Hash算法MD5 實驗報告材料

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1、word 工程大學 實 驗 報 告 實 驗 名 稱：Hash 算法MD5 班 級： 學 號： 姓 名： 實 驗 時 間： 2014年6月 成 績： 指 導 教 師： 實驗室名稱： 工程大學實驗室與資產(chǎn)管理處 制 一、實驗名稱 Hash算法ＭＤ５ 二、 實驗目的 通過實際編程了解MD5 算法的加密和解密過程，加深對Hash 算法的認識。 三、 實驗環(huán)境〔實驗所使用的器件、儀器設備名稱與規(guī)格〕 運

2、行Windows 或Linux 操作系統(tǒng)的PC 機，具有g(shù)cc(Linux)、VC〔Windows〕等C 語言編譯環(huán)境。 四、 任務與其要求 〔1〕利用自己所編的MD5 程序?qū)σ粋€文件進展處理，計算它的Hash 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。__ 五、 實驗設計〔包括原理圖、真值表、分析與簡化過程、卡諾圖、源代碼等〕 在MD5 算法中，首先需要對信息進展填充，使其字節(jié)長度與4

3、48 模512 同余，即信息的字節(jié)長度擴展至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 位二進制表示的填充前信息長度。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 位被稱作變量的整數(shù)參數(shù)，它們的初始值分別為：A=01234567B=89abcdef,C=fedcba

4、98，D=76543210 當設置好這個4 個變量后，就開始進入算法的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 個變量復制到另外4 個變量中A 到AA，B 到BB，C 到CC，D 到DD，以備后面進展處理。然后進入主循環(huán)，主循環(huán)有4 輪，每輪循環(huán)都很相似。第1 輪進展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

5、個〕。 F〔B,C,D〕=(B∧C)∨__________(?B∧D)(此處需修改) G〔B,C,D〕=(B∧D)∨(C∧?D) H〔B,C,D〕=B⊕C⊕D I 〔B,C,D〕=C⊕(B∨D) 〔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展。 FF〔A,B,C,D,M[j],S,T[i]〕表示A=B+(A+(F(B,C,D)+M[j]+T[i])<<

6、j],S,T[i]〕表示A=B+(A+(H(B,C,D)+M[j]+T[i] )<<

7、 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;

8、 typedef unsigned long int UINT4; typedef struct { UINT4 state[4]; UINT4 count[2]; unsigned char buffer[64]; } MD5_CTX; void MD5Init(MD5_CTX *); void MD5Update(MD5_CTX *, unsigned char *, unsigned int);

9、 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 14 #define S24 20 #define S31 4 #define S

10、32 11 #define S33 16 #define S34 23 #define S41 6 #define S42 10 #define S43 15 #define S44 21 static unsigned char PADDING[64] = { 0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

11、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 }; #define F(x, y, z)

12、 (((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)) |

13、 ((x) >> (32-(n)))) #define FF(a, b, c, d, x, s, ac) { (a) += F ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); (a) += (b); } #define GG(a, b, c, d, x, s, ac) { (a) += G ((

14、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) += (

15、b); } #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

16、len) { unsigned int i, j; for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) { output[j] = (unsigned char)(input[i] & 0xff); output[j+1] = (unsigned char)((input[i] >> 8) & 0xff); output[j+2] = (unsigned char

17、)((input[i] >> 16) & 0xff); output[j+3] = (unsigned char)((input[i] >> 24) & 0xff); } } inline void Decode(UINT4 *output, unsigned char *input, unsigned int len) { unsigned int i, j; for (i = 0, j =

18、 0; j < len; i++, j += 4) output[i] = ((UINT4)input[j]) | (((UINT4)input[j+1]) << 8) | (((UINT4)input[j+2]) << 16) | (((UINT4)input[j+3]) << 24); } inline void MD5Transform (UINT4 state[4], unsigned char block[64])

19、 { UINT4 a = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16]; Decode (x, block, 64); FF (a, b, c, d, x[ 0], S11, 0xd76aa478); /* 1 */ FF (d, a, b, c, x[ 1], S12, 0xe8c7b756); /* 2 */

20、 FF (c, d, a, b, x[ 2], S13, 0x242070db); /* 3 */ FF (b, c, d, a, x[ 3], S14, 0xc1bdceee); /* 4 */ FF (a, b, c, d, x[ 4], S11, 0xf57c0faf); /* 5 */ FF (d, a, b, c, x[ 5], S12, 0x4787c62a); /* 6

21、*/ FF (c, d, a, b, x[ 6], S13, 0xa8304613); /* 7 */ FF (b, c, d, a, x[ 7], S14, 0xfd469501); /* 8 */ FF (a, b, c, d, x[ 8], S11, 0x698098d8); /* 9 */ FF (d, a, b, c, x[ 9], S12, 0x8b44f7af); /

22、* 10 */ FF (c, d, a, b, x[10], S13, 0xffff5bb1); /* 11 */ FF (b, c, d, a, x[11], S14, 0x895cd7be); /* 12 */ FF (a, b, c, d, x[12], S11, 0x6b901122); /* 13 */ FF (d, a, b, c, x[13], S12, 0xfd987193);

23、 /* 14 */ FF (c, d, a, b, x[14], S13, 0xa679438e); /* 15 */ FF (b, c, d, a, x[15], S14, 0x49b40821); /* 16 */ GG (a, b, c, d, x[ 1], S21, 0xf61e2562); /* 17 */ GG (d, a, b, c, x[ 6], S22, 0xc0

24、40b340); /* 18 */ GG (c, d, a, b, x[11], S23, 0x265e5a51); /* 19 */ GG (b, c, d, a, x[ 0], S24, 0xe9b6c7aa); /* 20 */ GG (a, b, c, d, x[ 5], S21, 0xd62f105d); /* 21 */ GG (d, a, b, c, x[10], S22

25、, 0x2441453); /* 22 */ GG (c, d, a, b, x[15], S23, 0xd8a1e681); /* 23 */ GG (b, c, d, a, x[ 4], S24, 0xe7d3fbc8); /* 24 */ GG (a, b, c, d, x[ 9], S21, 0x21e1cde6); /* 25 */ GG (d, a, b, c, x[1

26、4], S22, 0xc33707d6); /* 26 */ GG (c, d, a, b, x[ 3], S23, 0xf4d50d87); /* 27 */ GG (b, c, d, a, x[ 8], S24, 0x455a14ed); /* 28 */ GG (a, b, c, d, x[13], S21, 0xa9e3e905); /* 29 */ GG (d, a, b,

27、c, x[ 2], S22, 0xfcefa3f8); /* 30 */ GG (c, d, a, b, x[ 7], S23, 0x676f02d9); /* 31 */ GG (b, c, d, a, x[12], S24, 0x8d2a4c8a); /* 32 */ HH (a, b, c, d, x[ 5], S31, 0xfffa3942); /* 33 */ HH (d,

28、a, b, c, x[ 8], S32, 0x8771f681); /* 34 */ HH (c, d, a, b, x[11], S33, 0x6d9d6122); /* 35 */ HH (b, c, d, a, x[14], S34, 0xfde5380c); /* 36 */ HH (a, b, c, d, x[ 1], S31, 0xa4beea44); /* 37 */ HH

29、 (d, a, b, c, x[ 4], S32, 0x4bdecfa9); /* 38 */ HH (c, d, a, b, x[ 7], S33, 0xf6bb4b60); /* 39 */ HH (b, c, d, a, x[10], S34, 0xbebfbc70); /* 40 */ HH (a, b, c, d, x[13], S31, 0x289b7ec6); /* 41 */

30、 HH (d, a, b, c, x[ 0], S32, 0xeaa127fa); /* 42 */ HH (c, d, a, b, x[ 3], S33, 0xd4ef3085); /* 43 */ HH (b, c, d, a, x[ 6], S34, 0x4881d05); /* 44 */ HH (a, b, c, d, x[ 9], S31, 0xd9d4d039); /

31、* 45 */ HH (d, a, b, c, x[12], S32, 0xe6db99e5); /* 46 */ HH (c, d, a, b, x[15], S33, 0x1fa27cf8); /* 47 */ HH (b, c, d, a, x[ 2], S34, 0xc4ac5665); /* 48 */ II (a, b, c, d, x[ 0], S41, 0xf42922

32、44); /* 49 */ II (d, a, b, c, x[ 7], S42, 0x432aff97); /* 50 */ II (c, d, a, b, x[14], S43, 0xab9423a7); /* 51 */ II (b, c, d, a, x[ 5], S44, 0xfc93a039); /* 52 */ II (a, b, c, d, x[12], S41,

33、0x655b59c3); /* 53 */ II (d, a, b, c, x[ 3], S42, 0x8f0ccc92); /* 54 */ II (c, d, a, b, x[10], S43, 0xffeff47d); /* 55 */ II (b, c, d, a, x[ 1], S44, 0x85845dd1); /* 56 */ II (a, b, c, d, x[ 8],

34、 S41, 0x6fa87e4f); /* 57 */ II (d, a, b, c, x[15], S42, 0xfe2ce6e0); /* 58 */ II (c, d, a, b, x[ 6], S43, 0xa3014314); /* 59 */ II (b, c, d, a, x[13], S44, 0x4e0811a1); /* 60 */ II (a, b, c, d,

35、x[ 4], S41, 0xf7537e82); /* 61 */ II (d, a, b, c, x[11], S42, 0xbd3af235); /* 62 */ II (c, d, a, b, x[ 2], S43, 0x2ad7d2bb); /* 63 */ II (b, c, d, a, x[ 9], S44, 0xeb86d391); /* 64 */ state[0] +=

36、a; state[1] += b; state[2] += c; state[3] += d; memset ((POINTER)x, 0, sizeof (x)); } inline void MD5Init(MD5_CTX *context) { context->count[0] = context->count[1] = 0; context->state[0] = 0x6745230

37、1; context->state[1] = 0xefcdab89; context->state[2] = 0x98badcfe; context->state[3] = 0x10325476; } inline void MD5Update(MD5_CTX *context, unsigned char *input, unsigned int inputLen) { unsigned int i, inde

38、x, partLen; index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3F); if ((context->count[0] += ((UINT4)inputLen << 3)) < ((UINT4)inputLen << 3)) context->count[1]++; context->count[1] += ((UINT4)inputLen >> 29); partLen

39、 = 64 - index; if (inputLen >= partLen) { memcpy((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)input, partLen); MD5Transform(context->state, context->buffer); for (i = partLen; i + 63 < inputLen; i += 64) MD5Transform (conte

40、xt->state, &input[i]); index = 0; } else i = 0; memcpy((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)&input[i], inputLen-i); } inline void MD5Final(unsigned char digest[16], MD5_CTX *context) { unsigned char bits[8]

41、; unsigned int index, padLen; Encode (bits, context->count, 8); index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3f); padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index); MD5Update (context, PADDING, padLen);

42、 MD5Update (context, bits, 8); Encode (digest, context->state, 16); memset ((POINTER)context, 0, sizeof (*context)); } void MD5Digest(char *pszInput, unsigned long nInputSize, char *pszOutPut) { MD5_CTX context; un

43、signed int len = strlen (pszInput); MD5Init (&context); MD5Update (&context, (unsigned char *)pszInput, len); MD5Final ((unsigned char *)pszOutPut, &context); } Int main() { char szDigest[16]; char encrypt[200]; printf("請

44、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;i<16;i++) printf ("%02X",(unsigned char)szDigest[i]); 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，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

45、的結(jié)構(gòu)體變量如下： typedef struct md5_state{ ulong64 lengty; ulong32 state[4],curlen; unsigned char buf[64]; }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

46、為0，并把4 個 變量儲存到state 中。 〔2〕int md5_process(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。 3 buf 指向待處理的信息。 len 是buf 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 位為單位進展壓縮，不足的局部存儲在結(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)果進展。 〔3〕int md5_done(md5_state

47、*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)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展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)進展測試。函數(shù)部定義了一組信息和Hash 結(jié)果一一對應 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)果相比擬，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〞進展MD5 處理的功能，可以作

48、為調(diào)用MD5 函數(shù)接口 的參考。 #include “〞 int main( int argc,char *argv[]) { md5_state md; unsigned char *in=〞hello, world!〞,out[16]; md5_init(&md); md5_process(&md,in,strlen(in)); md5_done(&md,out); printf(“%s〞,out); system(“PAUSE〞); return 0; } 說明：由于程序中所用的結(jié)構(gòu)體只在初始化函數(shù)中賦初始值，其中間過程可以保存下來， 所以對一段信息分屢次處

49、理可以得到同樣的結(jié)果。比如說使用下面的語句可以得到和上 面例子一樣的結(jié)果： md5_init(&md); md5_process(&md, “hello,〞,6); md5_process(&md, “world〞,5); md5_done(&md, out); 七、 實驗過程與分析 八、 實驗結(jié)果總結(jié) Hash 函數(shù)是將任意長的數(shù)據(jù)塊轉(zhuǎn)換成一個較短的定長輸出數(shù)字串的函數(shù)，輸出的結(jié)果稱為Hash 值。MD5 算法對任意長度的輸入值處理后產(chǎn)生128 位的輸出值。 九、 心得體會 　?。停模祵蝹€５１２bit分組的執(zhí)行將得到一樣的輸出

50、〔偽沖突〕，MD5比MD4復雜，并且速度較MD4降低了近３０％，，但在抗安全性分析方面表現(xiàn)更好 學生自評 項目 評定容 評定結(jié)果 預 習 情 況 1、 實驗準備情況 2、 預習報告完整性 〔√〕優(yōu)秀 〔〕良好 〔〕中等 〔〕與格 〔〕不與格 實 驗 表 現(xiàn) 1、 實驗規(guī)性 2、 實驗原理掌握 3、 調(diào)試排錯能力 4、 操作熟練程度 5、 演示與辯論 6、 設計創(chuàng)新能力 〔√〕優(yōu)秀 〔〕良好 〔〕中等 〔〕與格 〔〕不與格 實 驗 報 告 1、 報告容完整性 2、 報告容組織結(jié)構(gòu) 3、 報告文字表達 4、 實驗過程與分析 5、 圖表規(guī)性 6、 字跡與版面 〔√〕優(yōu)秀 〔〕良好 〔〕中等 〔〕與格 〔〕不與格 備 注 實驗成績 〔〕優(yōu)秀〔〕良好〔〕中等 〔〕與格〔〕不與格 學生簽字： 日期： 注：根據(jù)自己所做實驗情況，實事的給出“評定結(jié)果〞和“實驗成績〞，在相應等級的〔〕填入■。 17 / 17