MD5--信息摘要算法(2算法和扩展)

算法描述

　　对MD5算法简要的叙述可以为：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。

　　在MD5算法中，首先需要对信息进行填充，使其位长对512求余的结果等于448。因此，信息的位长（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，在在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前信息长度。经过这两步的处理，现在的信息的位长=N*512+448+64=(N+1)*512，即长度恰好是512的整数倍。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))
　　（&是与，|是或，~是非，^是异或）

　　这四个函数的说明：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。

　　假设Mj表示消息的第j个子分组（从0到15），<<

　　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
　　II(a, b, c, d, Mj, s, ti)表示 a = b + ((a + (I(b, c, d) + Mj + ti) << s

 

　　这四轮（64步）是：

　　第一轮
　　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)
　　第二轮
　　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)
　　第三轮
　　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)
　　第四轮
　　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)
　　常数ti可以如下选择：
　　在第i步中，ti是4294967296*abs(sin(i))的整数部分，i的单位是弧度。(4294967296等于2的32次方)

　　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。

　　当你按照我上面所说的方法实现MD5算法以后，你可以用以下几个信息对你做出来的程序作一个简单的测试，看看程序有没有错误。
　　MD5 ("") = d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
　　MD5 ("a") = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661
　　MD5 ("abc") = 900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72
　　MD5 ("message digest") = f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0
　　MD5 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b
　　MD5 ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789") =
　　d174ab98d277d9f5a5611c2c9f419d9f

 

 

修改MD5加密 提高网站安全

　　也许提到MD5时大家都很熟，但你真的是这样吗？了解其是如何进行散列的实际过程吗？虽然我们一般的人是不用这样去寻根问底，要用的时候直接去下载别人已编好的程序用就得了。

　　由于算法大多的人都是知道的，所以现在网上有很多破解MD5散列值的工具，但我们搞安全的完全可以发挥我们的想象力充分地调动自己的积极性，是否想过自己也重改造一个MD5的算法呢？让现在所有的破解MD5的工具下课呢？因为MD5在我们网络中实在是用得太广了，各网站要保存用户的资料，但明文保存时又怕万一被哪个攻击者攻入网站，下载了数据库，所以我们常用MD5进行散列各种重要的资料。但是现在有好多工具是可以进行简单的破解的。
　　我们先来了解一下MD5这个散列算法，然后我再一个例子说明如何提高了网站的安全性。
　　下边我只是简单的说明，x与y的所在空间就不作介绍了（x∈A,y∈B）。我们来看看一个散列算法一般是要满足下面三个条件之一：
　　1、 H是一个单向函数。即对几乎所有的H（x）=y,已知y要求x,则在计算上是不可行的。
　　2、 已知x,找x′∈A，使H（x）=H（x′）在计算上是不可能的，这也就是弱无碰撞性。
　　3、 找一对x和x‘， 而x≠x’，使H（x）=H（x′）在计算上也是不可行的，这也就是强无碰撞性。
　　这样就称为安全保密的Hash函数。下边是对消息的散列过程：
　　由上边的表大家也许看到了左边是不是要求输入一个初始向量IV，这也就是今天我说明的关键地方，这个初始向量要MD5算法中是由A、B、C、D四个缓冲区寄存器存放的，而每一个寄存器是32比特。它们的初始值是：
　　a = 0x67452301
　　b = 0x EFCDAB89
　　c = 0x 98BADCFE
　　d = 0x 10325476
　　在这我们可以看到这四个16进制的值，这也可看做是一种初始的种子，如果大家对MD5的算法过程清楚的话，我们可知在这过程在主要是一些异或、求模等的运算，对每一个分组512比特消息进行处理的，而每一分组都进行4*16次的运算，所以我有个大胆的想法，只是我们把初始值进行稍微的改变的话，那不就是变成另外的MD5散列算法了吗！我们知道A、B、C、C四个值共是16进制的4*8=32位，那么我们都可计算可能被破解的概率空间，如果动得更多的话，那被破解的可能性也就越小。只要我们改变一位的话，而同时我们也不必改动算法的其它部分，从而也不会对我们的程序进行多大的变动。是不是就找到一种新的散列算法了呢，其实，对散列算法有研究的就可知，美国的信息压缩标准SHA也是与MD5有点相似（主要是指思路）。
　　现在介绍了这些有关的MD5知识后，我们来看看如何修改我们网站管理程序的源码，这里我以国内有名的动网论坛DVBBS7.0说明。
　　我们都知道动网论坛的用户的数据如密码，提问的问题的答案是以MD5散列的，通常攻击者就是下载了数据库来进行破解而得到管理员的密码的，默认的是放在这个路径下的：bbs\data\dvbbs7.mdb 而我们一般是采用的是修改数据库的名字，同时相应的修改一下conn.asp中的相关设置。
　　现在我们的方法是你找到这个文件\inc\md5.asp。这个页面就是我们进行散列处理的程序，只是在这修改一下的话，我们就产生了自己的新MD5散列算法。然后以记事本的方式打开它，找到这个地方。
　　看到了吧，a、b、c、d这四个值了吧，就是我们前边谈的哟，看你如何改了。随你的便了吧！但我建议是你最好改一位就可了，还是尽量少改吧。如你可把a = 0x67452301改为a = 0x67452300这样你就用了一个与众不同的MD5算法呢，这样，哪怕就是你的数据库被下载了，你也可以放心的用了。让他们的破解MD5的工具见鬼去吧！
　　但是我要说明的是，了解MD5过程的人可能会问，你这样改变会影响操作吗？这个问题专家可能都很难把它论证。同时我给大家要说的是，MD5是征对所有的信息的，而我们这样的改变，仅仅用在一个网站上的几千个，上万个用户的话，应该是没有多大问题的，但是我们要从数学上证明它这个改变后也能满足文章开始时说的三个条件的话，确实有一定的难度，这就让读者去讨论一下吧。
　　特别说明：此种改变只能用于在刚开始建站时才可，如果你中途改变的话就会出现问题。