C/C++ MD5算法的實現(xiàn)代碼

來源：本站原創(chuàng)|時間：2020-01-10|欄目：C語言|點擊：次

在逆向程序的時候，經(jīng)常會碰到加密的算法的問題，前面分析UC的逆向工程師的面試題2的時候，發(fā)現(xiàn)使用了MD5的加密算法（MD5算法是自己實現(xiàn)的，不是使用的算法庫函數(shù)）。尤其是在逆向分析網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的時候，一般的程序使用的加密算法都是使用的庫函數(shù)提供的算法，有些程序使用的算法是自己實現(xiàn)的；相對來說使用函數(shù)庫提供的加密函數(shù)的算法相對來說比較好識別，因為有算法常見函數(shù)在；但是如果不是使用的函數(shù)庫提供的加密的函數(shù)而是自己去實現(xiàn)某些算法話，識別起來有一定的難度，這就需要你對函數(shù)的加密原理以及流程還算法的特征比較熟悉才能很快識別出來。下面就將網(wǎng)上有關(guān)MD5算法一些知識整理一下，方面自己查閱。

md5簡介

消息摘要算法第五版（英語：Message-Digest Algorithm 5，縮寫為MD5），是當前計算機領(lǐng)域用于確保信息傳輸完整一致而廣泛使用的散列算法之一（又譯哈希算法、摘要算法等），主流編程語言普遍已有MD5的實現(xiàn)。將數(shù)據(jù) （如一段文字）運算變?yōu)榱硪还潭ㄩL度值，是散列算法的基礎(chǔ)原理，MD5的前身有MD2、MD3和MD4。MD5由MD4、MD3、MD2改進而來，主要增強算法復(fù)雜度和不可逆性。目前，MD5算法因其普遍、穩(wěn)定、快速的特點，仍廣泛應(yīng)用于普通數(shù)據(jù)的錯誤檢查領(lǐng)域。例如在一些BitTorrent下載中，軟件將通過計算MD5檢驗下載到的文件片段的完整性。MD5已經(jīng)廣泛使用在為文件傳輸提供一定的可靠性方面。例如，服務(wù)器預(yù)先提供一個MD5校驗和，用戶下載完文件以后，用MD5算法計算下載文件的MD5校驗和，然后通過檢查這兩個校驗和是否一致，就能判斷下載的文件是否出錯。MD5是輸入不定長度信息，輸出固定長度128-bits的算法。經(jīng)過程序流程，生成四個32位數(shù)據(jù)，最后聯(lián)合起來成為一個 128-bits散列。基本方式為，求余、取余、調(diào)整長度、與鏈接變量進行循環(huán)運算。得出結(jié)果。

md5算法描述

假設(shè)輸入信息(input message)的長度為b(bit)，我們想要產(chǎn)生它的報文摘要，在此處b為任意的非負整數(shù)：b也可能為0，也不一定為8的整數(shù)倍，且可能是任意大的長度。設(shè)該信息的比特流表示如下： M[0] M[1] M[2] ... M[b-1] 計算此信息的報文摘要需要如下5步：

1.補位

信息計算前先要進行位補位，設(shè)補位后信息的長度為LEN(bit)，則LEN%512 = 448(bit)，即數(shù)據(jù)擴展至 K * 512 + 448(bit)。即K * 64+56(byte)，K為整數(shù)。補位操作始終要執(zhí)行，即使補位前信息的長度對512求余的結(jié)果是448。具體補位操作：補一個1，然后補0至滿足上述要求?？偣沧钌僖a1bit，最多補512bit。

2.尾部加上信息長度

將輸入信息的原始長度b(bit)表示成一個64-bit的數(shù)字，把它添加到上一步的結(jié)果后面(在32位的機器上，這64位將用2個字來表示并且低位在前)。當遇到b大于2^64這種極少的情況時，b的高位被截去，僅使用b的低64位。經(jīng)過上面兩步，數(shù)據(jù)就被填補成長度為512(bit)的倍數(shù)。也就是說，此時的數(shù)據(jù)長度是16個字(32byte)的整數(shù)倍。此時的數(shù)據(jù)表示為： M[0 ... N-1] 其中的N是16的倍數(shù)。

3.初始化緩存區(qū)

用一個四個字的緩沖器(A，B，C，D)來計算報文摘要，A,B,C,D分別是32位的寄存器，初始化使用的是十六進制表示的數(shù)字，注意低字節(jié)在前： word A: 01 23 45 67 word B: 89 ab cd ef word C: fe dc ba 98 word D: 76 54 32 10

4.轉(zhuǎn)換

首先定義4個輔助函數(shù)，每個函數(shù)的輸入是三個32位的字，輸出是一個32位的字： F(X,Y,Z) = XY v not(X) Z G(X,Y,Z) = XZ v Y not(Z) H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z I(X,Y,Z) = Y xor (X v not(Z))

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)

這四輪（64步）是：

第一輪

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）

第二輪

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)

第三輪

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）

第四輪

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）

下面是MD5算法的具體的實現(xiàn)

MD5算法的頭文件Md5.h：

#ifndef MD5_H  
#define MD5_H  
 
typedef struct 
{ 
  unsigned int count[2]; 
  unsigned int state[4]; 
  unsigned char buffer[64]; 
}MD5_CTX; 
 
 
#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 << n) | (x >> (32-n)))  
 
#define FF(a,b,c,d,x,s,ac) { \ 
a += F(b, c, d) + x + ac; \ 
a = ROTATE_LEFT(a, s); \ 
a += b; \ 
} 
 
#define GG(a,b,c,d,x,s,ac) { \ 
  a += G(b, c, d) + x + ac; \ 
  a = ROTATE_LEFT(a, s); \ 
  a += b; \ 
} 
 
#define HH(a,b,c,d,x,s,ac) { \ 
  a += H(b, c, d) + x + ac; \ 
  a = ROTATE_LEFT(a, s); \ 
  a += b; \ 
} 
#define II(a,b,c,d,x,s,ac) { \ 
  a += I(b, c, d) + x + ac; \ 
  a = ROTATE_LEFT(a, s); \ 
  a += b; \ 
} 
 
 
void MD5Init(MD5_CTX *context); 
void MD5Update(MD5_CTX *context, unsigned char *input, unsigned int inputlen); 
void MD5Final(MD5_CTX *context, unsigned char digest[16]); 
void MD5Transform(unsigned int state[4], unsigned char block[64]); 
void MD5Encode(unsigned char *output, unsigned int *input, unsigned int len); 
void MD5Decode(unsigned int *output, unsigned char *input, unsigned int len); 
 
#endif

MD5算法的實現(xiàn)文件Md5.cpp：

unsigned char PADDING[] = {  
  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, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }; 
 
//在逆向代碼的時候，需要關(guān)注下面的特征值 
void MD5Init(MD5_CTX *context) 
{ 
  context->count[0] = 0; 
  context->count[1] = 0; 
  context->state[0] = 0x67452301; 
  context->state[1] = 0xEFCDAB89; 
  context->state[2] = 0x98BADCFE; 
  context->state[3] = 0x10325476; 
} 
 
void MD5Update(MD5_CTX *context, unsigned char *input, unsigned int inputlen) 
{ 
  unsigned int i = 0, index = 0, partlen = 0; 
  index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F; 
  partlen = 64 - index; 
  context->count[0] += inputlen << 3; 
  if (context->count[0] < (inputlen << 3)) 
    context->count[1]++; 
  context->count[1] += inputlen >> 29; 
 
  if (inputlen >= partlen) 
  { 
    memcpy(&context->buffer[index], input, partlen); 
    MD5Transform(context->state, context->buffer); 
    for (i = partlen; i + 64 <= inputlen; i += 64) 
      MD5Transform(context->state, &input[i]); 
    index = 0; 
  } 
  else 
  { 
    i = 0; 
  } 
  memcpy(&context->buffer[index], &input[i], inputlen - i); 
} 
 
void MD5Final(MD5_CTX *context, unsigned char digest[16]) 
{ 
  unsigned int index = 0, padlen = 0; 
  unsigned char bits[8]; 
  index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F; 
  padlen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index); 
  MD5Encode(bits, context->count, 8); 
  MD5Update(context, PADDING, padlen); 
  MD5Update(context, bits, 8); 
  MD5Encode(digest, context->state, 16); 
} 
 
void MD5Encode(unsigned char *output, unsigned int *input, unsigned int len) 
{ 
  unsigned int i = 0, j = 0; 
  while (j < len) 
  { 
    output[j] = input[i] & 0xFF; 
    output[j + 1] = (input[i] >> 8) & 0xFF; 
    output[j + 2] = (input[i] >> 16) & 0xFF; 
    output[j + 3] = (input[i] >> 24) & 0xFF; 
    i++; 
    j += 4; 
  } 
} 
 
void MD5Decode(unsigned int *output, unsigned char *input, unsigned int len) 
{ 
  unsigned int i = 0, j = 0; 
  while (j < len) 
  { 
    output[i] = (input[j]) | 
      (input[j + 1] << 8) | 
      (input[j + 2] << 16) | 
      (input[j + 3] << 24); 
    i++; 
    j += 4; 
  } 
} 
 
void MD5Transform(unsigned int state[4], unsigned char block[64]) 
{ 
  unsigned int a = state[0]; 
  unsigned int b = state[1]; 
  unsigned int c = state[2]; 
  unsigned int d = state[3]; 
  unsigned int x[64]; 
 
  MD5Decode(x, block, 64); 
  FF(a, b, c, d, x[0], 7, 0xd76aa478); 
  FF(d, a, b, c, x[1], 12, 0xe8c7b756); 
  FF(c, d, a, b, x[2], 17, 0x242070db); 
  FF(b, c, d, a, x[3], 22, 0xc1bdceee); 
  FF(a, b, c, d, x[4], 7, 0xf57c0faf); 
  FF(d, a, b, c, x[5], 12, 0x4787c62a); 
  FF(c, d, a, b, x[6], 17, 0xa8304613); 
  FF(b, c, d, a, x[7], 22, 0xfd469501); 
  FF(a, b, c, d, x[8], 7, 0x698098d8); 
  FF(d, a, b, c, x[9], 12, 0x8b44f7af); 
  FF(c, d, a, b, x[10], 17, 0xffff5bb1); 
  FF(b, c, d, a, x[11], 22, 0x895cd7be); 
  FF(a, b, c, d, x[12], 7, 0x6b901122); 
  FF(d, a, b, c, x[13], 12, 0xfd987193); 
  FF(c, d, a, b, x[14], 17, 0xa679438e); 
  FF(b, c, d, a, x[15], 22, 0x49b40821); 
 
 
  GG(a, b, c, d, x[1], 5, 0xf61e2562); 
  GG(d, a, b, c, x[6], 9, 0xc040b340); 
  GG(c, d, a, b, x[11], 14, 0x265e5a51); 
  GG(b, c, d, a, x[0], 20, 0xe9b6c7aa); 
  GG(a, b, c, d, x[5], 5, 0xd62f105d); 
  GG(d, a, b, c, x[10], 9, 0x2441453); 
  GG(c, d, a, b, x[15], 14, 0xd8a1e681); 
  GG(b, c, d, a, x[4], 20, 0xe7d3fbc8); 
  GG(a, b, c, d, x[9], 5, 0x21e1cde6); 
  GG(d, a, b, c, x[14], 9, 0xc33707d6); 
  GG(c, d, a, b, x[3], 14, 0xf4d50d87); 
  GG(b, c, d, a, x[8], 20, 0x455a14ed); 
  GG(a, b, c, d, x[13], 5, 0xa9e3e905); 
  GG(d, a, b, c, x[2], 9, 0xfcefa3f8); 
  GG(c, d, a, b, x[7], 14, 0x676f02d9); 
  GG(b, c, d, a, x[12], 20, 0x8d2a4c8a); 
 
 
  HH(a, b, c, d, x[5], 4, 0xfffa3942); 
  HH(d, a, b, c, x[8], 11, 0x8771f681); 
  HH(c, d, a, b, x[11], 16, 0x6d9d6122); 
  HH(b, c, d, a, x[14], 23, 0xfde5380c); 
  HH(a, b, c, d, x[1], 4, 0xa4beea44); 
  HH(d, a, b, c, x[4], 11, 0x4bdecfa9); 
  HH(c, d, a, b, x[7], 16, 0xf6bb4b60); 
  HH(b, c, d, a, x[10], 23, 0xbebfbc70); 
  HH(a, b, c, d, x[13], 4, 0x289b7ec6); 
  HH(d, a, b, c, x[0], 11, 0xeaa127fa); 
  HH(c, d, a, b, x[3], 16, 0xd4ef3085); 
  HH(b, c, d, a, x[6], 23, 0x4881d05); 
  HH(a, b, c, d, x[9], 4, 0xd9d4d039); 
  HH(d, a, b, c, x[12], 11, 0xe6db99e5); 
  HH(c, d, a, b, x[15], 16, 0x1fa27cf8); 
  HH(b, c, d, a, x[2], 23, 0xc4ac5665); 
 
 
  II(a, b, c, d, x[0], 6, 0xf4292244); 
  II(d, a, b, c, x[7], 10, 0x432aff97); 
  II(c, d, a, b, x[14], 15, 0xab9423a7); 
  II(b, c, d, a, x[5], 21, 0xfc93a039); 
  II(a, b, c, d, x[12], 6, 0x655b59c3); 
  II(d, a, b, c, x[3], 10, 0x8f0ccc92); 
  II(c, d, a, b, x[10], 15, 0xffeff47d); 
  II(b, c, d, a, x[1], 21, 0x85845dd1); 
  II(a, b, c, d, x[8], 6, 0x6fa87e4f); 
  II(d, a, b, c, x[15], 10, 0xfe2ce6e0); 
  II(c, d, a, b, x[6], 15, 0xa3014314); 
  II(b, c, d, a, x[13], 21, 0x4e0811a1); 
  II(a, b, c, d, x[4], 6, 0xf7537e82); 
  II(d, a, b, c, x[11], 10, 0xbd3af235); 
  II(c, d, a, b, x[2], 15, 0x2ad7d2bb); 
  II(b, c, d, a, x[9], 21, 0xeb86d391); 
  state[0] += a; 
  state[1] += b; 
  state[2] += c; 
  state[3] += d; 
}

MD5算法的調(diào)用測試：

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) 
{ 
 
  int i; 
  unsigned char encrypt[] = "admin";//21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3  
  unsigned char decrypt[16]; 
 
  MD5_CTX md5; 
 
  MD5Init(&md5); 
  MD5Update(&md5, encrypt, strlen((char *)encrypt)); 
  MD5Final(&md5, decrypt); 
 
  //Md5加密后的32位結(jié)果 
  printf("加密前:%s\n加密后16位:", encrypt); 
  for (i = 4; i<12; i++) 
  { 
    printf("%02x", decrypt[i]);  
  } 
 
  //Md5加密后的32位結(jié)果 
  printf("\n加密前:%s\n加密后32位:", encrypt); 
  for (i = 0; i<16; i++) 
  { 
    printf("%02x", decrypt[i]);  
  } 
 
  getchar(); 
 
  return 0; 
}

上面的代碼工程的下載地址：Md5Demo201707.zip

破解MD5加密的網(wǎng)址：http://www.cmd5.com/

感謝鏈接：
http://blog.sina.com.cn/s/blog_693de6100101kcu6.html

https://github.com/JieweiWei/md5

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