MD5

✍ dations ◷ 2024-12-23 14:42:02 #密码散列函数,校验和算法,已攻破的散列函数

MD5消息摘要算法(英语:MD5 Message-Digest Algorithm),一种被广泛使用的密码散列函数,可以产生出一个128位(16字节)的散列值(hash value),用于确保信息传输完整一致。MD5由美国密码学家罗纳德·李维斯特(Ronald Linn Rivest)设计,于1992年公开,用以取代MD4算法。这套算法的程序在 RFC 1321 中被加以规范。

将数据(如一段文字)运算变为另一固定长度值,是散列算法的基础原理。

1996年后被证实存在弱点,可以被加以破解,对于需要高度安全性的资料,专家一般建议改用其他算法,如SHA-2。2004年,证实MD5算法无法防止碰撞攻击(英语:Collision_attack),因此不适用于安全性认证,如SSL公开密钥认证或是数字签名等用途。

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,用以确保资料传递无误等。

MD5由MD4、MD3、MD2(英语:MD2 (hash function))改进而来,主要增强算法复杂度和不可逆性。

MD5曾被用于文件校验、SSL/TLS、IPsec、SSH,但MD5早已被发现有明显的缺陷。

MD5是输入不定长度信息,输出固定长度128-bits的算法。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,求余、取余、调整长度、与链接变量进行循环运算。得出结果。

, , , ¬ {\displaystyle \oplus ,\wedge ,\vee ,\neg } , , , 的符号。

//Note: All variables are unsigned 32 bits and wrap modulo 2^32 when calculatingvar int r, k//r specifies the per-round shift amountsr:= {7, 12, 17, 22,  7, 12, 17, 22,  7, 12, 17, 22,  7, 12, 17, 22} r:= {5,  9, 14, 20,  5,  9, 14, 20,  5,  9, 14, 20,  5,  9, 14, 20}r:= {4, 11, 16, 23,  4, 11, 16, 23,  4, 11, 16, 23,  4, 11, 16, 23}r:= {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 := floor(abs(sin(i + 1)) × 2^32)//Initialize variables:var int h0 := 0x67452301var int h1 := 0xEFCDAB89var int h2 := 0x98BADCFEvar int h3 := 0x10325476//Pre-processing:append "1" bit to messageappend "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, 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 + w),r) + 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 + dEnd ForEachvar 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,中国科学院的谢涛和冯登国仅用了220.96的碰撞算法复杂度,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。2011年,RFC 6151 禁止MD5用作密钥散列消息认证码。

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