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编程实现MD5算法，深入理解MD5加密解密原理

计算机科学与技术学院实验中心，可接入Internet网台式机44台。

第一步：添加填充位，如果输入明文的长度(bit)对512求余的结果不等于448，就需要填充使得对512求余的结果等于448。填充的方法是填充一个1和n个0。填充完后，信息的长度为N*512+448(bit)

第二步：填充长度，在第一步结果之后再填充上原消息的长度，可用来进行的存储长度为64位。如果消息长度大于2^64，则只使用其低64位的值，即（消息长度 对 2^64取模）。在此步骤进行完毕后，最终消息长度就是N x 512+448+64=(N+1) x 512。

第三步，初始化缓冲区， 一个128bit的缓冲区可用于保存hash函数中间和最终结果。可表示为4个32bit的寄存器（A,B,C,D）. 其中A=(01234567)16，B=(89ABCDEF)16，C=(FEDCBA98)16，D=(76543210)16。如果在程序中定义应该是 A=0X67452301L，B=0XEFCDAB89L，C=0X98BADCFEL，D=0X10325476L

第四步：循环处理数据

其中每一轮操作为

第五步，级联输出，给出MD5算法加密后的密文。

明文自定义（例如，可以是一句英文名言名句），利用MD5算法对其加密，给出实验过程以及加密结果。

MD5以512位分组来处理输入的信息，且每一分组又被划分为16个32位子分组，经过了一系列的处理后，算法的输出由四个32位分组组成，将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值。

（1）我们第一步要做的就是填充，如果输入信息的长度(bit)对512求余的结果 不等于448，就需要填充使得对512求余的结果等于448。填充的方法是填充一个1和n个0。填充完后，信息的长度就为N*512+448(bit)；代码如下图所示：

（2）将输入信息的原始长度b(bit)表示成一个64-bit的数字，把它添加到上一步的结果后面(在32位的机器上，这64位将用2个字来表示并且低位在前)。当遇到b大于2^64这种极少的情况时，b的高位被截去，仅使用b的低64位。经过上面两步，数据就被填补成长度为512(bit)的倍数。也就是说，此时的数据长度是16个字(32byte)的整数倍。代码如下图所示：

（3）装入标准的幻数（四个整数），用一个四个字的缓冲器(A，B，C，D)来计算报文摘要，A,B,C,D分别是32位的寄存器，初始化使用的是十六进制表示的数字，注意低字节在前：

​ word A: 01 23 45 67 ​ word B: 89 ab cd ef ​ word C: fe dc ba 98 ​ word D: 76 54 32 10

（4）四轮循环运算：循环的次数是分组的个数（N+1）

① 定义4个辅助函数，每个函数的输入是三个32位的字，输出是一个32位的字：(&是与,|是或,~是非,^是异或)，代码如下图所示：

​ F(X,Y,Z)=(X&Y)|((~X)&Z) ​ G(X,Y,Z)=(X&Z)|(Y&(~Z)) ​ H(X,Y,Z)=XYZ ​ I(X,Y,Z)=Y^(X|(~Z))

②设Mj表示消息的第j个子分组（从0到15）：代码如下图所示：

​ FF(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a=b+((a+F(b,c,d)+Mj+ti)