C++加密函数MD5使用方法详解

一、MD5算法简介

MD5算法是一种广泛使用的密码散列函数，可以将任意长度的文本转换成128位（16字节）的哈希值。由于哈希值的长度固定，因此可以用来验证信息的完整性和一致性。MD5算法的产生是为了取代MD4算法（由于密码分析学的进步及用户的需求，MD4的安全性已经无法保证）。

MD5算法的核心思想是将输入的信息进行分组，并按照规定的方式进行处理，最后得到一个定长的输出。它的算法是基于位运算、模2的余数运算和逻辑运算等算法的组合

二、MD5算法实现过程

1. 填充

MD5算法处理的是二进制数据，但是输入的数据往往是以字节为单位的，所以需要将输入数据按照512位（64字节）为一组进行划分，并且需要将输入的数据进行填充。
填充规则如下：
（1）如果输入的数据的字节数是64的倍数，不需要填充；
（2）如果输入的数据的字节数不足64字节，需要在末尾填充一个1，其余补0，直到满足64字节；
（3）如果输入的数据的字节数超过64字节，需要在末尾填充一个1，其余补0，直到末尾64字节，然后将所有的64字节分组按照算法进行处理。

2. MD5算法处理

（1）初始化
定义4个32位的参数：A、B、C、D，用于存储中间状态。
每次处理512位时，先将A、B、C、D分别赋成如下值：

A = 0x67452301;
B = 0xefcdab89;
C = 0x98badcfe;
D = 0x10325476;

（2）处理512位
将512位数据划分成16组，每组32位。设当前处理的一组数据为X[i]，则下一组数据为X[i+1]。

（3）四轮运算
分别进行4轮运算，每轮运算都将当前结果进行迭代，迭代方式如下：

1）轮 1：F(X,Y,Z) = (X & Y) | (~X & Z)；
2）轮 2：G(X,Y,Z) = (X & Z) | (Y & ~Z)；
3）轮 3：H(X,Y,Z) = X ^ Y ^ Z；
4）轮 4：I(X,Y,Z) = Y ^ (X | ~Z)；

（4）更新中间状态
每轮运算后，都需要更新中间状态A、B、C、D。

A = A + F(B,C,D) + X[i] + T[i];
B = D;
C = B;
D = A;

（5）最终结果
处理完所有的数据块后，将A、B、C、D拼接为一个128位的hash值，即为MD5算法处理结果。

三、使用方法

1. 环境要求

在VS2015中实现，需要用到以下头文件：

#include 
#include 
#include 

由于MD5算法使用了位运算和逻辑运算，因此为了便于处理，可以使用uint32_t类型进行定义。

2. MD5算法代码实现

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

typedef unsigned int uint32_t;

const uint32_t A = 0x67452301;
const uint32_t B = 0xefcdab89;
const uint32_t C = 0x98badcfe;
const uint32_t D = 0x10325476;

const uint32_t T[64] = { 0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee,
        0xf57c0faf, 0x4787c62a, 0xa8304613, 0xfd469501, 0x698098d8, 0x8b44f7af,
        0xffff5bb1, 0x895cd7be, 0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e, 0x49b40821,
        0xf61e2562, 0xc040b340, 0x265e5a51, 0xe9b6c7aa, 0xd62f105d, 0x02441453,
        0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8, 0x21e1cde6, 0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed,
        0xa9e3e905, 0xfcefa3f8, 0x676f02d9, 0x8d2a4c8a, 0xfffa3942, 0x8771f681,
        0x6d9d6122, 0xfde5380c, 0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70,
        0x289b7ec6, 0xeaa127fa, 0xd4ef3085, 0x04881d05, 0xd9d4d039, 0xe6db99e5,
        0x1fa27cf8, 0xc4ac5665, 0xf4292244, 0x432aff97, 0xab9423a7, 0xfc93a039,
        0x655b59c3, 0x8f0ccc92, 0xffeff47d, 0x85845dd1, 0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0,
        0xa3014314, 0x4e0811a1, 0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391 };

inline uint32_t leftrotate(uint32_t x, uint32_t n) {
    return x <> (32 - n);
}

uint32_t F(uint32_t X, uint32_t Y, uint32_t Z) {
    return (X & Y) | (~X & Z);
}

uint32_t G(uint32_t X, uint32_t Y, uint32_t Z) {
    return (X & Z) | (Y & ~Z);
}

uint32_t H(uint32_t X, uint32_t Y, uint32_t Z) {
    return X ^ Y ^ Z;
}

uint32_t I(uint32_t X, uint32_t Y, uint32_t Z) {
    return Y ^ (X | ~Z);
}

void md5(uint32_t* data, uint32_t len, uint32_t* digest) {
    uint32_t* X = new uint32_t[16];
    uint32_t a = A;
    uint32_t b = B;
    uint32_t c = C;
    uint32_t d = D;

    for (uint32_t i = 0; i < len; i += 16) {
        memcpy(X, data + i, 16 * sizeof(uint32_t));
        uint32_t aa = a;
        uint32_t bb = b;
        uint32_t cc = c;
        uint32_t dd = d;

        for (uint32_t i = 0; i < 64; ++i) {
            uint32_t f, g;
            if (i < 16) {
                f = F(b, c, d);
                g = i;
            }
            else if (i < 32) {
                f = G(b, c, d);
                g = (5 * i + 1) % 16;
            }
            else if (i < 48) {
                f = H(b, c, d);
                g = (3 * i + 5) % 16;
            }
            else {
                f = I(b, c, d);
                g = (7 * i) % 16;
            }
            uint32_t tmp = d;
            d = c;
            c = b;
            b = b + leftrotate(a + f + X[g] + T[i], 7);
            a = tmp;
        }
        a += aa;
        b += bb;
        c += cc;
        d += dd;
    }
    delete[] X;
    digest[0] = a;
    digest[1] = b;
    digest[2] = c;
    digest[3] = d;
}

int main() {
    string input = "hello world";
    uint32_t* data = new uint32_t[input.size() + 64];
    memcpy(data, input.c_str(), input.size());
    uint32_t len = ceil(8 * input.size() / 512) * 16;
    memset(data + input.size(), 0, (len - input.size()) * sizeof(uint32_t));
    data[input.size() / 4] |= 0x00000001 << (8 * input.size() % 32);
    uint32_t digest[4];
    md5(data, len, digest);
    delete[] data;

    printf("MD5 hash:\n");
    printf("%08x%08x%08x%08x\n", digest[0], digest[1], digest[2], digest[3]);
    return 0;
}

3. 示例

对字符串”hello world”进行MD5加密：

input: "hello world"
output: 5eb63bbbe01eeed093cb22bb8f5acdc3

完整代码如下：

#include

#include

#include

#include

#include
using namespace std;
typedef unsigned int uint32_t;
const uint32_t A = 0x67452301;
const uint32_t B = 0xefcdab89;
const uint32_t C = 0x98badcfe;
const uint32_t D = 0x10325476;
const uint32_t T[64] = { 0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee,
 0xf57c0faf, 0x4787c62a, 0xa8304613, 0xfd469501, 0x698098d8, 0x8b44f7af,
 0xffff5bb1, 0x895cd7be, 0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e, 0x49b40821,
 0xf61e2562, 0xc040b340, 0x265e5a51, 0xe9b6c7aa, 0xd62f105d, 0x02441453,
 0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8, 0x21e1cde6, 0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed,
 0xa9e3e905, 0xfcefa3f8, 0x676f02d9, 0x8d2a4c8a, 0xfffa3942, 0x8771f681,
 0x6d9d6122, 0xfde5380c, 0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70,
 0x289b7ec6, 0xeaa127fa, 0xd4ef3085, 0x04881d05, 0xd9d4d039, 0xe6db99e5,
 0x1fa27cf8, 0xc4ac5665, 0xf4292244, 0x432aff97, 0xab9423a7, 0xfc93a039,
 0x655b59c3, 0x8f0ccc92, 0xffeff47d, 0x85845dd1, 0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0,
 0xa3014314, 0x4e0811a1, 0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391 };
inline uint32_t leftrotate(uint32_t x, uint32_t n) {
 return x <> (32 - n);
}
uint32_t
原创文章，作者：小蓝，如若转载，请注明出处：https://www.506064.com/n/249194.html