Hash算法MD5 實驗報告

1、精選文檔哈爾濱工程大學(xué)實 驗 報 告 實 驗 名 稱： Hash 算法MD5 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 實 驗 時 間： 2014年6月 成 績： 指 導(dǎo) 教 師： 實驗室名稱： 哈爾濱工程大學(xué)實驗室與資產(chǎn)管理處 制一、實驗名稱 Hash算法2、 實驗?zāi)康?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(rèn)識。3、 實驗環(huán)境（實驗所使用的器件、儀器設(shè)備名稱及規(guī)格） 運行Windows 或Linux 操作系統(tǒng)的PC 機(jī)，具有g(shù)cc(Linux)、VC（Windows）等C 語言編譯環(huán)境。 4、 任務(wù)及其要求（1）利用自己所編的MD5 程序?qū)σ粋€文件進(jìn)行處理，計算它的Has

2、h 值，提交程序代程和運算結(jié)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(shù)字簽名查找驗證非Windows 的系統(tǒng)軟件。_ 5、 實驗設(shè)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(jìn)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(kuò)展至n*512+448，n 為一個正整數(shù)。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(jié)果后面附加一個以64 位二進(jìn)制表示的填充前信息長度

3、。經(jīng)過這兩步的處理，現(xiàn)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(shù)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(shù)參數(shù)，它們的初始值分別為：A=01234567B=89abcdef,C=fedcba98，D=76543210當(dāng)設(shè)置好這個4 個鏈接變量后，就開始進(jìn)入算法的4 輪循環(huán)運算。循環(huán)的次數(shù)是信息中512 位信息分組數(shù)目。首先將上面4 個鏈接變量復(fù)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(jìn)行處理。然后進(jìn)

4、入主循環(huán)，主循環(huán)有4 輪，每輪循環(huán)都很相似。第1 輪進(jìn)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(shù)運算，然后將所得結(jié)果加上第4 個變量，文本的一個子分組和一個常數(shù)。再將所得結(jié)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(jié)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(shù)（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(jìn)

5、行。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(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(shù)據(jù)塊中的第j 個32 位子分組，0j15。常數(shù)Ti可以有如下選擇，在第i 步中，Ti是4294967296*abs(sin(i)的整數(shù)部分（

6、注：4294967296= 232 。），i 的單位是弧度。其中，Ti是32 位的隨機(jī)數(shù)源，它消除了輸入數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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; typ

7、edef struct UINT4 state4; UINT4 count2; 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 1

8、4 #define S24 20 #define S31 4 #define S32 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,

9、0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 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),

10、(d) + (x) + (UINT4)(ac); (a) = ROTATE_LEFT (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); #

11、define II(a, b, c, d, x, s, ac) (a) += I (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

12、= (unsigned char)(inputi 24) & 0xff); inline 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-state

13、0 = 0x67452301; context-state1 = 0xefcdab89; context-state2 = 0x98badcfe; context-state3 = 0x10325476; 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)i

14、nputLen 3) (UINT4)inputLen count1+; context-count1 += (UINT4)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

15、(POINTER)&context-bufferindex, (POINTER)&inputi, inputLen-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

16、)context, 0, sizeof (*context); void MD5Digest(char *pszInput, 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 s

17、zDigest16; char encrypt200; printf(請輸入要計算MD5值的字符串:); gets(encrypt); printf(n加密結(jié)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(guān)MD5 算法的頭文件md5.h 和md5.c，根據(jù)所提供的文件分析MD5 算法的實現(xiàn)過程。下面簡單介紹所用到的結(jié)構(gòu)體變量和函數(shù)。程序中用到的結(jié)構(gòu)體變量如下

18、：typedef struct md5_stateulong64 lengty;ulong32 state4,curlen;unsigned char buf64;md5_state;length 記錄已經(jīng)處理過的位數(shù)，curlen 記錄已經(jīng)處理過的字節(jié)數(shù)，數(shù)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(shù)如下：（1） void md5_init(md5_state *md)函數(shù)名稱：初始化函數(shù)參數(shù)說明：md 指向一個上面所提到的結(jié)構(gòu)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_p

19、rocess(md5_state *md, const unsigned char *buf, unsigned long len)函數(shù)名稱：處理函數(shù)參數(shù)說明：md 指向經(jīng)過初過初始化函數(shù)處理過的一個結(jié)構(gòu)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(shù)對待處理的信息以512 位為單位進(jìn)行壓縮，不足的部分存儲在結(jié)構(gòu)體中的buf中，并且用len 來指示信息的末尾，這樣下次調(diào)用時會接著上一次的結(jié)果進(jìn)行。（3）int md5_done(md5_state *md, unsigned char *Hash)函數(shù)名稱：完成函數(shù)參數(shù)說明：md 指向上面所處理過的結(jié)構(gòu)

20、體。Hash 指向存儲結(jié)果的緩沖區(qū)。這個函數(shù)對未完成的信息先進(jìn)行padding 操作，然后處理，并把最終結(jié)果存在Hash 指向的緩沖區(qū)中。（1） int md5_text(void)函數(shù)名稱：測試函數(shù)這個函數(shù)對上面的3 個函數(shù)進(jìn)行測試。函數(shù)內(nèi)部定義了一組信息和Hash 結(jié)果一一對應(yīng)的數(shù)組。通過調(diào)用上面的3 個函數(shù)，并把結(jié)果和正確結(jié)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?qū)崿F(xiàn)了對”hello,world”進(jìn)行MD5 處理的功能，可以作為調(diào)用MD5 函數(shù)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