Android MD5校验码的生成与算法实现 |
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Android MD5校验码的生成与算法实现
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在Java中，java.security.MessageDigest （rt.jar中）已经定义了 MD5 的计算，所以我们只需要简单地调用即可得到 MD5 的128 位整数。然后将此 128 位计 16 个字节转换成 16 进制表示即可。
下面是一个可生成字符串或文件MD5校验码的例子，测试过，可当做工具类直接使用，其中最主要的是getMD5String(String s)和getFileMD5String(File file)两个方法，分别用于生成字符串的md5校验值和生成文件的md5校验值，getFileMD5String_old(File file)方法可删除，不建议使用： Java代码 
package com.why.md5;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
public class MD5Util {
/**
* 默认的密码字符串组合，用来将字节转换成 16 进制表示的字符,apache校验下载的文件的正确性用的就是默认的这个组合
*/
protected static char hexDigits[] = { '0' , '1' , '2' , '3' , '4' , '5' , '6' ,
'7' , '8' , '9' , 'a' , 'b' , 'c' , 'd' , 'e' , 'f' };
protected static MessageDigest messagedigest = null ;
static {
try {
messagedigest = MessageDigest.getInstance("MD5" );
} catch (NoSuchAlgorithmException nsaex) {
System.err.println(MD5Util.class .getName()
+ "初始化失败，MessageDigest不支持MD5Util。" );
nsaex.printStackTrace();
}
}
/**
* 生成字符串的md5校验值
*
* @param s
* @return
*/
public static String getMD5String(String s) {
return getMD5String(s.getBytes());
}
/**
* 判断字符串的md5校验码是否与一个已知的md5码相匹配
*
* @param password 要校验的字符串
* @param md5PwdStr 已知的md5校验码
* @return
*/
public static boolean checkPassword(String password, String md5PwdStr) {
String s = getMD5String(password);
return s.equals(md5PwdStr);
}
/**
* 生成文件的md5校验值
*
* @param file
* @return
* @throws IOException
*/
public static String getFileMD5String(File file) throws IOException {
InputStream fis;
fis = new FileInputStream(file);
byte [] buffer = new byte [ 1024 ];
int numRead = 0 ;
while ((numRead = fis.read(buffer)) > 0 ) {
messagedigest.update(buffer, 0 , numRead);
}
fis.close();
return bufferToHex(messagedigest.digest());
}
/**
* JDK1.4中不支持以MappedByteBuffer类型为参数update方法，并且网上有讨论要慎用MappedByteBuffer，
* 原因是当使用 FileChannel.map 方法时，MappedByteBuffer 已经在系统内占用了一个句柄，
* 而使用 FileChannel.close 方法是无法释放这个句柄的，且FileChannel有没有提供类似 unmap 的方法，
* 因此会出现无法删除文件的情况。
*
* 不推荐使用
*
* @param file
* @return
* @throws IOException
*/
public static String getFileMD5String_old(File file) throws IOException {
FileInputStream in = new FileInputStream(file);
FileChannel ch = in.getChannel();
MappedByteBuffer byteBuffer = ch.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0 ,
file.length());
messagedigest.update(byteBuffer);
return bufferToHex(messagedigest.digest());
}
public static String getMD5String( byte [] bytes) {
messagedigest.update(bytes);
return bufferToHex(messagedigest.digest());
}
private static String bufferToHex( byte bytes[]) {
return bufferToHex(bytes, 0 , bytes.length);
}
private static String bufferToHex( byte bytes[], int m, int n) {
StringBuffer stringbuffer = new StringBuffer( 2 * n);
int k = m + n;
for ( int l = m; l > 4 ]; // 取字节中高 4 位的数字转换, >>> 为逻辑右移，将符号位一起右移,此处未发现两种符号有何不同
char c1 = hexDigits[bt & 0xf ]; // 取字节中低 4 位的数字转换
stringbuffer.append(c0);
stringbuffer.append(c1);
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
long begin = System.currentTimeMillis();
File file = new File( "C:/12345.txt" );
String md5 = getFileMD5String(file);
// String md5 = getMD5String("a");
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("md5:" + md5 + " time:" + ((end - begin) / 1000 ) + "s" );
}
}
Java代码 
package com.why.md5;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
public class MD5Util {
/**
* 默认的密码字符串组合，用来将字节转换成 16 进制表示的字符,apache校验下载的文件的正确性用的就是默认的这个组合
*/
protected static char hexDigits[] = { '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6',
'7', '8', '9', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f' };
protected static MessageDigest messagedigest = null;
static {
try {
messagedigest = MessageDigest.getInstance("MD5");
} catch (NoSuchAlgorithmException nsaex) {
System.err.println(MD5Util.class.getName()
+ "初始化失败，MessageDigest不支持MD5Util。");
nsaex.printStackTrace();
}
}
/**
* 生成字符串的md5校验值
*
* @param s
* @return
*/
public static String getMD5String(String s) {
return getMD5String(s.getBytes());
}
/**
* 判断字符串的md5校验码是否与一个已知的md5码相匹配
*
* @param password 要校验的字符串
* @param md5PwdStr 已知的md5校验码
* @return
*/
public static boolean checkPassword(String password, String md5PwdStr) {
String s = getMD5String(password);
return s.equals(md5PwdStr);
}
/**
* 生成文件的md5校验值
*
* @param file
* @return
* @throws IOException
*/
public static String getFileMD5String(File file) throws IOException {
InputStream fis;
fis = new FileInputStream(file);
byte[] buffer = new byte[1024];
int numRead = 0;
while ((numRead = fis.read(buffer)) > 0) {
messagedigest.update(buffer, 0, numRead);
}
fis.close();
return bufferToHex(messagedigest.digest());
}
/**
* JDK1.4中不支持以MappedByteBuffer类型为参数update方法，并且网上有讨论要慎用MappedByteBuffer，
* 原因是当使用 FileChannel.map 方法时，MappedByteBuffer 已经在系统内占用了一个句柄，
* 而使用 FileChannel.close 方法是无法释放这个句柄的，且FileChannel有没有提供类似 unmap 的方法，
* 因此会出现无法删除文件的情况。
*
* 不推荐使用
*
* @param file
* @return
* @throws IOException
*/
public static String getFileMD5String_old(File file) throws IOException {
FileInputStream in = new FileInputStream(file);
FileChannel ch = in.getChannel();
MappedByteBuffer byteBuffer = ch.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0,
file.length());
messagedigest.update(byteBuffer);
return bufferToHex(messagedigest.digest());
}
public static String getMD5String(byte[] bytes) {
messagedigest.update(bytes);
return bufferToHex(messagedigest.digest());
}
private static String bufferToHex(byte bytes[]) {
return bufferToHex(bytes, 0, bytes.length);
}
private static String bufferToHex(byte bytes[], int m, int n) {
StringBuffer stringbuffer = new StringBuffer(2 * n);
int k = m + n;
for (int l = m; l > 4];// 取字节中高 4 位的数字转换, >>> 为逻辑右移，将符号位一起右移,此处未发现两种符号有何不同
char c1 = hexDigits[bt & 0xf];// 取字节中低 4 位的数字转换
stringbuffer.append(c0);
stringbuffer.append(c1);
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
long begin = System.currentTimeMillis();
File file = new File("C:/12345.txt");
String md5 = getFileMD5String(file);
// String md5 = getMD5String("a");
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("md5:" + md5 + " time:" + ((end - begin) / 1000) + "s");
}
}
MD5的全称是Message-digest Algorithm 5（信息-摘要算法），用于确保信息传输完整一致。90年代初由MIT的计算机科学实验室和RSA Data Security Inc的Ronald L. Rivest开发出来，经MD2、MD3和MD4发展而来。
任何一个字符串或文件，无论是可执行程序、图像文件、临时文件或者其他任何类型的文件，也不管它体积多大，都有且只有一个独一无二的MD5信息码，并且如果这个文件被修改过，它的MD5码也将随之改变。
Message-Digest泛指字节串(Message)的Hash变换，就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数。注意这里说的是“字节串”而不是“字符串”，因为这种变换只与字节的值有关，与字符集或编码方式无关。
MD5用的是哈希函数，在计算机网络中应用较多的不可逆加密算法有RSA公司发明的MD5算法和由美国国家技术标准研究所建议的安全散列算法SHA。
MD5将任意长度的“字节串”变换成一个128bit的大整数，并且它是一个不可逆的字符串变换算法，换句话说就是，即使你看到源程序和算法描述，也无法 将一个MD5的值变换回原始的字符串，从数学原理上说，是因为原始的字符串有无穷多个，这有点象不存在反函数的数学函数。所以，要遇到了md5密码的问 题，比较好的办法是：你可以用这个系统中的md5()函数重新设一个密码，如admin，把生成的一串密码的Hash值覆盖原来的Hash值就行了。
MD5的典型应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(指纹)，以防止被“篡改”。举个例子，你将一段话写在一个叫 readme.txt文件中，并对这个readme.txt产生一个MD5的值并记录在案，然后你可以传播这个文件给别人，别人如果修改了文件中的任何内 容，你对这个文件重新计算MD5时就会发现（两个MD5值不相同）。如果再有一个第三方的认证机构，用MD5还可以防止文件作者的“抵赖”，这就是所谓的 数字签名应用。 MD5还广泛用于操作系统的登陆认证上，如Unix、各类BSD系统登录密码、数字签名等诸多方。如在UNIX系统中用户的密码是以 MD5（或其它类似的算法）经Hash运算后存储在文件系统中。当用户登录的时候，系统把用户输入的密码进行MD5 Hash运算，然后再去和保存在文件系统中的MD5值进行比较，进而确定输入的密码是否正确。通过这样的步骤，系统在并不知道用户密码的明码的情况下就可 以确定用户登录系统的合法性。这可以避免用户的密码被具有系统管理员权限的用户知道。
现在被黑客使用最多的一种破译密码的方法就是一种被称为"跑字典"的方法。有两种方法得到字典，一种是日常搜集的用做密码的字符串表，另一种是用排列组合 方法生成的，先用MD5程序计算出这些字典项的MD5值，然后再用目标的MD5值在这个字典中检索。我们假设密码的最大长度为8位字节（8 Bytes），同时密码只能是字母和数字，共26+26+10=62个字符，排列组合出的字典的项数则是 P(62,1)+P(62,2)….+P(62,8)，那也已经是一个很天文的数字了，存储这个字典就需要TB级的磁盘阵列，而且这种方法还有一个前提， 就是能获得目标账户的密码MD5值的情况下才可以。这种加密技术被广泛的应用于UNIX系统中，这也是为什么UNIX系统比一般操作系统更为坚固一个重要 原因。
MD5算法 md5算法定义在RFC 1321中，由Ron Rivest（RSA公司）在1992年提出。然而很多学者已经找出了构造md5冲突的方法。这些人中包括中国山东大学的王教授和Hans Dobbertin。所以，单纯使用md5的信息认证模式变得不可靠了。但并不是说md5不能够使用。
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。
MD5算法的计算步骤： 1.通过添加一个1和若干个0的方式，把输入数据长度（按照字节算）变成64m+56 2.添加8个字节到输入数据中去，这样输入数据长度变成了64的倍数 3.把数据划分成块，每块64个字节 4.初始情况下，输出为： m_state[0] = 0x67452301L; m_state[1] = 0xefcdab89L; m_state[2] = 0x98badcfeL; m_state[3] = 0x10325476L; 5.分别对每块进行计算。输出最后结果。
MD5的算法在RFC1321中实际上已经提供了C的实现，需要注意的是，很多早期的C编译器的int类型是16 bit的，MD5使用了unsigned long int，并认为它是32bit的无符号整数。而在Java中int是32 bit的，long是64 bit的。在MD5的C实现中，使用了大量的位操作。这里需要指出的一点是，尽管Java提供了位操作，由于Java没有unsigned类型，对于右移 位操作多提供了一个无符号右移：>>>，等价于C中的 >> 对于unsigned 数的处理。
下面是一个MD5算法的Java实现： Java代码
package com.why.md5;
/*******************************************************************************
* MD5_SRC 类实现了RSA Data Security, Inc.在提交给IETF的RFC1321中的MD5_SRC message-digest
* 算法。
******************************************************************************/
public class MD5_SRC {
/*
* 下面这些S11-S44实际上是一个4*4的矩阵，在原始的C实现中是用#define 实现的， 这里把它们实现成为static
* final是表示了只读，且能在同一个进程空间内的多个 Instance间共享
*/
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 ;
static final byte [] PADDING = { - 128 , 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 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 ,
0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 };
/*
* 下面的三个成员是keyBean计算过程中用到的3个核心数据，在原始的C实现中 被定义到keyBean_CTX结构中
*/
private long [] state = new long [ 4 ]; // state (ABCD)
private long [] count = new long [ 2 ]; // number of bits, modulo 2^64 (lsb first)
private byte [] buffer = new byte [ 64 ]; // input buffer
/*
* digestHexStr是keyBean的唯一一个公共成员，是最新一次计算结果的 16进制ASCII表示.
*/
public String digestHexStr;
/*
* digest,是最新一次计算结果的2进制内部表示，表示128bit的keyBean值.
*/
private byte [] digest = new byte [ 16 ];
/*
* getkeyBeanofStr是类keyBean最主要的公共方法，入口参数是你想要进行keyBean变换的字符串
* 返回的是变换完的结果，这个结果是从公共成员digestHexStr取得的．
*/
public String getkeyBeanofStr(String inbuf) {
keyBeanInit();
keyBeanUpdate(inbuf.getBytes(), inbuf.length());
keyBeanFinal();
digestHexStr = "" ;
for ( int i = 0 ; i ( 32 - s));
a += b;
return a;
}
private long GG( long a, long b, long c, long d, long x, long s, long ac) {
a += G(b, c, d) + x + ac;
a = ((int ) a > ( 32 - s));
a += b;
return a;
}
private long HH( long a, long b, long c, long d, long x, long s, long ac) {
a += H(b, c, d) + x + ac;
a = ((int ) a > ( 32 - s));
a += b;
return a;
}
private long II( long a, long b, long c, long d, long x, long s, long ac) {
a += I(b, c, d) + x + ac;
a = ((int ) a > ( 32 - s));
a += b;
return a;
}
/*
* keyBeanUpdate是keyBean的主计算过程，inbuf是要变换的字节串，inputlen是长度，这个
* 函数由getkeyBeanofStr调用，调用之前需要调用keyBeaninit，因此把它设计成private的
*/
private void keyBeanUpdate( byte [] inbuf, int inputLen) {
int i, index, partLen;
byte [] block = new byte [ 64 ];
index = (int ) (count[ 0 ] >>> 3 ) & 0x3F ;
// /* Update number of bits */
if ((count[ 0 ] += (inputLen > 3 ) & 0x3f ;
padLen = (index 8 ) & 0xffL);
output[j + 2 ] = ( byte ) ((input[i] >>> 16 ) & 0xffL);
output[j + 3 ] = ( byte ) ((input[i] >>> 24 ) & 0xffL);
}
}
/*
* Decode把byte数组按顺序合成成long数组，因为java的long类型是64bit的，
* 只合成低32bit，高32bit清零，以适应原始C实现的用途
*/
private void Decode( long [] output, byte [] input, int len) {
int i, j;
for (i = 0 , j = 0 ; j |
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