32位,一个“字节”是8位。
一系列位串可看成是一系列字节的普通形式,其中的连续的8位看成一个字节,高位在前,同理一系列字节串可看成是一系列32位的字,其中每个连续的4个字节当作一个字,低位在前。
“当前文件”或“当前文档”指在当前MD5加密程序窗口打开的文件程序假定一个int型变量占一个“字”的内存空间,一个char型变量占一个“字节”的内存空间。
2. 程序说明2.1 程序描述本程序实现了MD5加密技术,对打开的文件或当前编辑的文件进行加密。
程序主要通过菜单选项进行操作。
2.2 功能说明(功能模块结构)2.3 算法说明MD5加密算法对文件中的内容进行摘要运算,摘要的执行分为以下几个步骤:第一步,补位:MD5算法先对输入的数据进行补位,使得数据的长度(以byte为单位)对64求余的结果是56。
即数据扩展至LEN=K*64+56个字节,K为整数。
补位方法:补一个1,然后补0至满足上述要求。
相当于补一个0x80的字节,再补值为0的字节。
这一步里总共补充的字节数为0~63个。
第二步,附加数据长度:用一个64位的整数表示数据的原始长度(以bit为单位),将这个数字的8个字节按低位的在前,高位在后的顺序附加在补位后的数据后面。
这时,数据被填补后的总长度为:LEN =K*64+56+8=(K+1)*64 Bytes。
第三步,初始化MD5参数:有四个32位整数变量(A,B,C,D) 用来计算信息摘要,每一个变量被初始化成以下以十六进制数表示的数值,低位的字节在前面。
word A: 01 23 45 67word B: 89 ab cd efword C: fe dc ba 98word D: 76 54 32 10低位的字节在前面指的是Little Endian平台上内存中字节的排列方式,而在程序中书写时,要写成:A=0x67452301B=0xefcdab89C=0x98badcfeD=0x10325476第四步,定义四个MD5基本的按位操作函数:X,Y,Z为32位整数。
F(X,Y,Z) = (X and Y) or (not(X) and Z)G(X,Y,Z) = (X and Z) or (Y and not(Z))H(X,Y,Z) = X xor Y xor ZI(X,Y,Z) = Y xor (X or not(Z))再定义四个分别用于四轮变换的函数。
设Mj表示消息的第j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,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(F(b,c,d)+Mj+ti)<<s)GG(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(G(b,c,d)+Mj+ti)<<s)HH(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(H(b,c,d)+Mj+ti)<<s)I I(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+(I(b,c,d)+Mj+ti)<<s)第五步,对输入数据作变换。
处理数据,N是总的字节数,以64个字节为一组,每组作一次循环,每次循环进行四轮操作。
要变换的64个字节用16个32位的整数数组M[0 ...15]表示。
而数组T[1 ... 64]表示一组常数,T 为4294967296*abs(sin(i))的32位整数部分,i的单位是弧度,i的取值从1到64。
具体过程如下:/* 设置主循环变量 */For (i = 0;i< =N/16-1;i++ ){/*每循环一次,把数据原文存放在16个元素的数组X中. */For( j = 0;j<=15 ;j++)Set X[j] to M[i*16+j].AA = ABB = BCC = CDD = D/* 第1轮*//* 以 [abcd k s i]表示如下操作a =b + ((a + F(b,c,d) + X[k] + T) << s) *//*做以下运算*/[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]/* 第2轮 */[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]/* 第3轮*/[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]/* 第4轮*/[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]/* 然后进行如下操作 */A = A + AAB = B + BBC = C + CCD = D + DD}第六步,测试结果。
3. 程序设计3.1 新建文件在程序初始化时创建子窗口,含有一个空白文档,并带有滚动条。
可以在窗口中进行文本编辑。
static HWND hwndEdit ;hwndEdit = CreateWindow (TEXT ("edit"), NULL,WS_CHILD | WS_VISIBLE |WS_HSCROLL | WS_VSCROLL |WS_BORDER| ES_LEFT |ES_MULTILINE | ES_NOHIDESEL | ES_AUTOHSCROLL | ES_AUTOVSCROLL, 0, 0, 0, 0, hwnd, (HMENU) EDITID, hInst, NULL);设置两个变量用来存放当前文件的路径与文件名。
新建文件时把当前文件的内容置为空,并把当前文档的路径、文件名置为空值。
便相当于创建了一人个新文档。
static TCHA R szFileName[MAX_PATH], szTitleName[MAX_PATH] ;SetWindowText (hwndEdit, TEXT ("\0")) ;szFileName[0] = '\0' ;szTitleName[0] = '\0' ;在对当前文档进行置空之前还必须先询问是否保存当前文件,根据用户选项进行保存或放弃保存操作。
short AskAboutSave (HWND hwnd, TCHA R * szTitleName);3.2 打开文件当打开一个文件时,先要初始化一个OPENFILENAME结构(全局或静态),用于存储打开、保存文件时的一些信息。
程序中这个结构在创建窗口时对其进行初始化。
static OPENFILENAME ofn ;void PopFileInitialize (HWND hwnd){static TCHAR szFilter[] = TEXT ("Text Files (*.TXT)\0*.txt\0")\TEXT ("ASCII Files (*.ASC)\0*.asc\0") \TEXT ("All Files (*.*)\0*.*\0\0") ;ofn.lStructSize = sizeof (OPENFILENAME) ;ofn.hwndOwner = hwnd ;ofn.hInstance = NULL ;ofn.lpstrFilter = szFilter ;ofn.lpstrCustomFilter = NULL ;ofn.nMaxCustFilter = 0 ;ofn.nFilterIndex = 0 ;ofn.lpstrFile = NULL ; // Set in Open and Close functionsofn.nMaxFile = MAX_PATH ;ofn.lpstrFileTitle = NULL ;// Set in Open and Close functionsofn.nMaxFileTitle = MAX_PATH ;ofn.lpstrInitialDir = NULL ;ofn.lpstrTitle = NULL ;ofn.Flags = 0 ; // Set in Open and Close functionsofn.nFileOffset = 0 ;ofn.nFileExtension = 0 ;ofn.lpstrDefExt = TEXT ("txt") ;ofn.lCustData = 0L ;ofn.lpfnHook = NULL ;结构中各数据项在调用打开/保存文件对话框时进行设置。