md5码是如何生成的，什么原理

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dengzhengdz
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原理
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，N为一个非负整数，N可以是零。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，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。总体流程如下图所示，表示第i个分组，每次的运算都由前一轮的128位结果值和第i块512bit值进行运算。初始的128位值为初试链接变量，这些参数用于第一轮的运算，以大端字节序来表示，他们分别为：A=0x01234567，B=0x89ABCDEF，C=0xFEDCBA98，D=0x76543210。

MD5算法的整体流程图

MD5算法的整体流程图[1]

每一分组的算法流程如下：

第一分组需要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。从第二分组开始的变量为上一分组的运算结果。

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。再将所得结果向左环移一个不定的数，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），常数ti是4294967296*abs(sin(i)）的整数部分，i取值从1到64，单位是弧度。（4294967296等于2的32次方）

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）

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 ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz") =

f29939a25efabaef3b87e2cbfe641315

ImportsSystem
ImportsSystem.Security.Cryptography
ImportsSystem.Text
ModuleExample
'哈希输入字符串并返回一个32字符的十六进制字符串哈希。
FunctiongetMd5Hash(ByValinputAsString)AsString
'创建新的一个MD5CryptoServiceProvider对象的实例。
Dimmd5HasherAsNewMD5CryptoServiceProvider()
'输入的字符串转换为字节数组，并计算哈希。
DimdataAsByte()=md5Hasher.ComputeHash(Encoding.Default.GetBytes(input))
'创建一个新的StringBuilder收集的字节，并创建一个字符串。
DimsBuilderAsNewStringBuilder()
'通过每个字节的哈希数据和格式为十六进制字符串的每一个循环。
DimiAsInteger
Fori=0Todata.Length-1
sBuilder.Append(data(i).ToString("x2"))
Nexti
'返回十六进制字符串。
ReturnsBuilder.ToString()
EndFunction
'验证对一个字符串的哈希值。
FunctionverifyMd5Hash(ByValinputAsString,ByValhashAsString)AsBoolean
'哈希的输入。
DimhashOfInputAsString=getMd5Hash(input)
'创建StringComparer1的哈希进行比较。
DimcomparerAsStringComparer=StringComparer.OrdinalIgnoreCase
If0=comparer.Compare(hashOfInput,hash)Then
ReturnTrue
Else
ReturnFalse
EndIf
EndFunction
SubMain()
DimsourceAsString="HelloWorld!"
DimhashAsString=getMd5Hash(source)
Console.WriteLine("进行MD5加密的字符串为："+source+"加密的结果是："+hash+".")
Console.WriteLine("验证哈希...")
IfverifyMd5Hash(source,hash)Then
Console.WriteLine("哈希值是相同的。")
Else
Console.WriteLine("哈希值是不相同的。")
EndIf
EndSub
EndModule
'此代码示例产生下面的输出：
'
'进行MD5加密的字符串为：HelloWorld!加密的结果是：ed076287532e86365e841e92bfc50d8c.
'验证哈希...
'哈希值是相同的。

伪代码实现
//Note:Allvariablesareunsigned32bitsandwrapmodulo2^32whencalculatingvarint[64]r,k//rspecifiestheper-roundshiftamountsr[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}//Usebinaryintegerpartofthesinesofintegersasconstants:forifrom0to63k[i]:=floor(abs(sin(i+1））×2^32）//Initializevariables:varinth0:=0x67452301varinth1:=0xEFCDAB89varinth2:=0x98BADCFEvarinth3:=0x10325476//Pre-processing:append"1"bittomessageappend"0"bitsuntilmessagelengthinbits≡448(mod512）appendbitlengthofmessageas64-bitlittle-endianintegertomessage//Processthemessageinsuccessive512-bitchunks:foreach512-bitchunkofmessagebreakchunkintosixteen32-bitlittle-endianwordsw[i],0≤i≤15//Initializehashvalueforthischunk:varinta:=h0varintb:=h1varintc:=h2varintd:=h3//Mainloop:forifrom0to63if0≤i≤15thenf:=(bandc)or((notb)andd)g:=ielseif16≤i≤31f:=(dandb)or((notd)andc)g:=（5×i+1）mod16elseif32≤i≤47f:=bxorcxordg:=（3×i+5）mod16elseif48≤i≤63f:=cxor(bor(notd))g:=（7×i)mod16temp:=dd:=cc:=bb:=((a+f+k[i]+w[g])leftrotater[i])+ba:=temp//Addthischunk'shashtoresultsofar:h0:=h0+ah1:=h1+bh2:=h2+ch3:=h3+dvarintdigest:=h0appendh1appendh2appendh3//(expressedaslittle-endian)MD5加密工具

利用MD5的算法原理，可以使用各种计算机语言进行实现，形成各种各样的MD5加密校验工具。有很多的在线工具可以实现这一点，这些在线工具一般是采用JavaScript语言实现，使用非常方便快捷。

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