「 加密算法 」MD5

時間  2019-11-07
標籤 加密 算法 md5 简体版
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一.簡介

MD5是一種信息摘要算法（Message-Digest Algorithm），能夠產生出一個128位（8位(bit)=1字節(byte),16字節）的散列值（hash）.前端

12345   MD5===> e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e
// 說好的128位,爲何有32個字符.
//這串碼是16進製表示,1位==4位二進制.
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12345   MD5===> e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e
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// 說好的128位,爲何有32個字符.
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//這串碼是16進製表示,1位==4位二進制.

源於其算法,不論是對於多大的文件數據進行MD5加密,所獲得結果的長度都是32個字符(1箇中文字符等於2個字節,一個字母字符等於一個字節).對於內容相同的數據進行加密,獲得的結果必然是相同的,若是內容有改動,哪怕是一個字節,其MD5值也會改動.git

因此也能夠說MD5是有損算法,在必定程度有丟失.舉一個假設就是壓縮文件,先後能夠進行壓縮和解壓,而且內容是不能夠丟失的,若是採用MD5來作,那麼解壓後確定有一部分的數據丟失了,確定不可取.github

因此MD5的結果是不可逆運算的,也就是幾乎不可能經過MD5值去逆推出原始數據.由於不論是多大的文件最終都是轉化成128位的值,因此現實是可能存在有不一樣的原始數據被轉化成一樣的MD5值的.可是想主動搜尋兩個不一樣的數據,讓他們具備相同的MD5值,是很是困難.或者有一個原始數據和它的MD5數據,想再找一個和其MD5數據同樣的原始數據也幾乎是不可能的.算法

可是並非說MD5是徹底不可破解的.有專業的黑客甚至普通黑客也能夠利用MD5值實際是有損壓縮技術這一原理，將MD5的逆運算的值做爲一張表俗稱彩虹表的散列表來破解密碼。市面上也有很多的MD5破解網站,大致的原理相似,經過查字典的方式去查找.數據庫

二.應用

01. 一致性檢驗

好比說在進行文件下載的時候,會生成文件內容的MD5值.等到文件完整下載的時候,再用該文件得出MD5值和以前的文件的MD5值進行對比,用以確認文件的內容的一致性.npm

有不少時候,你會發現網絡上的不少文件的命名都是一段hash值加後綴名的方式.這樣處理的好處是能在必定的程度上避免同名,更大的用處是可以根據其文件內容來獲取專屬的MD5值來命名.這樣作,能夠算是之內容來命名,能夠必定程度上避免資源的浪費,重複的文件.後端

因此說,MD5有點相似"指紋",每個都獨一無二.只要內容不一致,就產生不同的MD5值.安全

利用MD5算法來進行文件校驗的方案被大量應用到軟件下載站、論壇數據庫、系統文件安全等方面.服務器

02. 數字簽名

MD5的典型應用是對一段字符串(重要隱私信息)產生，以防止被「篡改」。網絡

你將一段話寫在一個文件中，併產生一個MD5的值並記錄在案，而後你能夠傳播這個文件給別人，別人若是修改了文件中的任何內容，你對這個文件從新計算MD5時就會發現（兩個MD5值不相同）。若是再有一個第三方的認證機構，用MD5還能夠防止文件做者的「抵賴」，這就是所謂的數字簽名應用。

03. 安全訪問認證

在現實的大部分場景都有登陸的須要.當用戶登陸的時候，系統把用戶輸入的密碼進行MD5 Hash運算，而後再去和保存在文件系統中的MD5值進行比較，進而肯定輸入的密碼是否正確。經過這樣的步驟，系統在並不知道用戶密碼的明碼的狀況下就能夠肯定用戶登陸系統的合法性。這能夠避免用戶的密碼被具備系統管理員權限的用戶知道。

三. 原理

MD5以512位分組來處理輸入的信息，且每一分組又被劃分爲16個32位子分組，通過了一系列的處理後，算法的輸出由四個32位分組組成，將這四個32位分組級聯後將生成一個128位散列值。
引用自-劉俊輝. MD5 消息摘要算法實現及改進[J]. 福建電腦, 2007 (4): 92-93. 
function md5(string) {
    function md5_RotateLeft(lValue, iShiftBits) {
        return (lValue << iShiftBits) | (lValue >>> (32 - iShiftBits));
    }
    function md5_AddUnsigned(lX, lY) {
        var lX4, lY4, lX8, lY8, lResult;
        lX8 = (lX & 0x80000000);
        lY8 = (lY & 0x80000000);
        lX4 = (lX & 0x40000000);
        lY4 = (lY & 0x40000000);
        lResult = (lX & 0x3FFFFFFF) + (lY & 0x3FFFFFFF);
        if (lX4 & lY4) {
            return (lResult ^ 0x80000000 ^ lX8 ^ lY8);
        }
        if (lX4 | lY4) {
            if (lResult & 0x40000000) {
                return (lResult ^ 0xC0000000 ^ lX8 ^ lY8);
            } else {
                return (lResult ^ 0x40000000 ^ lX8 ^ lY8);
            }
        } else {
            return (lResult ^ lX8 ^ lY8);
        }
    }
    function md5_F(x, y, z) {
        return (x & y) | ((~x) & z);
    }
    function md5_G(x, y, z) {
        return (x & z) | (y & (~z));
    }
    function md5_H(x, y, z) {
        return (x ^ y ^ z);
    }
    function md5_I(x, y, z) {
        return (y ^ (x | (~z)));
    }
    function md5_FF(a, b, c, d, x, s, ac) {
        a = md5_AddUnsigned(a, md5_AddUnsigned(md5_AddUnsigned(md5_F(b, c, d), x), ac));
        return md5_AddUnsigned(md5_RotateLeft(a, s), b);
    };
    function md5_GG(a, b, c, d, x, s, ac) {
        a = md5_AddUnsigned(a, md5_AddUnsigned(md5_AddUnsigned(md5_G(b, c, d), x), ac));
        return md5_AddUnsigned(md5_RotateLeft(a, s), b);
    };
    function md5_HH(a, b, c, d, x, s, ac) {
        a = md5_AddUnsigned(a, md5_AddUnsigned(md5_AddUnsigned(md5_H(b, c, d), x), ac));
        return md5_AddUnsigned(md5_RotateLeft(a, s), b);
    };
    function md5_II(a, b, c, d, x, s, ac) {
        a = md5_AddUnsigned(a, md5_AddUnsigned(md5_AddUnsigned(md5_I(b, c, d), x), ac));
        return md5_AddUnsigned(md5_RotateLeft(a, s), b);
    };
    function md5_ConvertToWordArray(string) {
        var lWordCount;
        var lMessageLength = string.length;
        var lNumberOfWords_temp1 = lMessageLength + 8;
        var lNumberOfWords_temp2 = (lNumberOfWords_temp1 - (lNumberOfWords_temp1 % 64)) / 64;
        var lNumberOfWords = (lNumberOfWords_temp2 + 1) * 16;
        var lWordArray = Array(lNumberOfWords - 1);
        var lBytePosition = 0;
        var lByteCount = 0;
        while (lByteCount < lMessageLength) {
            lWordCount = (lByteCount - (lByteCount % 4)) / 4;
            lBytePosition = (lByteCount % 4) * 8;
            lWordArray[lWordCount] = (lWordArray[lWordCount] | (string.charCodeAt(lByteCount) << lBytePosition));
            lByteCount++;
        }
        lWordCount = (lByteCount - (lByteCount % 4)) / 4;
        lBytePosition = (lByteCount % 4) * 8;
        lWordArray[lWordCount] = lWordArray[lWordCount] | (0x80 << lBytePosition);
        lWordArray[lNumberOfWords - 2] = lMessageLength << 3;
        lWordArray[lNumberOfWords - 1] = lMessageLength >>> 29;
        return lWordArray;
    };
    function md5_WordToHex(lValue) {
        var WordToHexValue = "",
        WordToHexValue_temp = "",
        lByte, lCount;
        for (lCount = 0; lCount <= 3; lCount++) {
            lByte = (lValue >>> (lCount * 8)) & 255;
            WordToHexValue_temp = "0" + lByte.toString(16);
            WordToHexValue = WordToHexValue + WordToHexValue_temp.substr(WordToHexValue_temp.length - 2, 2);
        }
        return WordToHexValue;
    };
    function md5_Utf8Encode(string) {
        string = string.replace(/\r\n/g, "\n");
        var utftext = "";
        for (var n = 0; n < string.length; n++) {
            var c = string.charCodeAt(n);
            if (c < 128) {
                utftext += String.fromCharCode(c);
            } else if ((c > 127) && (c < 2048)) {
                utftext += String.fromCharCode((c >> 6) | 192);
                utftext += String.fromCharCode((c & 63) | 128);
            } else {
                utftext += String.fromCharCode((c >> 12) | 224);
                utftext += String.fromCharCode(((c >> 6) & 63) | 128);
                utftext += String.fromCharCode((c & 63) | 128);
            }
        }
        return utftext;
    };
    var x = Array();
    var k, AA, BB, CC, DD, a, b, c, d;
    var S11 = 7,
    S12 = 12,
    S13 = 17,
    S14 = 22;
    var S21 = 5,
    S22 = 9,
    S23 = 14,
    S24 = 20;
    var S31 = 4,
    S32 = 11,
    S33 = 16,
    S34 = 23;
    var S41 = 6,
    S42 = 10,
    S43 = 15,
    S44 = 21;
    string = md5_Utf8Encode(string);
    x = md5_ConvertToWordArray(string);
    a = 0x67452301;
    b = 0xEFCDAB89;
    c = 0x98BADCFE;
    d = 0x10325476;
    for (k = 0; k < x.length; k += 16) {
        AA = a;
        BB = b;
        CC = c;
        DD = d;
        a = md5_FF(a, b, c, d, x[k + 0], S11, 0xD76AA478);
        d = md5_FF(d, a, b, c, x[k + 1], S12, 0xE8C7B756);
        c = md5_FF(c, d, a, b, x[k + 2], S13, 0x242070DB);
        b = md5_FF(b, c, d, a, x[k + 3], S14, 0xC1BDCEEE);
        a = md5_FF(a, b, c, d, x[k + 4], S11, 0xF57C0FAF);
        d = md5_FF(d, a, b, c, x[k + 5], S12, 0x4787C62A);
        c = md5_FF(c, d, a, b, x[k + 6], S13, 0xA8304613);
        b = md5_FF(b, c, d, a, x[k + 7], S14, 0xFD469501);
        a = md5_FF(a, b, c, d, x[k + 8], S11, 0x698098D8);
        d = md5_FF(d, a, b, c, x[k + 9], S12, 0x8B44F7AF);
        c = md5_FF(c, d, a, b, x[k + 10], S13, 0xFFFF5BB1);
        b = md5_FF(b, c, d, a, x[k + 11], S14, 0x895CD7BE);
        a = md5_FF(a, b, c, d, x[k + 12], S11, 0x6B901122);
        d = md5_FF(d, a, b, c, x[k + 13], S12, 0xFD987193);
        c = md5_FF(c, d, a, b, x[k + 14], S13, 0xA679438E);
        b = md5_FF(b, c, d, a, x[k + 15], S14, 0x49B40821);
        a = md5_GG(a, b, c, d, x[k + 1], S21, 0xF61E2562);
        d = md5_GG(d, a, b, c, x[k + 6], S22, 0xC040B340);
        c = md5_GG(c, d, a, b, x[k + 11], S23, 0x265E5A51);
        b = md5_GG(b, c, d, a, x[k + 0], S24, 0xE9B6C7AA);
        a = md5_GG(a, b, c, d, x[k + 5], S21, 0xD62F105D);
        d = md5_GG(d, a, b, c, x[k + 10], S22, 0x2441453);
        c = md5_GG(c, d, a, b, x[k + 15], S23, 0xD8A1E681);
        b = md5_GG(b, c, d, a, x[k + 4], S24, 0xE7D3FBC8);
        a = md5_GG(a, b, c, d, x[k + 9], S21, 0x21E1CDE6);
        d = md5_GG(d, a, b, c, x[k + 14], S22, 0xC33707D6);
        c = md5_GG(c, d, a, b, x[k + 3], S23, 0xF4D50D87);
        b = md5_GG(b, c, d, a, x[k + 8], S24, 0x455A14ED);
        a = md5_GG(a, b, c, d, x[k + 13], S21, 0xA9E3E905);
        d = md5_GG(d, a, b, c, x[k + 2], S22, 0xFCEFA3F8);
        c = md5_GG(c, d, a, b, x[k + 7], S23, 0x676F02D9);
        b = md5_GG(b, c, d, a, x[k + 12], S24, 0x8D2A4C8A);
        a = md5_HH(a, b, c, d, x[k + 5], S31, 0xFFFA3942);
        d = md5_HH(d, a, b, c, x[k + 8], S32, 0x8771F681);
        c = md5_HH(c, d, a, b, x[k + 11], S33, 0x6D9D6122);
        b = md5_HH(b, c, d, a, x[k + 14], S34, 0xFDE5380C);
        a = md5_HH(a, b, c, d, x[k + 1], S31, 0xA4BEEA44);
        d = md5_HH(d, a, b, c, x[k + 4], S32, 0x4BDECFA9);
        c = md5_HH(c, d, a, b, x[k + 7], S33, 0xF6BB4B60);
        b = md5_HH(b, c, d, a, x[k + 10], S34, 0xBEBFBC70);
        a = md5_HH(a, b, c, d, x[k + 13], S31, 0x289B7EC6);
        d = md5_HH(d, a, b, c, x[k + 0], S32, 0xEAA127FA);
        c = md5_HH(c, d, a, b, x[k + 3], S33, 0xD4EF3085);
        b = md5_HH(b, c, d, a, x[k + 6], S34, 0x4881D05);
        a = md5_HH(a, b, c, d, x[k + 9], S31, 0xD9D4D039);
        d = md5_HH(d, a, b, c, x[k + 12], S32, 0xE6DB99E5);
        c = md5_HH(c, d, a, b, x[k + 15], S33, 0x1FA27CF8);
        b = md5_HH(b, c, d, a, x[k + 2], S34, 0xC4AC5665);
        a = md5_II(a, b, c, d, x[k + 0], S41, 0xF4292244);
        d = md5_II(d, a, b, c, x[k + 7], S42, 0x432AFF97);
        c = md5_II(c, d, a, b, x[k + 14], S43, 0xAB9423A7);
        b = md5_II(b, c, d, a, x[k + 5], S44, 0xFC93A039);
        a = md5_II(a, b, c, d, x[k + 12], S41, 0x655B59C3);
        d = md5_II(d, a, b, c, x[k + 3], S42, 0x8F0CCC92);
        c = md5_II(c, d, a, b, x[k + 10], S43, 0xFFEFF47D);
        b = md5_II(b, c, d, a, x[k + 1], S44, 0x85845DD1);
        a = md5_II(a, b, c, d, x[k + 8], S41, 0x6FA87E4F);
        d = md5_II(d, a, b, c, x[k + 15], S42, 0xFE2CE6E0);
        c = md5_II(c, d, a, b, x[k + 6], S43, 0xA3014314);
        b = md5_II(b, c, d, a, x[k + 13], S44, 0x4E0811A1);
        a = md5_II(a, b, c, d, x[k + 4], S41, 0xF7537E82);
        d = md5_II(d, a, b, c, x[k + 11], S42, 0xBD3AF235);
        c = md5_II(c, d, a, b, x[k + 2], S43, 0x2AD7D2BB);
        b = md5_II(b, c, d, a, x[k + 9], S44, 0xEB86D391);
        a = md5_AddUnsigned(a, AA);
        b = md5_AddUnsigned(b, BB);
        c = md5_AddUnsigned(c, CC);
        d = md5_AddUnsigned(d, DD);
    }
    return (md5_WordToHex(a) + md5_WordToHex(b) + md5_WordToHex(c) + md5_WordToHex(d)).toLowerCase();
}

四. 前端的應用

目前在GitHub上找到兩個有MD5功能還不錯的庫(基於JavaScript)

1.JavaScript-MD5

功能單一,專門處理MD5.star數目前3k+,使用很是簡單,而且先後端均可用.

//前端
<script src="js/md5.min.js"></script>
var hash = md5("value"); // "2063c1608d6e0baf80249c42e2be5804"

//後端
npm install blueimp-md5

require("http").createServer(function (req, res) {
    // The md5 module exports the md5() function:
    var md5 = require("./md5"),
    // Use the following version if you installed the package with npm:
    // var md5 = require("blueimp-md5"),
        url  = require("url"),
        query = url.parse(req.url).query;
    res.writeHead(200, {"Content-Type": "text/plain"});
    // Calculate and print the MD5 hash of the url query:
    res.end(md5(query));
}).listen(8080, "localhost");
console.log("Server running at http://localhost:8080/");

2.crypto-js

功能強大,不止處理MD5,支持的模塊很是多,star數目前6k+,先後端可用.

clipboard.png

//後端 npm包管理
npm install crypto-js

import sha256 from 'crypto-js/sha256';
import hmacSHA512 from 'crypto-js/hmac-sha512';
import Base64 from 'crypto-js/enc-base64';

const message, nonce, path, privateKey; // ...
const hashDigest = sha256(nonce + message);
const hmacDigest = Base64.stringify(hmacSHA512(path + hashDigest, privateKey));

//前端 Brower管理
bower install crypto-js

五. "加鹽"

若是想提升你的安全性,那麼能夠採起再進一步對原始數據進行「加鹽」，「鹽」就是一串比較複雜的字符串。你所添加的"鹽"越長越複雜，加密後破解起來就越麻煩.你能夠嘗試下在原始數據上加一串複雜的字符串,而後再去進行MD5加密.這樣即便解開MD5,也不能知道你的原始數據究竟是那一段.

可是即便這樣也不可能絕對是絕對安全.這個「鹽」仍是有泄漏的風險。好比蘋果端、安卓端、前端、後臺等等那些個技術人員都是知道的,都有可能泄漏出去。放在服務器也不絕對安全，也有手段去抓取.

可是相對的仍是進一步的提升了加密的安全性.

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