MD5算法原理及实现

Posted 2023-03-29

参考技术A 散列函数，也称作哈希函数，消息摘要函数，单向函数或者杂凑函数。散列函数主要用于验证数据的完整性。通过散列函数，可以创建消息的“数字指纹”，消息接收方可以通过校验消息的哈希值来验证消息的完整性，防止消息被篡改。散列函数具有以下特性：

任何消息经过散列函数处理后，都会产生一个唯一的散列值，这个散列值可以用来验证消息的完整性。计算消息散列值的过程被称为“消息摘要”，计算消息散列值的算法被称为消息摘要算法。常使用的消息摘要算法有：MD—消息摘要算法，SHA—安全散列算法，MAC—消息认证码算法。本文主要来了解MD算法。

MD5算法是典型的消息摘要算法，它是由MD4，MD3和MD2算法演变而来。无论是哪一种MD算法，其原理都是接受一个任意长度的消息并产生一个128位的消息摘要。如果把得到的消息摘要转换成十六进制字符串，则会得到一个32字节长度的字符串，我们平常见到的大部分MD数字指纹就是一个长度为32的十六进制字符串。

假设原始消息长度是b（以bit为单位），注意这里b可以是任意长度，并不一定要是8的整数倍。计算该消息MD5值的过程如下：

在计算消息的MD5值之前，首先对原始信息进行填充，这里的信息填充分为两步。
第一步，对原始信息进行填充，填充之后，要求信息的长度对512取余等于448。填充的规则如下：假设原始信息长度为b bit，那么在信息的b+1 bit位填充1，剩余的位填充0，直到信息长度对512取余为448。这里有一点需要注意，如果原始信息长度对512取余正好等于448，这种情况仍然要进行填充，很明显，在这时我们要填充的信息长度是512位，直到信息长度对512取余再次等于448。所以，填充的位数最少为1，最大为512。
第二步，填充信息长度，我们需要把原始信息长度转换成以bit为单位，然后在第一步操作的结果后面填充64bit的数据表示原始信息长度。第一步对原始信息进行填充之后，信息长度对512取余结果为448，这里再填充64bit的长度信息，整个信息恰好可以被512整除。其实从后续过程可以看到，计算MD5时，是将信息分为若干个分组进行处理的，每个信息分组的长度是512bit。

在进行MD5值计算之前，我们先来做一些定义。

下面就是最核心的信息处理过程，计算MD5的过程实际上就是轮流处理每个信息分组的过程。

MD5算法实现如下所示。

这里也和Java提供的标准MD5算法进行了对比，通过测试可以看到该MD5计算的结果和Java标准MD5算法的计算结果是一样的。

MD5( 信息摘要算法)的概念原理及python代码的实现

简述:

message-digest algorithm 5（信息-摘要算法）。经常说的“MD5加密”，就是它→信息-摘要算法。

md5，其实就是一种算法。可以将一个字符串，或文件，或压缩包，执行md5后，就可以生成一个固定长度为128bit的串。这个串，基本上是唯一的。

不可逆性:

每个人都有不同的指纹，看到这个人，可以得出他的指纹等信息，并且唯一对应，但你只看一个指纹，是不可能看到或读到这个人的长相或身份等信息。

特点

1. 压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的。
2. 容易计算：从原数据计算出MD5值很容易。
3. 抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，所得到的MD5值都有很大区别。
4. 强抗碰撞：已知原数据和其MD5值，想找到一个具有相同MD5值的数据（即伪造数据）是非常困难的。

MD5长度

md5的长度，默认为128bit，也就是128个0和1的二进制串。这样表达是很不友好的。所以将二进制转成了16进制，每4个bit表示一个16进制，所以128/4 = 32 换成16进制表示后，为32位了。

为什么网上还有md5是16位的呢？

其实16位的长度，是从32位md5值来的。是将32位md5去掉前八位，去掉后八位得到的。

python代码实现

基本的example:

 1 # -*- coding: utf-8 -*-
 2 # coding=utf-8
 3 import hashlib
 4 
 5 print("example one")
 6 str = "this is a md5 test"
 7 
 8 h1 = hashlib.md5()
 9 
10 h1.update(str.encode(encoding=‘utf-8‘))
11 
12 print("MD5 ency before:" + str)
13 print("MD5 ency after:" + h1.hexdigest())
14 
15 
16 print("example two")
17 str = "this is a md5 testQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQqAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA"
18 
19 h1 = hashlib.md5()
20 
21 h1.update(str.encode(encoding=‘utf-8‘))
22 
23                                                               1,1           Top

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参考文档: https://www.jianshu.com/p/4ba20afacce2