MD5算法说明及源码

1.补位：
MD5算法先对输入的数据进行补位，使得数据位长度LEN对512求余的结果是448。即数据扩展至K*512+448位。即K*64+56个字节，K为整数。
具体补位操作：补一个1，然后补0至满足上述要求。

2.补数据长度：
用一个64位的数字表示数据的原始长度B，把B用两个32位数表示。这时，数
据就被填补成长度为512位的倍数。

3.初始化MD5参数：
四个32位整数 (A,B,C,D) 用来计算信息摘要，初始化使用的是十六进制表
示的数字

A=0X01234567
B=0X89abcdef
C=0Xfedcba98
D=0X76543210

4.处理位操作函数：
X，Y，Z为32位整数。

F(X,Y,Z) = X&Y|NOT(X)&Z
G(X,Y,Z) = X&Z|Y?(Z)
H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z
I(X,Y,Z) = Y xor (X|not(Z))

5.主要变换过程：
使用常数组T[1 ... 64]， T[i]为32位整数用16进制表示，数据用16个32位
的整数数组M[]表示。

具体过程如下：

/* 处理数据原文 */
For i = 0 to N/16-1 do

/*每一次，把数据原文存放在16个元素的数组X中. */
For j = 0 to 15 do
Set X[j] to M[i*16+j].
end /结束对J的循环

/* Save A as AA, B as BB, C as CC, and D as DD.
*/
AA = A
BB = B
CC = C
DD = 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[i]) <<< s). */

/* Do the following 16 operations. */
[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* */
/* 以 [abcd k s i]表示如下操作
a = b + ((a + G(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
/* Do the following 16 operations. */
[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*/
/* 以 [abcd k s i]表示如下操作
a = b + ((a + H(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
/* Do the following 16 operations. */
[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*/
/* 以 [abcd k s i]表示如下操作
a = b + ((a + I(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
/* Do the following 16 operations. */
[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 + AA
B = B + BB
C = C + CC
D = D + DD

end /* 结束对I的循环*/

6.输出结果。

下面附用C++编写的MD5加密算法例子代码（仅供交流）：

HPP文件：

#ifndef _MD5_H_ 
#define _MD5_H_ 


char* MD5String( char* string ); 


bool MD5Check( char *md5string, char* string ); 

#endif //_MD5_H_ 

---------------------------------------------------------

CPP文件

#include "stdafx.h" 
#include<stdio.h> 
#include<stdlib.h> 
#include<string.h> 
#include<math.h> 
#include<ctype.h> 
#include "md5.h" 

/**//* POINTER defines a generic pointer type */ 
typedef unsigned char *POINTER; 

/**//* UINT2 defines a two byte word */ 
typedef unsigned short int UINT2; 

/**//* UINT4 defines a four byte word */ 
typedef unsigned long int UINT4; 

#define PROTO_LIST(list) list 

/**//* MD5 context. */ 
typedef struct _MD5_CTX 
{ 
UINT4 state[4]; /**//* state (ABCD) */ 
UINT4 count[2]; /**//* number of bits, modulo 2^64 (lsb first) */ 
unsigned char buffer[64]; /**//* input buffer */ 
} MD5_CTX; 

/**//* Constants for MD5Transform routine. 
*/ 
#define S11 7 
#define S12 12 
#define S13 17 
#define S14 22 
#define S21 5 
#define S22 9 
#define S23 14 
#define S24 20 
#define S31 4 
#define S32 11 
#define S33 16 
#define S34 23 
#define S41 6 
#define S42 10 
#define S43 15 
#define S44 21 

static unsigned char PADDING[64] = { 
0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 
}; 

/**//* F, G, H and I are basic MD5 functions. 
*/ 
#define F(x, y, z) (((x) & (y)) | ((~x) & (z))) 
#define G(x, y, z) (((x) & (z)) | ((y) & (~z))) 
#define H(x, y, z) ((x) ^ (y) ^ (z)) 
#define I(x, y, z) ((y) ^ ((x) | (~z))) 

/**//* ROTATE_LEFT rotates x left n bits. 
*/ 
#define ROTATE_LEFT(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32-(n)))) 

/**//* FF, GG, HH, and II transformations for rounds 1, 2, 3, and 4. 
Rotation is separate from addition to prevent recomputation. 
*/ 
#define FF(a, b, c, d, x, s, ac) { \ 
(a) += F ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac);\ 
(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \ 
(a) += (b); \ 
} 
#define GG(a, b, c, d, x, s, ac) { \ 
(a) += G ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \ 
(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \ 
(a) += (b); \ 
} 
#define HH(a, b, c, d, x, s, ac) { \ 
(a) += H ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \ 
(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \ 
(a) += (b); \ 
} 
#define II(a, b, c, d, x, s, ac) { \ 
(a) += I ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \ 
(a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \ 
(a) += (b); \ 
} 

#define TEST_BLOCK_LEN 1000 
#define TEST_BLOCK_COUNT 1000 

static void MD5Transform PROTO_LIST ((UINT4 [4], unsigned char [64])); 
static void Encode PROTO_LIST ((unsigned char *, UINT4 *, unsigned int)); 
static void Decode PROTO_LIST ((UINT4 *, unsigned char *, unsigned int)); 
static void MD5_memcpy PROTO_LIST ((POINTER, POINTER, unsigned int)); 
static void MD5_memset PROTO_LIST ((POINTER, int, unsigned int)); 
static void MD5Init PROTO_LIST ((MD5_CTX *)); 
static void MD5Update PROTO_LIST ((MD5_CTX *, unsigned char *, unsigned int)); 
static void MD5Final PROTO_LIST ((unsigned char [16], MD5_CTX *)); 
static void MDTimeTrial PROTO_LIST ((void)); 
static void StringAddOne PROTO_LIST ((char *)); 
static void Encode PROTO_LIST ((unsigned char *, UINT4 *, unsigned int)); 
static void Decode PROTO_LIST ((UINT4 *, unsigned char *, unsigned int)); 

/**//* MD5 initialization. Begins an MD5 operation, writing a new context. 
*/ 
static void MD5Init( MD5_CTX *context ) 
{ 
context->count[0] = context->count[1] = 0; 
/**//* Load magic initialization constants. 
*/ 
context->state[0] = 0x67452301; 
context->state[1] = 0xefcdab89; 
context->state[2] = 0x98badcfe; 
context->state[3] = 0x10325476; 
} 

/**//* MD5 block update operation. Continues an MD5 message-digest 
operation, processing another message block, and updating the 
context. 
*/ 
static void MD5Update( 
MD5_CTX *context, /**//* context */ 
unsigned char *input, /**//* input block */ 
unsigned int inputLen /**//* length of input block */ 
) 
{ 
unsigned int i, index, partLen; 

/**//* Compute number of bytes mod 64 */ 
index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3F); 

/**//* Update number of bits */ 
if ((context->count[0] += ((UINT4)inputLen << 3)) 
< ((UINT4)inputLen << 3)) 
context->count[1]++; 
context->count[1] += ((UINT4)inputLen >> 29); 

partLen = 64 - index; 

/**//* Transform as many times as possible. 
*/ 
if (inputLen >= partLen) { 
MD5_memcpy 
((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)input, partLen); 
MD5Transform (context->state, context->buffer); 

for (i = partLen; i + 63 < inputLen; i += 64) 
MD5Transform (context->state, &input[i]); 

index = 0; 
} 
else 
i = 0; 

/**//* Buffer remaining input */ 
MD5_memcpy 
((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)&input[i], 
inputLen-i); 
} 

/**//* MD5 finalization. Ends an MD5 message-digest operation, writing the 
the message digest and zeroizing the context. 
*/ 
static void MD5Final( 
unsigned char digest[16], /**//* message digest */ 
MD5_CTX *context /**//* context */ 
) 
{ 
unsigned char bits[8]; 
unsigned int index, padLen; 

/**//* Save number of bits */ 
Encode (bits, context->count, 8); 

/**//* Pad out to 56 mod 64. 
*/ 
index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3f); 
padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index); 
MD5Update (context, PADDING, padLen); 

/**//* Append length (before padding) */ 
MD5Update (context, bits, 8); 

/**//* Store state in digest */ 
Encode (digest, context->state, 16); 

/**//* Zeroize sensitive information. 
*/ 
MD5_memset ((POINTER)context, 0, sizeof (*context)); 
} 

/**//* MD5 basic transformation. Transforms state based on block. 
*/ 
static void MD5Transform( 
UINT4 state[4], 
unsigned char block[64] 
) 
{ 
UINT4 a = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16]; 

Decode (x, block, 64); 

/**//* Round 1 */ 
FF (a, b, c, d, x[ 0], S11, 0xd76aa478); /**//* 1 */ 
FF (d, a, b, c, x[ 1], S12, 0xe8c7b756); /**//* 2 */ 
FF (c, d, a, b, x[ 2], S13, 0x242070db); /**//* 3 */ 
FF (b, c, d, a, x[ 3], S14, 0xc1bdceee); /**//* 4 */ 
FF (a, b, c, d, x[ 4], S11, 0xf57c0faf); /**//* 5 */ 
FF (d, a, b, c, x[ 5], S12, 0x4787c62a); /**//* 6 */ 
FF (c, d, a, b, x[ 6], S13, 0xa8304613); /**//* 7 */ 
FF (b, c, d, a, x[ 7], S14, 0xfd469501); /**//* 8 */ 
FF (a, b, c, d, x[ 8], S11, 0x698098d8); /**//* 9 */ 
FF (d, a, b, c, x[ 9], S12, 0x8b44f7af); /**//* 10 */ 
FF (c, d, a, b, x[10], S13, 0xffff5bb1); /**//* 11 */ 
FF (b, c, d, a, x[11], S14, 0x895cd7be); /**//* 12 */ 
FF (a, b, c, d, x[12], S11, 0x6b901122); /**//* 13 */ 
FF (d, a, b, c, x[13], S12, 0xfd987193); /**//* 14 */ 
FF (c, d, a, b, x[14], S13, 0xa679438e); /**//* 15 */ 
FF (b, c, d, a, x[15], S14, 0x49b40821); /**//* 16 */ 

/**//* Round 2 */ 
GG (a, b, c, d, x[ 1], S21, 0xf61e2562); /**//* 17 */ 
GG (d, a, b, c, x[ 6], S22, 0xc040b340); /**//* 18 */ 
GG (c, d, a, b, x[11], S23, 0x265e5a51); /**//* 19 */ 
GG (b, c, d, a, x[ 0], S24, 0xe9b6c7aa); /**//* 20 */ 
GG (a, b, c, d, x[ 5], S21, 0xd62f105d); /**//* 21 */ 
GG (d, a, b, c, x[10], S22, 0x2441453); /**//* 22 */ 
GG (c, d, a, b, x[15], S23, 0xd8a1e681); /**//* 23 */ 
GG (b, c, d, a, x[ 4], S24, 0xe7d3fbc8); /**//* 24 */ 
GG (a, b, c, d, x[ 9], S21, 0x21e1cde6); /**//* 25 */ 
GG (d, a, b, c, x[14], S22, 0xc33707d6); /**//* 26 */ 
GG (c, d, a, b, x[ 3], S23, 0xf4d50d87); /**//* 27 */ 
GG (b, c, d, a, x[ 8], S24, 0x455a14ed); /**//* 28 */ 
GG (a, b, c, d, x[13], S21, 0xa9e3e905); /**//* 29 */ 
GG (d, a, b, c, x[ 2], S22, 0xfcefa3f8); /**//* 30 */ 
GG (c, d, a, b, x[ 7], S23, 0x676f02d9); /**//* 31 */ 
GG (b, c, d, a, x[12], S24, 0x8d2a4c8a); /**//* 32 */ 

/**//* Round 3 */ 
HH (a, b, c, d, x[ 5], S31, 0xfffa3942); /**//* 33 */ 
HH (d, a, b, c, x[ 8], S32, 0x8771f681); /**//* 34 */ 
HH (c, d, a, b, x[11], S33, 0x6d9d6122); /**//* 35 */ 
HH (b, c, d, a, x[14], S34, 0xfde5380c); /**//* 36 */ 
HH (a, b, c, d, x[ 1], S31, 0xa4beea44); /**//* 37 */ 
HH (d, a, b, c, x[ 4], S32, 0x4bdecfa9); /**//* 38 */ 
HH (c, d, a, b, x[ 7], S33, 0xf6bb4b60); /**//* 39 */ 
HH (b, c, d, a, x[10], S34, 0xbebfbc70); /**//* 40 */ 
HH (a, b, c, d, x[13], S31, 0x289b7ec6); /**//* 41 */ 
HH (d, a, b, c, x[ 0], S32, 0xeaa127fa); /**//* 42 */ 
HH (c, d, a, b, x[ 3], S33, 0xd4ef3085); /**//* 43 */ 
HH (b, c, d, a, x[ 6], S34, 0x4881d05); /**//* 44 */ 
HH (a, b, c, d, x[ 9], S31, 0xd9d4d039); /**//* 45 */ 
HH (d, a, b, c, x[12], S32, 0xe6db99e5); /**//* 46 */ 
HH (c, d, a, b, x[15], S33, 0x1fa27cf8); /**//* 47 */ 
HH (b, c, d, a, x[ 2], S34, 0xc4ac5665); /**//* 48 */ 

/**//* Round 4 */ 
II (a, b, c, d, x[ 0], S41, 0xf4292244); /**//* 49 */ 
II (d, a, b, c, x[ 7], S42, 0x432aff97); /**//* 50 */ 
II (c, d, a, b, x[14], S43, 0xab9423a7); /**//* 51 */ 
II (b, c, d, a, x[ 5], S44, 0xfc93a039); /**//* 52 */ 
II (a, b, c, d, x[12], S41, 0x655b59c3); /**//* 53 */ 
II (d, a, b, c, x[ 3], S42, 0x8f0ccc92); /**//* 54 */ 
II (c, d, a, b, x[10], S43, 0xffeff47d); /**//* 55 */ 
II (b, c, d, a, x[ 1], S44, 0x85845dd1); /**//* 56 */ 
II (a, b, c, d, x[ 8], S41, 0x6fa87e4f); /**//* 57 */ 
II (d, a, b, c, x[15], S42, 0xfe2ce6e0); /**//* 58 */ 
II (c, d, a, b, x[ 6], S43, 0xa3014314); /**//* 59 */ 
II (b, c, d, a, x[13], S44, 0x4e0811a1); /**//* 60 */ 
II (a, b, c, d, x[ 4], S41, 0xf7537e82); /**//* 61 */ 
II (d, a, b, c, x[11], S42, 0xbd3af235); /**//* 62 */ 
II (c, d, a, b, x[ 2], S43, 0x2ad7d2bb); /**//* 63 */ 
II (b, c, d, a, x[ 9], S44, 0xeb86d391); /**//* 64 */ 

state[0] += a; 
state[1] += b; 
state[2] += c; 
state[3] += d; 

/**//* Zeroize sensitive information. 
*/ 
MD5_memset ((POINTER)x, 0, sizeof (x)); 
} 

/**//* Encodes input (UINT4) into output (unsigned char). Assumes len is 
a multiple of 4. 
*/ 
static void Encode( 
unsigned char *output, 
UINT4 *input, 
unsigned int len 
) 
{ 
unsigned int i, j; 

for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) { 
output[j] = (unsigned char)(input[i] & 0xff); 
output[j+1] = (unsigned char)((input[i] >> 8) & 0xff); 
output[j+2] = (unsigned char)((input[i] >> 16) & 0xff); 
output[j+3] = (unsigned char)((input[i] >> 24) & 0xff); 
} 
} 

/**//* Decodes input (unsigned char) into output (UINT4). Assumes len is 
a multiple of 4. 
*/ 
static void Decode( 
UINT4 *output, 
unsigned char *input, 
unsigned int len 
) 
{ 
unsigned int i, j; 

for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) 
output[i] = ((UINT4)input[j]) | (((UINT4)input[j+1]) << 8) | 
(((UINT4)input[j+2]) << 16) | (((UINT4)input[j+3]) << 24); 
} 

/**//* Note: Replace "for loop" with standard memcpy if possible. 
*/ 
static void MD5_memcpy( 
POINTER output, 
POINTER input, 
unsigned int len 
) 
{ 
unsigned int i; 

for (i = 0; i < len; i++) 
output[i] = input[i]; 
} 

/**//* Note: Replace "for loop" with standard memset if possible. 
*/ 
static void MD5_memset( 
POINTER output, 
int value, 
unsigned int len 
) 
{ 
unsigned int i; 

for (i = 0; i < len; i++) 
((char *)output)[i] = (char)value; 
} 

/**//* Digests a string and prints the result. 
*/ 
char* MD5String( char *string ) 
{ 
MD5_CTX context; 
unsigned char digest[16]; 
char output1[33]; 
static char output[33]={""}; 
unsigned int len = strlen (string); 
int i; 

MD5Init( &context); 
MD5Update( &context, (unsigned char*)string, len ); 
MD5Final( digest, &context ); 

for (i = 0; i < 16; i++) 
{ 
sprintf(&(output1[2*i]),"%02x",(unsigned char)digest[i]); 
sprintf(&(output1[2*i+1]),"%02x",(unsigned char)(digest[i]<<4)); 
} 
for(i=0;i<32;i++) 
{ 
output[i]=output1[i]; 
} 
return output; 
} 

/**//* get the string add one. 
*/ 
static void StringAddOne( char * orstring ) 
{ 
unsigned int len; 
int i,n; 

len = strlen(orstring); 
n = len - 1; 
for(i = n; i >= 0; i--) 
{ 
if(orstring[i]=='9') 
{ 
orstring[i] = 'A'; 
break; 
} 
else if(orstring[i]=='Z') 
{ 
orstring[i]='a'; 
break; 
} 
else if(orstring[i]=='z') 
{ 
orstring[i]='0'; 
continue; 
} 
else 
orstring[i] += 1; 
break; 
} 
} 

/**//* check the md5 strings one by one,get the password. 
*/ 
bool MD5Check( char *md5string, char* string ) 
{ 
return strcmp( md5string, MD5String( string ) ) == 0; 
}