MD5

MD5

概がい述じゅつ
设计者しゃ	罗纳德とく·李り维斯特とく
首くび次じ发布	1992年ねん4月がつ
系列けいれつ	MD2、MD4、MD5、MD6
密みつ码细节
摘要てきよう长度	128位い元もと
分ぶん组长度ど	512位い元もと
结构	Merkle–Damgård construction
重じゅう复回数すう	4

MD5訊息摘要てきよう演算えんざん法ほう（英語えいご：MD5 Message-Digest Algorithm），一種被廣泛使用的密みつ碼雜湊みなと函數かんすう，可か以產生出おいで一いち個こ128位い元もと（16個こ字じ元もと(BYTES)）的てき散ち列れつ值（hash value），用よう于确保信やすのぶ息いき传输完かん整せい一致いっち。MD5由美ゆみ國こく密みつ碼學家か罗纳德とく·李り维斯特とく（Ronald Linn Rivest）設計せっけい，於1992年ねん公開こうかい，用よう以取代だいMD4演算えんざん法ほう。這套演算えんざん法的ほうてき程ほど序じょ在ざい RFC 1321 中ちゅう被ひ加か以規範きはん。

将はた数かず据すえ（如一いち段だん文字もじ）运算变为另一固定こてい长度值，是ぜ雜ざつ湊みなと算法さんぽう的てき基もと础原理げんり。

1996年ねん後ご被ひ證あかし實存じつぞん在ざい弱點じゃくてん，可か以被加か以破やぶ解かい，對たい於需要じゅよう高度こうど安全あんぜん性せい的てき資料しりょう，專せん家か一般建議改用其他演算法，如SHA-2。2004年ねん，證あかし實じつMD5演算えんざん法ほう無法むほう防止ぼうし碰撞攻おさむ击，因いん此不適用てきよう於安全あんぜん性せい認證にんしょう，如SSL公開こうかい金きん鑰認證にんしょう或ある是ぜ數すう位い簽章等とう用途ようと。

历史与あずか密みつ码学

1992年ねん8月がつ，罗纳德とく·李り维斯特とく向むこう互联网工程ほど任にん务组（IETF）提ひさげ交了一份重要文件，描述了りょう这种算法さんぽう的てき原理げんり。由よし于这种算法的ほうてき公こう开性和わ安全あんぜん性せい，在ざい90年代ねんだい被ひ广泛使用しよう在ざい各かく种程序じょ语言中ちゅう，用よう以確保かくほ资料傳でん遞無誤あやま等ひとし。

MD5由よしMD4、MD3、MD2改あらため进而来らい，主要しゅよう增强ぞうきょう算法さんぽう复杂度ど和わ不可ふか逆ぎゃく性せい。

应用

MD5曾被用よう於檔案あん校こう驗けん、SSL/TLS、IPsec、SSH，但ただしMD5早はや已やめ被ひ發現はつげん有明ありあけ顯あらわ的てき缺陷けっかん。

算法さんぽう

Figure 1. 一いち个MD5运算— 由よし类似的てき64次じ循环构成，分ふん成なり4组16次じ。F 一个非线性函数；一いち个函数すう运算一いち次じ。M_i 表示ひょうじ一いち个 32-bits 的てき输入数すう据すえ，K_i 表示ひょうじ一いち个 32-bits 常数じょうすう，用よう来らい完成かんせい每次まいじ不同ふどう的てき计算。

MD5是ぜ輸入ゆにゅう不定ふてい長ちょう度ど信しんじ息いき，輸出ゆしゅつ固定こてい長ちょう度ど128-bits的てき演算えんざん法ほう。经过程ほど序じょ流りゅう程ほど，生成せいせい四よん个32位い数すう据すえ，最さい后きさき联合起おこり来らい成なり为一个128-bits散ち列れつ。基本きほん方式ほうしき为，求もとめ餘あまり、取と餘よ、调整长度、与あずか链接变量进行循环运算。得とく出で结果。

$F(X,Y,Z)=(X\wedge {Y})\vee (\neg {X}\wedge {Z})$

$G(X,Y,Z)=(X\wedge {Z})\vee (Y\wedge \neg {Z})$

$H(X,Y,Z)=X\oplus Y\oplus Z$

$I(X,Y,Z)=Y\oplus (X\vee \neg {Z})$

$\oplus ,\wedge ,\vee ,\neg$ 是これ XOR, AND, OR , NOT 的てき符号ふごう。

伪代码

//Note: All variables are unsigned 32 bits and wrap modulo 2^32 when calculating
var int[64] r, k

//r specifies the per-round shift amounts
r[ 0..15]：= {7, 12, 17, 22,  7, 12, 17, 22,  7, 12, 17, 22,  7, 12, 17, 22} 
r[16..31]：= {5,  9, 14, 20,  5,  9, 14, 20,  5,  9, 14, 20,  5,  9, 14, 20}
r[32..47]：= {4, 11, 16, 23,  4, 11, 16, 23,  4, 11, 16, 23,  4, 11, 16, 23}
r[48..63]：= {6, 10, 15, 21,  6, 10, 15, 21,  6, 10, 15, 21,  6, 10, 15, 21}

//Use binary integer part of the sines of integers as constants:
for i from 0 to 63
    k[i] := floor(abs(sin(i + 1)) × 2^32)

//Initialize variables:
var int h0 := 0x67452301
var int h1 := 0xEFCDAB89
var int h2 := 0x98BADCFE
var int h3 := 0x10325476

//Pre-processing:
append "1" bit to message
append "0" bits until message length in bits ≡ 448 (mod 512)
append bit length of message as 64-bit little-endian integer to message

//Process the message in successive 512-bit chunks:
for each 512-bit chunk of message
    break chunk into sixteen 32-bit little-endian words w[i], 0 ≤ i ≤ 15

    //Initialize hash value for this chunk:
    var int a := h0
    var int b := h1
    var int c := h2
    var int d := h3

    //Main loop:
    for i from 0 to 63
        if 0 ≤ i ≤ 15 then
            f := (b and c) or ((not b) and d)
            g := i
        else if 16 ≤ i ≤ 31
            f := (d and b) or ((not d) and c)
            g := (5×i + 1) mod 16
        else if 32 ≤ i ≤ 47
            f := b xor c xor d
            g := (3×i + 5) mod 16
        else if 48 ≤ i ≤ 63
            f := c xor (b or (not d))
            g := (7×i) mod 16
 
        temp := d
        d := c
        c := b
        b := leftrotate((a + f + k[i] + w[g]),r[i]) + b
        a := temp
    Next i
    //Add this chunk's hash to result so far:
    h0 := h0 + a
    h1 := h1 + b 
    h2 := h2 + c
    h3 := h3 + d
End ForEach
var int digest := h0 append h1 append h2 append h3 //(expressed as little-endian)

MD5散ち列れつ

一般いっぱん128位い的てきMD5散ち列れつ被ひ表示ひょうじ为32位い十じゅう六ろく进制数字すうじ。以下いか是ぜ一いち个43位い长的仅ASCII字母じぼ列れつ的てきMD5散ち列れつ：

MD5("The quick brown fox jumps over the lazy dog")
= 9e107d9d372bb6826bd81d3542a419d6

即そく使つかい在原ありはら文中ぶんちゅう作さく一いち个小变化（比ひ如用c取と代だいd）其散列れつ也会发生巨大きょだい的てき变化：

MD5("The quick brown fox jumps over the lazy cog")
= 1055d3e698d289f2af8663725127bd4b

空文くうぶん的てき散ち列れつ为：

MD5("")
= d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e

缺陷けっかん

2004年ねん的てき國際こくさい密みつ碼討論ろん年會ねんかい（CRYPTO）尾お聲ごえ，王おう小しょう雲くも及其研究けんきゅう同どう事こと展示てんじ了りょう寻找MD5、SHA-0及其他た相關そうかん雜ざつ湊みなと函數かんすう的てき雜ざつ湊みなと衝撞的てき新しん方法ほうほう。所謂いわゆる雜ざつ湊みなと衝撞指ゆび兩個りゃんこ完全かんぜん不同ふどう的てき訊息經けい雜ざつ湊みなと函數かんすう計算けいさん得とく出で完全かんぜん相しょう同どう的てき雜ざつ湊みなと值。根據こんきょ鴿どばと巢す原理げんり，以有長ちょう度ど限げん制せい的てき雜ざつ湊みなと函數かんすう計算けいさん沒ぼつ有ゆう長ちょう度ど限げん制せい的てき訊息是ぜ必然ひつぜん會かい有ゆう衝撞情況じょうきょう出現しゅつげん的てき。在ざい此之前まえ，已やめ有ゆう一些研究者在有约束条件下找到多对哈希冲撞。

2009年ねん，中國科學院ちゅうごくかがくいん的てき謝しゃ濤和馮登國こく仅用了りょう2^20.96的てき碰撞算法さんぽう複雜ふくざつ度ど，破やぶ解かい了りょうMD5的てき碰撞抵抗ていこう，该攻击在普通ふつう计算机上きじょう运行只ただ需要じゅよう数すう秒びょう钟。2011年ねん，RFC 6151 禁止きんしMD5用作ようさく金きむ鑰雜湊みなと訊息鑑別かんべつ碼。

参まいり见

• MD4
• SHA
• AES

参考さんこう文献ぶんけん

• Berson, Thomas A. Differential Cryptanalysis Mod 2³² with Applications to MD5. EUROCRYPT: 71–80. 1992. ISBN 978-3-540-56413-3. 
• Bert den Boer; Antoon Bosselaers. Collisions for the Compression Function of MD5. 1993: 293–304. ISBN 978-3-540-57600-6. 
• Hans Dobbertin, Cryptanalysis of MD5 compress. Announcement on Internet, May 1996 [1] （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）.
• Dobbertin, Hans. The Status of MD5 After a Recent Attack. CryptoBytes. 1996, 2 (2) [2006-07-30]. （原始げんし内容ないよう存そん档于2006-08-13）. 
• Cong, Zijie. 提ひさげ高だか哈希安全あんぜん性せい的てき一いち些错误做法ほう. Clifton Labratory. 2009. 

外部がいぶ链接

• W3C关于MD5的てき建けん议 （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）
• MD5 哈希生成せいせい器き （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）
• MD5在ざい线加密みつ （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）
• MD5免めん费解密みつ （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）
• MD5付づけ费解密みつ （页面存そん档备份，存そん于互联网档案あん馆）