MD5是什么？

小蓝 • 2024-12-10 12:08 • 编程

MD5, Message-Digest Algorithm 5，是一种常用的哈希算法，用于对任意长度的信息进行加密，最终得到一个128位的密文。它是一种单向加密算法，即只能用生成的密文进行加密，无法通过逆向推导算法得到原始信息，因此具有很高的安全性。

一、MD5算法原理

MD5算法的核心是四个不同的步骤，包括初始化、填充、处理和输出。具体步骤如下：

1. 初始化

//定义4个32位寄存器，将它们初始化为某些固定值
var a0 = 0x67452301;
var b0 = 0xefcdab89;
var c0 = 0x98badcfe;
var d0 = 0x10325476;

2. 填充

先将原始信息进行位填充，使得填充后的信息位数是512的整数倍。填充方式如下：

//假设信息长度为L bits，在信息的末尾添加1，然后添加k个0，使得信息长度满足：
//L + 1 + k ≡ 448 (mod 512)

3. 处理

对填充后的信息进行处理，MD5算法将原始信息分成若干个512位的块，每个块又分成16个32位的小块。每个小块进行一定的运算，最终得到4个32位的寄存器。

//MD5算法处理过程中重复4个基本步骤，对每个512位块进行如下计算
for (i = 0; i < 64; i++) {
    if (i < 16) {
        f = (b & c) | ((~b) & d);
        g = i;
    } else if (i < 32) {
        f = (d & b) | ((~d) & c);
        g = (5 * i + 1) % 16;
    } else if (i < 48) {
        f = b ^ c ^ d;
        g = (3 * i + 5) % 16;
    } else {
        f = c ^ (b | (~d));
        g = (7 * i) % 16;
    }

    temp = d;
    d = c;
    c = b;
    b = b + leftrotate((a + f + k[i] + words[g]), r[i]);
    a = temp;
}

4. 输出

将最终得到的四个32位寄存器连接起来，组成128位的密文。

//连接四个32位寄存器，得到128位的密文
var hh = tohex(a) + tohex(b) + tohex(c) + tohex(d);

二、MD5在JavaScript中的实现

在JavaScript中实现MD5算法，需要在处理中用到一些基本的函数和常量，如下所示：

//位移函数
function leftrotate(x, c) {
    return (x <>> (32 - c));
}

//填充函数
function padding(s) {
    var len = s.length;
    var k = 448 - (len * 8) % 512;

    if (k <= 0) {
        k = 960 - (len * 8) % 512;
    }

    if (k === 1) {
        s += "\u0080";
    } else {
        s += "\u0080";
        while ((s.length * 8) % 512 !== 448) {
            s += "\u0000";
        }
    }

    return s + tobin((len * 8), 64);
}

//转二进制函数
function tobin(num, length) {
    var str = num.toString(2);
    while (str.length < length) {
        str = "0" + str;
    }
    return str;
}

//转十六进制函数
function tohex(num) {
    var i;
    var str = "";

    for (i = 0; i >> (i * 8)) & 0xff).toString(16);
    }

    return str;
}

三、MD5的应用

由于MD5算法具有高强度的加密特性，因此被广泛应用于信息安全领域，如密码学、数字签名、加密通信等。MD5算法也被常用于数据完整性校验。

1. 密码学

在密码学中，MD5算法被用于密码存储，将用户的密码以MD5的形式保存在数据库中，管理员对明文密码进行MD5处理后储存起来。当用户登录时，输入的密码也会经过MD5处理后与数据库中的储存进行比对，从而实现密码验证的功能。

2. 数字签名

数字签名是证明文件或者电子数据未曾被篡改过的技术，MD5可被用于电子文档的数字签名。将文档以MD5算法加密后，再将加密后的结果一同发送到接收方。接收方对文档进行MD5计算，如果结果与发送方加密所得不同，即代表文档已经被篡改过。

3. 加密通信

利用MD5算法对通信数据进行哈希加密后，可以实现其安全传输。发送方将信息进行哈希加密后，再加上一些额外的信息如随机数等作为验证信息，然后将其发送到接收方。接收方进行同样的处理后将验证信息发送回来，发送方再进行验证信息的比对。如果验证信息相同，即代表通信数据未被篡改。

四、总结

MD5算法是一种常用的哈希算法，它被广泛应用于信息安全领域，如密码学、数字签名、加密通信等。MD5算法在实现过程中需要进行初始化、填充、处理和输出等步骤，并用到一些基本的函数和常量。虽然MD5算法曾经被攻破，但目前仍然是一种安全可靠的加密方式。

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