Hash算法MD5實驗報告材料

1、哈爾濱工程大學實 驗 報 告 實 驗 名 稱： Hash 算法MD5 班 級： 學 號： 姓 名： 實 驗 時 間： 2014年6月 成 績： 指 導 教 師： 實驗室名稱： 哈爾濱工程大學實驗室與資產管理處 制一、實驗名稱 Hash算法2、 實驗目的 通過實際編程了解MD5 算法的加密和解密過程，加深對Hash 算法的認識。3、 實驗環(huán)境（實驗所使用的器件、儀器設備名稱及規(guī)格） 運行Windows 或Linux 操作系統(tǒng)的PC 機，具有gcc(Linux)、VC（Windows）等C 語言編譯環(huán)境。 4、 任務及其要求（1）利用自己所編的MD5 程序對一個文件進行處理，計算它的Hash 值，

2、提交程序代程和運算結果。（2）微軟的系統(tǒng)軟件都有MD5 驗證，嘗試查找軟件的MD5 值。同時，在Windows操作系統(tǒng)中，通過開始運行sigverif 命令，利用數字簽名查找驗證非Windows 的系統(tǒng)軟件。_ 5、 實驗設計（包括原理圖、真值表、分析及簡化過程、卡諾圖、源代碼等）在MD5 算法中，首先需要對信息進行填充，使其字節(jié)長度與448 模512 同余，即信息的字節(jié)長度擴展至n*512+448，n 為一個正整數。填充的方法如下：在信息的后面填充第一位為1，其余各位均為0，直到滿足上面的條件時才停止用0 對信息填充。然后，再在這個結果后面附加一個以64 位二進制表示的填充前信息長度。經過這

3、兩步的處理，現在的信息字節(jié)長度為n*512+448= (n+1)*512，即長度恰好是512 的整數倍，這樣做的目的是為滿足后面處理中后面處理中對信息長度的要求。n 個分組中第q 個分組表示為Yq。MD5 中有A、B、C、D，4 個32 位被稱作鏈接變量的整數參數，它們的初始值分別為：A=B=89abcdef,C=fedcba98，D=當設置好這個4 個鏈接變量后，就開始進入算法的4 輪循環(huán)運算。循環(huán)的次數是信息中512 位信息分組數目。首先將上面4 個鏈接變量復制到另外4 個變量中A 到AA，B 到BB，C 到CC，D 到DD，以備后面進行處理。然后進入主循環(huán)，主循環(huán)有4 輪，每輪循環(huán)都很相

4、似。第1 輪進行16 次操作，每次操作對A、B、C 和D 中的其中3 個作一次非線性函數運算，然后將所得結果加上第4 個變量，文本的一個子分組和一個常數。再將所得結果向左循環(huán)移S 位，并加上A、B、C 或D 其中之一。最后用該結果取代A、B、C 或D 其中之一。以下是每次操作中用到的4 個非線性函數（每輪一個）。F（B,C,D）=(BC)_(BD)(此處需修改)G（B,C,D）=(BD)(CD)H（B,C,D）=BCDI （B,C,D）=C(BD)（注：是與，是或， 是非，是異或。）2下面為每一輪16 步操作中的4 次操作，16 步操作按照一定次序順序進行。FF（A,B,C,D,Mj,S,Ti

5、） 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(G,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)(注：“+”定義為mod 232 的模運算。)Mj表示在第q 個512 位數據塊中的第j 個32 位子分組，0j15。常數Ti可以有如下選擇，在第i 步中，Ti是*abs(sin(i)的整數部分（注：= 232 。），i 的單位是弧度。其中，Ti是32 位

6、的隨機數源，它消除了輸入數據中任何規(guī)律性的特征。表1-4 說明了四輪主循環(huán)中每輪16 步操作的具體步驟。所有這些完成之后，將A、B、C、D 分別加上AA、BB、CC、DD。然后用下一分組數據繼續(xù)運行算法，最后的輸出是A、B、C 和D 的級聯(lián)。 #include #include #include #include typedef unsigned char *POINTER; typedef unsigned short int UINT2; typedef unsigned long int UINT4; typedef struct UINT4 state4; UINT4 count2;

7、unsigned char buffer64; MD5_CTX; void MD5Init(MD5_CTX *); void MD5Update(MD5_CTX *, unsigned char *, unsigned int); void MD5Final(unsigned char 16, MD5_CTX *); #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 S

8、32 11 #define S33 16 #define S34 23 #define S41 6 #define S42 10 #define S43 15 #define S44 21 static unsigned char PADDING64 = 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

9、, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 ; #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) #define ROTATE_LEFT(x, n) (x) (32-(n) #define FF(a, b, c, d, x, s, ac) (a) += F (b), (c), (d) + (x) + (UINT4)(ac); (a) = ROTATE_LE

10、FT (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

11、 (b), (c), (d) + (x) + (UINT4)(ac); (a) = ROTATE_LEFT (a), (s); (a) += (b); inline void Encode(unsigned char *output, UINT4 *input, unsigned int len) unsigned int i, j; for (i = 0, j = 0; j 8) & 0xff); outputj+2 = (unsigned char)(inputi 16) & 0xff); outputj+3 = (unsigned char)(inputi 24) & 0xff); in

12、line void Decode(UINT4 *output, unsigned char *input, unsigned int len) unsigned int i, j; for (i = 0, j = 0; j len; i+, j += 4) outputi = (UINT4)inputj) | (UINT4)inputj+1) 8) | (UINT4)inputj+2) 16) | (UINT4)inputj+3) count0 = context-count1 = 0; context-state0 = 0x; context-state1 = 0xefcdab89; con

13、text-state2 = 0x98badcfe; context-state3 = 0x; inline void MD5Update(MD5_CTX *context, unsigned char *input, unsigned int inputLen) unsigned int i, index, partLen; index = (unsigned int)(context-count0 3) & 0x3F); if (context-count0 += (UINT4)inputLen 3) (UINT4)inputLen count1+; context-count1 += (U

14、INT4)inputLen 29); partLen = 64 - index; if (inputLen = partLen) memcpy(POINTER)&context-bufferindex, (POINTER)input, partLen); MD5Transform(context-state, context-buffer); for (i = partLen; i + 63 state, &inputi); index = 0; else i = 0; memcpy(POINTER)&context-bufferindex, (POINTER)&inputi, inputLe

15、n-i); inline void MD5Final(unsigned char digest16, MD5_CTX *context) unsigned char bits8; unsigned int index, padLen; Encode (bits, context-count, 8); index = (unsigned int)(context-count0 3) & 0x3f); padLen = (index state, 16); memset (POINTER)context, 0, sizeof (*context); void MD5Digest(char *psz

16、Input, unsigned long nInputSize, char *pszOutPut) MD5_CTX context; unsigned int len = strlen (pszInput); MD5Init (&context); MD5Update (&context, (unsigned char *)pszInput, len); MD5Final (unsigned char *)pszOutPut, &context); Int main() char szDigest16; char encrypt200; printf(請輸入要計算MD5值的字符串:); get

17、s(encrypt); printf(n加密結果:); MD5Digest(encrypt,strlen(encrypt),szDigest); int i; for (i=0;i16;i+) printf (%02X,(unsigned char)szDigesti);getchar();六、實驗步驟1 算法分析在光盤中附加了有關MD5 算法的頭文件md5.h 和md5.c，根據所提供的文件分析MD5 算法的實現過程。下面簡單介紹所用到的結構體變量和函數。程序中用到的結構體變量如下：typedef struct md5_stateulong64 lengty;ulong32 state4,c

18、urlen;unsigned char buf64;md5_state;length 記錄已經處理過的位數，curlen 記錄已經處理過的字節(jié)數，數組state 存儲上面所說的4 個鏈接變量，buf 作為處理過程中的緩存。程序中用到的函數如下：（1） void md5_init(md5_state *md)函數名稱：初始化函數參數說明：md 指向一個上面所提到的結構體變量。初始化時把curlen 和length 置為0，并把4 個鏈接變量儲存到state 中。（2）int md5_process(md5_state *md, const unsigned char *buf, unsigned

19、 long len)函數名稱：處理函數參數說明：md 指向經過初過初始化函數處理過的一個結構體變量。3buf 指向待處理的信息。len 是buf 中信息的長度，以字節(jié)為單位。這個函數對待處理的信息以512 位為單位進行壓縮，不足的部分存儲在結構體中的buf中，并且用len 來指示信息的末尾，這樣下次調用時會接著上一次的結果進行。（3）int md5_done(md5_state *md, unsigned char *Hash)函數名稱：完成函數參數說明：md 指向上面所處理過的結構體。Hash 指向存儲結果的緩沖區(qū)。這個函數對未完成的信息先進行padding 操作，然后處理，并把最終結果存在

20、Hash 指向的緩沖區(qū)中。（1） int md5_text(void)函數名稱：測試函數這個函數對上面的3 個函數進行測試。函數內部定義了一組信息和Hash 結果一一對應的數組。通過調用上面的3 個函數，并把結果和正確結果相比較，可以判斷程序正確與否。2 使用實例分析下面的程序實現了對”hello,world”進行MD5 處理的功能，可以作為調用MD5 函數接口的參考。#include “md5.h”int main( int argc,char *argv)md5_state md;unsigned char *in=”hello, world!”,out16;md5_init(&md);md5_process(&md,in,strlen(in);md5_done(&md,out);printf(“%s