md5的特点以及加密原理
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了md5的特点以及加密原理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
MD5的特点及加密原理
简介
MD5是计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，是计算机广泛使用的哈希算法之一。
固定长度 128 位 （16字节）
通常我们按照每4位的字面值来输出它。是一个长度为32位的字符串
特点
1.长度固定
无论输入多少字节的信息，输出的字节总是16字节
2.结果不可逆
从结果无法反推原始数据，因为无论输入的信息是多少字节，输出总是16字节
3.高度离散性
输出的16个字节数据，没有任何规律可言。假如两次的输入只改变一个位，输出的结果也完全不同
4.抗碰撞性
两个不同的数据，想产生的MD5一致，是十分困难的。
适用场景
1.用户密码保护
在数据库记录密码时，并不记录密码本身，而是记录密码经过MD5加密后所产生的结果。当用户输入密码时，只需要把输入的密码再进行MD5校验，再与数据库中的结果进行对比就可以了。
这样的好处是，即便数据库被盗，也无法通过结果反推出密码是什么
2.文件传输完整性校验
当在网络中传输文件时，可能会导致文件数据丢失，或者被篡改，这个时候，在传输文件之前，往往先把文件经过MD5加密之后的结果传输过去，再传输文件，当文件传输过去后，再进行MD5加密，把两次的MD5结果进行对比，来判断文件是否完整，以及是否被篡改。
3.数字签名
当发布程序时，可以同时发布该程序的MD5，这样在别人下载之后，只需要再经过MD5加密一遍，只需要判断自己下载程序的MD5与发布商的发布的MD5是否相同，从而可以判断程序是否被植入木马。
4.云盘秒传
有的时候我们在云盘上上传一个很大文件，它几乎很快就传上去了，其实它并不是把文件传上去，它是先计算一下文件的MD5，并且在数据库中查找一个，看看有没有该MD5，如果有的话则直接使用该文件，从而实现文件妙传。
加密原理
一.
1.对输入的内容进行补位使其长度变成 N * 512 +448 （即长度对512取余之后 余数为448）
补齐的方法为，先补一个1，再补多个0
例：原数据为 01000101000
补位后数据为 01000101000100000…
使总长度除于512的余数为448
假如原始的长度满足除于512的余数为448，那么还需要补512位，使长度变为（N+1）*512 +448
2.再往后补64位
这64位记录了原始数据的长度，至此，数据的总长度变成了512的整数倍 即 N * 64 字节大小
二. 使用标准幻数进行计算
准备了四个标准幻数，每一个幻数都是4字节，即总共16个字节
A 01234567
B 89ABCDEF
C FEDCBA98
D 76543210
这四个标准幻数，就是用来循环计算初始值用的，最终的结果，也是这四个幻数，经过多轮哈希运算之后得到的结果
程序中使用的是小端字节，所以在程序中它实际是这样的
A 0X67452301
B EFCDAB89
C 0X98BADCFE
D 0X10325476
原始数据为 N * 64个字节大小
我们每次只计算其中一份，也就是每次只计算64字节
而 64 字节又被分为了16小份，也就是每份4字节
我们定义了四个函数
FF（A,B,C,D,X,S,AC）
GG (A,B,C,D,X,S,AC)
HH (A,B,C,D,X,S,AC)
A,B,C,D就是这四个幻数
X则是这每一小份的四字节数
S，AC是一些固定常数
这些函数的的作用就是通过一些运算改变了第一个参数的值
这四个幻数按照下面顺序执行了16次
讲四个幻数按照不同的顺序依次进行计算，同时把每份数据按照数据输入
当处理完这4字节数据后，把得到的四个新标准幻数与原来的幻数相加，得到新的标准幻数，作为下一个四字节数据的起始幻数。
处理完64个字节后，得到一个新的标准幻数，再把这个新的标准幻数，作为第二轮64字节的标准幻数输入。
当处理完所以的数据后，最终的四个标准幻数，按照顺序以16进制显示出来，就是最终的MD5结果
如
A 0xbfcbf9ce
B 0xc4105a80
C 0x02599277
D 0x5ce99ee2
最终结果 cef9cbbf805a10c477925902e29ee95c
MD5加密算法原理(含代码)以及SHA算法相关信息
转载：
http://blog.csdn.net/forgotaboutgirl/article/details/7258109
java代码部分 亲测通过。
这里 就 只贴一下代码吧 。
动作只有 或与非，异或，位移 5个操作，但是组合得很复杂。
四个线性函数(&是与,|是或,~是非,^是异或)
<<<s表示循环左移s位
package com.md5Impl;
public class MD5 {
static final String hexs[] = {"0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "A", "B", "C", "D", "E", "F"};
//下面这些S11-S44实际上是一个4*4的矩阵，在四轮循环运算中用到
static final int S11 = 7;
static final int S12 = 12;
static final int S13 = 17;
static final int S14 = 22;
static final int S21 = 5;
static final int S22 = 9;
static final int S23 = 14;
static final int S24 = 20;
static final int S31 = 4;
static final int S32 = 11;
static final int S33 = 16;
static final int S34 = 23;
static final int S41 = 6;
static final int S42 = 10;
static final int S43 = 15;
static final int S44 = 21;
//标准的幻数
private static final long A = 0x67452301L;
private static final long B = 0xefcdab89L;
private static final long C = 0x98badcfeL;
private static final long D = 0x10325476L;
//java不支持无符号的基本数据（unsigned）
private long[] result = {A, B, C, D};//存储hash结果，共4×32=128位，初始化值为（幻数的级联）
public static void main(String[] args) {
MD5 md = new MD5();
// System.out.println("md5(abc)=" + md.digest("abc"));
System.out.println("md5(abc)=" + md.digest("qwe"));
}
/**
* 从inputBytes的index开始取512位，作为新的分组
* 将每一个512位的分组再细分成16个小组，每个小组64位（8个字节）
*
* @param inputBytes
* @param index
* @return
*/
private static long[] divGroup(byte[] inputBytes, int index) {
long[] temp = new long[16];
for (int i = 0; i < 16; i++) {
temp[i] = b2iu(inputBytes[4 * i + index]) |
(b2iu(inputBytes[4 * i + 1 + index])) << 8 |
(b2iu(inputBytes[4 * i + 2 + index])) << 16 |
(b2iu(inputBytes[4 * i + 3 + index])) << 24;
}
return temp;
}
/**
* 这时不存在符号位（符号位存储不再是代表正负），所以需要处理一下
*
* @param b
* @return
*/
public static long b2iu(byte b) {
return b < 0 ? b & 0x7F + 128 : b;
}
/**
* 下面是处理要用到的线性函数
*/
private static long F(long x, long y, long z) {
return (x & y) | ((~x) & z);
}
private static long G(long x, long y, long z) {
return (x & z) | (y & (~z));
}
private static long H(long x, long y, long z) {
return x ^ y ^ z;
}
private static long I(long x, long y, long z) {
return y ^ (x | (~z));
}
private static long FF(long a, long b, long c, long d, long x, long s,
long ac) {
a += (F(b, c, d) & 0xFFFFFFFFL) + x + ac;
a = ((a & 0xFFFFFFFFL) << s) | ((a & 0xFFFFFFFFL) >>> (32 - s));
a += b;
return (a & 0xFFFFFFFFL);
}
private static long GG(long a, long b, long c, long d, long x, long s,
long ac) {
a += (G(b, c, d) & 0xFFFFFFFFL) + x + ac;
a = ((a & 0xFFFFFFFFL) << s) | ((a & 0xFFFFFFFFL) >>> (32 - s));
a += b;
return (a & 0xFFFFFFFFL);
}
private static long HH(long a, long b, long c, long d, long x, long s,
long ac) {
a += (H(b, c, d) & 0xFFFFFFFFL) + x + ac;
a = ((a & 0xFFFFFFFFL) << s) | ((a & 0xFFFFFFFFL) >>> (32 - s));
a += b;
return (a & 0xFFFFFFFFL);
}
private static long II(long a, long b, long c, long d, long x, long s,
long ac) {
a += (I(b, c, d) & 0xFFFFFFFFL) + x + ac;
a = ((a & 0xFFFFFFFFL) << s) | ((a & 0xFFFFFFFFL) >>> (32 - s));
a += b;
return (a & 0xFFFFFFFFL);
}
private String digest(String inputStr) {
byte[] inputBytes = inputStr.getBytes();
int byteLen = inputBytes.length;//长度（字节）
int groupCount = 0;//完整分组的个数
groupCount = byteLen / 64;//每组512位（64字节）
long[] groups = null;//每个小组(64字节)再细分后的16个小组(4字节)
//处理每一个完整的分组
for (int step = 0; step < groupCount; step++) {
groups = divGroup(inputBytes, step * 64);
trans(groups);//处理分组，核心算法
}
//处理完整分组后的尾巴
int rest = byteLen % 64;//512位分组后的余数
byte[] tempBytes = new byte[64];
if (rest <= 56) {
for (int i = 0; i < rest; i++)
tempBytes[i] = inputBytes[byteLen - rest + i];
if (rest < 56) {
tempBytes[rest] = (byte) (1 << 7);
for (int i = 1; i < 56 - rest; i++)
tempBytes[rest + i] = 0;
}
long len = (long) (byteLen << 3);
for (int i = 0; i < 8; i++) {
tempBytes[56 + i] = (byte) (len & 0xFFL);
len = len >> 8;
}
groups = divGroup(tempBytes, 0);
trans(groups);//处理分组
} else {
for (int i = 0; i < rest; i++)
tempBytes[i] = inputBytes[byteLen - rest + i];
tempBytes[rest] = (byte) (1 << 7);
for (int i = rest + 1; i < 64; i++)
tempBytes[i] = 0;
groups = divGroup(tempBytes, 0);
trans(groups);//处理分组
for (int i = 0; i < 56; i++)
tempBytes[i] = 0;
long len = (long) (byteLen << 3);
for (int i = 0; i < 8; i++) {
tempBytes[56 + i] = (byte) (len & 0xFFL);
len = len >> 8;
}
groups = divGroup(tempBytes, 0);
trans(groups);//处理分组
}
//将Hash值转换成十六进制的字符串
String resStr = "";
long temp = 0;
for (int i = 0; i < 4; i++) {
for (int j = 0; j < 4; j++) {
temp = result[i] & 0x0FL;
String a = hexs[(int) (temp)];
result[i] = result[i] >> 4;
temp = result[i] & 0x0FL;
resStr += hexs[(int) (temp)] + a;
result[i] = result[i] >> 4;
}
}
return resStr;
}
/**
* 主要的操作，四轮循环
*
* @param groups[]--每一个分组512位（64字节）
*/
private void trans(long[] groups) {
long a = result[0], b = result[1], c = result[2], d = result[3];
/*第一轮*/
a = FF(a, b, c, d, groups[0], S11, 0xd76aa478L); /* 1 */
d = FF(d, a, b, c, groups[1], S12, 0xe8c7b756L); /* 2 */
c = FF(c, d, a, b, groups[2], S13, 0x242070dbL); /* 3 */
b = FF(b, c, d, a, groups[3], S14, 0xc1bdceeeL); /* 4 */
a = FF(a, b, c, d, groups[4], S11, 0xf57c0fafL); /* 5 */
d = FF(d, a, b, c, groups[5], S12, 0x4787c62aL); /* 6 */
c = FF(c, d, a, b, groups[6], S13, 0xa8304613L); /* 7 */
b = FF(b, c, d, a, groups[7], S14, 0xfd469501L); /* 8 */
a = FF(a, b, c, d, groups[8], S11, 0x698098d8L); /* 9 */
d = FF(d, a, b, c, groups[9], S12, 0x8b44f7afL); /* 10 */
c = FF(c, d, a, b, groups[10], S13, 0xffff5bb1L); /* 11 */
b = FF(b, c, d, a, groups[11], S14, 0x895cd7beL); /* 12 */
a = FF(a, b, c, d, groups[12], S11, 0x6b901122L); /* 13 */
d = FF(d, a, b, c, groups[13], S12, 0xfd987193L); /* 14 */
c = FF(c, d, a, b, groups[14], S13, 0xa679438eL); /* 15 */
b = FF(b, c, d, a, groups[15], S14, 0x49b40821L); /* 16 */
/*第二轮*/
a = GG(a, b, c, d, groups[1], S21, 0xf61e2562L); /* 17 */
d = GG(d, a, b, c, groups[6], S22, 0xc040b340L); /* 18 */
c = GG(c, d, a, b, groups[11], S23, 0x265e5a51L); /* 19 */
b = GG(b, c, d, a, groups[0], S24, 0xe9b6c7aaL); /* 20 */
a = GG(a, b, c, d, groups[5], S21, 0xd62f105dL); /* 21 */
d = GG(d, a, b, c, groups[10], S22, 0x2441453L); /* 22 */
c = GG(c, d, a, b, groups[15], S23, 0xd8a1e681L); /* 23 */
b = GG(b, c, d, a, groups[4], S24, 0xe7d3fbc8L); /* 24 */
a = GG(a, b, c, d, groups[9], S21, 0x21e1cde6L); /* 25 */
d = GG(d, a, b, c, groups[14], S22, 0xc33707d6L); /* 26 */
c = GG(c, d, a, b, groups[3], S23, 0xf4d50d87L); /* 27 */
b = GG(b, c, d, a, groups[8], S24, 0x455a14edL); /* 28 */
a = GG(a, b, c, d, groups[13], S21, 0xa9e3e905L); /* 29 */
d = GG(d, a, b, c, groups[2], S22, 0xfcefa3f8L); /* 30 */
c = GG(c, d, a, b, groups[7], S23, 0x676f02d9L); /* 31 */
b = GG(b, c, d, a, groups[12], S24, 0x8d2a4c8aL); /* 32 */
/*第三轮*/
a = HH(a, b, c, d, groups[5], S31, 0xfffa3942L); /* 33 */
d = HH(d, a, b, c, groups[8], S32, 0x8771f681L); /* 34 */
c = HH(c, d, a, b, groups[11], S33, 0x6d9d6122L); /* 35 */
b = HH(b, c, d, a, groups[14], S34, 0xfde5380cL); /* 36 */
a = HH(a, b, c, d, groups[1], S31, 0xa4beea44L); /* 37 */
d = HH(d, a, b, c, groups[4], S32, 0x4bdecfa9L); /* 38 */
c = HH(c, d, a, b, groups[7], S33, 0xf6bb4b60L); /* 39 */
b = HH(b, c, d, a, groups[10], S34, 0xbebfbc70L); /* 40 */
a = HH(a, b, c, d, groups[13], S31, 0x289b7ec6L); /* 41 */
d = HH(d, a, b, c, groups[0], S32, 0xeaa127faL); /* 42 */
c = HH(c, d, a, b, groups[3], S33, 0xd4ef3085L); /* 43 */
b = HH(b, c, d, a, groups[6], S34, 0x4881d05L); /* 44 */
a = HH(a, b, c, d, groups[9], S31, 0xd9d4d039L); /* 45 */
d = HH(d, a, b, c, groups[12], S32, 0xe6db99e5L); /* 46 */
c = HH(c, d, a, b, groups[15], S33, 0x1fa27cf8L); /* 47 */
b = HH(b, c, d, a, groups[2], S34, 0xc4ac5665L); /* 48 */
/*第四轮*/
a = II(a, b, c, d, groups[0], S41, 0xf4292244L); /* 49 */
d = II(d, a, b, c, groups[7], S42, 0x432aff97L); /* 50 */
c = II(c, d, a, b, groups[14], S43, 0xab9423a7L); /* 51 */
b = II(b, c, d, a, groups[5], S44, 0xfc93a039L); /* 52 */
a = II(a, b, c, d, groups[12], S41, 0x655b59c3L); /* 53 */
d = II(d, a, b, c, groups[3], S42, 0x8f0ccc92L); /* 54 */
c = II(c, d, a, b, groups[10], S43, 0xffeff47dL); /* 55 */
b = II(b, c, d, a, groups[1], S44, 0x85845dd1L); /* 56 */
a = II(a, b, c, d, groups[8], S41, 0x6fa87e4fL); /* 57 */
d = II(d, a, b, c, groups[15], S42, 0xfe2ce6e0L); /* 58 */
c = II(c, d, a, b, groups[6], S43, 0xa3014314L); /* 59 */
b = II(b, c, d, a, groups[13], S44, 0x4e0811a1L); /* 60 */
a = II(a, b, c, d, groups[4], S41, 0xf7537e82L); /* 61 */
d = II(d, a, b, c, groups[11], S42, 0xbd3af235L); /* 62 */
c = II(c, d, a, b, groups[2], S43, 0x2ad7d2bbL); /* 63 */
b = II(b, c, d, a, groups[9], S44, 0xeb86d391L); /* 64 */
/*加入到之前计算的结果当中*/
result[0] += a;
result[1] += b;
result[2] += c;
result[3] += d;
result[0] = result[0] & 0xFFFFFFFFL;
result[1] = result[1] & 0xFFFFFFFFL;
result[2] = result[2] & 0xFFFFFFFFL;
result[3] = result[3] & 0xFFFFFFFFL;
}
}
至于SHA-1算法，看了这两篇文章，就不想再研究了：
http://www.cnblogs.com/dacainiao/p/5554811.html
http://www.freebuf.com/news/topnews/44288.html
以上是关于md5的特点以及加密原理的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章