MD5
MD5訊息摘要演算法(英語:),一種被廣泛使用的密碼雜湊函數,可以產生出一個128位元(16位元組)的散列值(hash value),用于确保信息传输完整一致。MD5由美國密碼學家罗纳德·李维斯特()設計,於1992年公開,用以取代MD4演算法。這套演算法的程序在 RFC 1321 中被加以規範。
概述 | |
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设计者 | 罗纳德·李维斯特 |
首次发布 | 1992年4月 |
系列 | MD2、MD4、MD5、MD6 |
密码细节 | |
摘要长度 | 128位 |
分组长度 | 512位 |
结构 | Merkle–Damgård construction |
重复回数 | 4[1] |
将数据(如一段文字)运算变为另一固定长度值,是雜湊算法的基础原理。
1996年後被證實存在弱點,可以被加以破解,對於需要高度安全性的資料,專家一般建議改用其他演算法,如SHA-2。2004年,證實MD5演算法無法防止碰撞攻击,因此不適用於安全性認證,如SSL公開金鑰認證或是數位簽章等用途。
历史与密码学
1992年8月,罗纳德·李维斯特向互联网工程任务组(IETF)提交了一份重要文件,描述了这种算法的原理。由于这种算法的公开性和安全性,在90年代被广泛使用在各种程序语言中,用以確保资料傳遞無誤等。[2]
MD5由MD4、MD3、MD2改进而来,主要增强算法复杂度和不可逆性。
算法
MD5是輸入不定長度信息,輸出固定長度128-bits的演算法。经过程序流程,生成四个32位数据,最后联合起来成为一个128-bits散列。基本方式为,求餘、取餘、调整长度、与链接变量进行循环运算。得出结果。
是 XOR, AND, OR , NOT 的符号。
伪代码
//Note: All variables are unsigned 32 bits and wrap modulo 2^32 when calculating
var int[64] r, k
//r specifies the per-round shift amounts
r[ 0..15]:= {7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22}
r[16..31]:= {5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20}
r[32..47]:= {4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23}
r[48..63]:= {6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21}
//Use binary integer part of the sines of integers as constants:
for i from 0 to 63
k[i] := floor(abs(sin(i + 1)) × 2^32)
//Initialize variables:
var int h0 := 0x67452301
var int h1 := 0xEFCDAB89
var int h2 := 0x98BADCFE
var int h3 := 0x10325476
//Pre-processing:
append "1" bit to message
append "0" bits until message length in bits ≡ 448 (mod 512)
append bit length of message as 64-bit little-endian integer to message
//Process the message in successive 512-bit chunks:
for each 512-bit chunk of message
break chunk into sixteen 32-bit little-endian words w[i], 0 ≤ i ≤ 15
//Initialize hash value for this chunk:
var int a := h0
var int b := h1
var int c := h2
var int d := h3
//Main loop:
for i from 0 to 63
if 0 ≤ i ≤ 15 then
f := (b and c) or ((not b) and d)
g := i
else if 16 ≤ i ≤ 31
f := (d and b) or ((not d) and c)
g := (5×i + 1) mod 16
else if 32 ≤ i ≤ 47
f := b xor c xor d
g := (3×i + 5) mod 16
else if 48 ≤ i ≤ 63
f := c xor (b or (not d))
g := (7×i) mod 16
temp := d
d := c
c := b
b := leftrotate((a + f + k[i] + w[g]),r[i]) + b
a := temp
Next i
//Add this chunk's hash to result so far:
h0 := h0 + a
h1 := h1 + b
h2 := h2 + c
h3 := h3 + d
End ForEach
var int digest := h0 append h1 append h2 append h3 //(expressed as little-endian)
MD5散列
一般128位的MD5散列被表示为32位十六进制数字。以下是一个43位长的仅ASCII字母列的MD5散列:
MD5("The quick brown fox jumps over the lazy dog") = 9e107d9d372bb6826bd81d3542a419d6
即使在原文中作一个小变化(比如用c取代d)其散列也会发生巨大的变化:
MD5("The quick brown fox jumps over the lazy cog") = 1055d3e698d289f2af8663725127bd4b
空文的散列为:
MD5("") = d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
缺陷
2009年,中國科學院的謝濤和馮登國仅用了220.96的碰撞算法複雜度,破解了MD5的碰撞抵抗,该攻击在普通计算机上运行只需要数秒钟[3]。2011年,RFC 6151 禁止MD5用作金鑰雜湊訊息鑑別碼。
参考文献
- RFC 1321, section 3.4, "Step 4. Process Message in 16-Word Blocks", page 5.
- 梁斌. . . 孙学瑛 (责任编辑) 第1版. 电子工业出版社. 2007年10月: 51. ISBN 978-7-121-04922-4 (中文(中国大陆)).
- Tao Xie and Dengguo Feng. (PDF). 30 May 2009 [2010-09-21]. (原始内容存档 (PDF)于2012-05-05).
- Berson, Thomas A. . : 71–80. 1992. ISBN 978-3-540-56413-3.
- Bert den Boer; Antoon Bosselaers. . 1993: 293–304. ISBN 978-3-540-57600-6.
- Hans Dobbertin, Cryptanalysis of MD5 compress. Announcement on Internet, May 1996 页面存档备份,存于.
- Dobbertin, Hans. . CryptoBytes. 1996, 2 (2) [2006-07-30]. (原始内容存档于2006-08-13).
- Cong, Zijie. . Clifton Labratory. 2009.
外部链接
- W3C关于MD5的建议 页面存档备份,存于
- MD5 哈希生成器 页面存档备份,存于