博主在做项目的时候，许多项目中都使用了MD5加密(包括密码校验、文档加密)，出于好奇现将MD5加密做如下整理：
什么是MD5？
MD5信息摘要算法（英语：MD5 Message-Digest Algorithm），一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位（16字节）的散列值（hash value），用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一（又译摘要算法、哈希算法）
加密：有加密过程、密钥、解密过程；而MD5直译是信息摘要算法，摘要得到的消息是不完整的；通过摘要的数据，不能得到原始数据；
正如一些博客说的：美国某局，某专家表示MD5已经被破解，无法防止高强度碰撞。具体情况不研究，可能某些黑客，某些密码专家深知方法，但就目前流传出的技术和查阅大量资料，MD5还是安全的。
特点：
- 压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的。
- 容易计算：从原数据计算出MD5值很容易。
- 抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，得到的MD5值都有很大区别。
- 强抗碰撞：已知原数据和其MD5值，想找到一个具有相同MD5值的数据（即伪造数据）是非常困难的。
MD5长度：
MD5可以产生出一个128位（16字节）的散列值，为什么网上许多帖子区别md5 32位、16位 加密 ，仔细观察password生成的32位和16位的md5值……
其实16位的长度，是从32位md5值来的。是将32位md5去掉前八位，去掉后八位得到的。
md5是唯一的吗？
md5作为数据库中的主键可行吗？md5值是唯一的吗？答案：不唯一。
一个原始数据，只对应一个md5值；但是一个md5值，可能对应多个原始数据。
md5可以破解吗？
md5是不可逆的，也就是没有对应的算法，从生产的md5值逆向得到原始数据。
但是如果使用高强度碰撞破解，那就另说了。
关于撞库破解:
这是概率极低的破解方法,原理就是:
建立一个大型的数据库,把日常各种密码,通过MD5加密成为密文,不断的积累,放在一个庞大的数据库里。
例如一个人拿到了别人的密文,想去查询真实的密码,就需要那这个密文去到提供这个数据库的公司网站去查询.
这就是撞库。
这里推荐网站：MD5在线加密/解密/破解—MD5在线 (sojson.com)，可以初步探索MD5的魅力，不能当破解使用，因为MD5是无穷无尽的，如果在生产MD5时做“加盐”操作，那永不能被破解。
MD5加盐
比如我的密码是password，得到的MD5值是5AA765D61D8327DE，一个人截取到这个密文，通过撞库肯定容易撞出passwor。
我们要做的就是加盐，密码还是password，然后我把密码加上特定的字符串才计算MD5 ，所以密码还是那个密码，但是变成求password密码加密123的MD5值,然后再得到MD5，那么这个MD5起码可以确认那个数据库不会有。
MD5算法过程
- MD5以512位分组来处理输入信息，且每一分组又被划分为16个32位子分组，经过一系列处理，算法的输出由四个32位分组组成，将这四个32位分组级联后生成一个128位散列值。
MD5加密步骤
1、填充
在MD5算法中，首先需要对信息进行填充，使其位长对512求余的结果等于448，并且填充必须进行，即使其位长对512求余的结果等于448。所以，信息的位长将被扩展至N*512+448，N为一个非负整数，N可以是零。
填充的方法如下：
在信息的后面填充一个1和无数个0，直到满足上面的条件时才停止。
2、记录信息长度
在第一步结果后面附加一个以64位二进制数表示的填充前信息长度（单位为Bit），如果二进制表示的填充前信息长度超过64位，则取低64位。
经过这两步的处理，信息的位长=N x 512 + 448 + 64 = (N+1) x 512，即长度恰好是512的整数倍。这样做的原因是为满足后面处理中对信息长度的要求。
3、装入标准的幻数（四个整数）：
初始的128位值为初始链接变量(经过研究所得，为固定值)，这些参数用于第一轮的运算，他们标准的幻数（物理顺序）是
A=01234567，
B=89ABCDEF，
C=FEDCBA98，
D=76543210。
如果在程序中定义，以小端字节序来表示，应该是:
A=0X67452301，
B=0XEFCDAB89，
C=0X98BADCFE，
D=0X10325476。
4、四轮循环运算：循环的次数是分组的个数（N+1）
1）将每512位分成16个小组，每个小组32位（4个字节）
2）需要四个线性函数(&是与,|是或,~是非,^是异或)
F( X ,Y ,Z ) = ( X & Y ) | ( (~X) & Z )
G( X ,Y ,Z ) = ( X & Z ) | ( Y & (~Z) )
H( X ,Y ,Z ) =X ^ Y ^ Z
I( X ,Y ,Z ) =Y ^ ( X | (~Z) )
3）假设Mj表示消息的第j个子分组（从0到15），常数ti是4294967296*abs( sin(i) ）的整数部分，i 取值从1到64，单位是弧度。（4294967296=2^32）
现定义：
FF(a ,b ,c ,d ,Mj ,s ,ti ) 操作为 a = b + ( (a + F(b,c,d) + Mj + ti) << s)
GG(a ,b ,c ,d ,Mj ,s ,ti ) 操作为 a = b + ( (a + G(b,c,d) + Mj + ti) << s)
HH(a ,b ,c ,d ,Mj ,s ,ti) 操作为 a = b + ( (a + H(b,c,d) + Mj + ti) << s)
II(a ,b ,c ,d ,Mj ,s ,ti) 操作为 a = b + ( (a + I(b,c,d) + Mj + ti) << s)
注意：“<<”表示循环左移位，不是左移位。x循环左移s位:( s << x ) | ( s >> (32 - x) )
4）四轮运算
第一轮
a=FF(a,b,c,d,M0,7,0xd76aa478)
b=FF(d,a,b,c,M1,12,0xe8c7b756)
c=FF(c,d,a,b,M2,17,0x242070db)
d=FF(b,c,d,a,M3,22,0xc1bdceee)
a=FF(a,b,c,d,M4,7,0xf57c0faf)
b=FF(d,a,b,c,M5,12,0x4787c62a)
c=FF(c,d,a,b,M6,17,0xa8304613)
d=FF(b,c,d,a,M7,22,0xfd469501)
a=FF(a,b,c,d,M8,7,0x698098d8)
b=FF(d,a,b,c,M9,12,0x8b44f7af)
c=FF(c,d,a,b,M10,17,0xffff5bb1)
d=FF(b,c,d,a,M11,22,0x895cd7be)
a=FF(a,b,c,d,M12,7,0x6b901122)
b=FF(d,a,b,c,M13,12,0xfd987193)
c=FF(c,d,a,b,M14,17,0xa679438e)
d=FF(b,c,d,a,M15,22,0x49b40821)
第二轮
a=GG(a,b,c,d,M1,5,0xf61e2562)
b=GG(d,a,b,c,M6,9,0xc040b340)
c=GG(c,d,a,b,M11,14,0x265e5a51)
d=GG(b,c,d,a,M0,20,0xe9b6c7aa)
a=GG(a,b,c,d,M5,5,0xd62f105d)
b=GG(d,a,b,c,M10,9,0x02441453)
c=GG(c,d,a,b,M15,14,0xd8a1e681)
d=GG(b,c,d,a,M4,20,0xe7d3fbc8)
a=GG(a,b,c,d,M9,5,0x21e1cde6)
b=GG(d,a,b,c,M14,9,0xc33707d6)
c=GG(c,d,a,b,M3,14,0xf4d50d87)
d=GG(b,c,d,a,M8,20,0x455a14ed)
a=GG(a,b,c,d,M13,5,0xa9e3e905)
b=GG(d,a,b,c,M2,9,0xfcefa3f8)
c=GG(c,d,a,b,M7,14,0x676f02d9)
d=GG(b,c,d,a,M12,20,0x8d2a4c8a)
第三轮
a=HH(a,b,c,d,M5,4,0xfffa3942)
b=HH(d,a,b,c,M8,11,0x8771f681)
c=HH(c,d,a,b,M11,16,0x6d9d6122)
d=HH(b,c,d,a,M14,23,0xfde5380c)
a=HH(a,b,c,d,M1,4,0xa4beea44)
b=HH(d,a,b,c,M4,11,0x4bdecfa9)
c=HH(c,d,a,b,M7,16,0xf6bb4b60)
d=HH(b,c,d,a,M10,23,0xbebfbc70)
a=HH(a,b,c,d,M13,4,0x289b7ec6)
b=HH(d,a,b,c,M0,11,0xeaa127fa)
c=HH(c,d,a,b,M3,16,0xd4ef3085)
d=HH(b,c,d,a,M6,23,0x04881d05)
a=HH(a,b,c,d,M9,4,0xd9d4d039)
b=HH(d,a,b,c,M12,11,0xe6db99e5)
c=HH(c,d,a,b,M15,16,0x1fa27cf8)
d=HH(b,c,d,a,M2,23,0xc4ac5665)
第四轮
a=II(a,b,c,d,M0,6,0xf4292244)
b=II(d,a,b,c,M7,10,0x432aff97)
c=II(c,d,a,b,M14,15,0xab9423a7)
d=II(b,c,d,a,M5,21,0xfc93a039)
a=II(a,b,c,d,M12,6,0x655b59c3)
b=II(d,a,b,c,M3,10,0x8f0ccc92)
c=II(c,d,a,b,M10,15,0xffeff47d)
d=II(b,c,d,a,M1,21,0x85845dd1)
a=II(a,b,c,d,M8,6,0x6fa87e4f)
b=II(d,a,b,c,M15,10,0xfe2ce6e0)
c=II(c,d,a,b,M6,15,0xa3014314)
d=II(b,c,d,a,M13,21,0x4e0811a1)
a=II(a,b,c,d,M4,6,0xf7537e82)
b=II(d,a,b,c,M11,10,0xbd3af235)
c=II(c,d,a,b,M2,15,0x2ad7d2bb)
d=II(b,c,d,a,M9,21,0xeb86d391)5）每轮循环后，将A，B，C，D分别在原来基础上再加上a，b，c，d，然后进入下一循环。即a = a + A，b = b + B，c = c + C，d = d + D，然后用下一分组数据继续运行以上算法。
MD5算法实现
MD5.h
//
// Created by Admin on 2022/9/24.
//
#ifndef CODEMD5_MD5_H
#define CODEMD5_MD5_H
/* Parameters of MD5. */
#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 s32 11
#define s33 16
#define s34 23
#define s41 6
#define s42 10
#define s43 15
#define s44 21
#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 ROTATELEFT(num, n) (((num) << (n)) | ((num) >> (32-(n))))
#define FF(a, b, c, d, x, s, ac) { \
(a) += F ((b), (c), (d)) + (x) + ac; \
(a) = ROTATELEFT ((a), (s)); \
(a) += (b); \
}
#define GG(a, b, c, d, x, s, ac) { \
(a) += G ((b), (c), (d)) + (x) + ac; \
(a) = ROTATELEFT ((a), (s)); \
(a) += (b); \
}
#define HH(a, b, c, d, x, s, ac) { \
(a) += H ((b), (c), (d)) + (x) + ac; \
(a) = ROTATELEFT ((a), (s)); \
(a) += (b); \
}
#define II(a, b, c, d, x, s, ac) { \
(a) += I ((b), (c), (d)) + (x) + ac; \
(a) = ROTATELEFT ((a), (s)); \
(a) += (b); \
}
#include <string>
#include <cstring>
using std::string;
/* Define of btye.*/
typedef unsigned char byte;
/* Define of byte. */
typedef unsigned int bit32;
class MD5 {
public:
/* Construct a MD5 object with a string. */
MD5(const string& message);
/* Generate md5 digest. */
const byte* getDigest();
/* Convert digest to string value */
string toStr();
private:
/* Initialization the md5 object, processing another message block,
* and updating the context.*/
void init(const byte* input, size_t len);
/* MD5 basic transformation. Transforms state based on block. */
void transform(const byte block[64]);
/* Encodes input (usigned long) into output (byte). */
void encode(const bit32* input, byte* output, size_t length);
/* Decodes input (byte) into output (usigned long). */
void decode(const byte* input, bit32* output, size_t length);
private:
/* Flag for mark whether calculate finished. */
bool finished;
/* state (ABCD). */
bit32 state[4];
/* number of bits, low-order word first. */
bit32 count[2];
/* input buffer. */
byte buffer[64];
/* message digest. */
byte digest[16];
/* padding for calculate. */
static const byte PADDING[64];
/* Hex numbers. */
static const char HEX_NUMBERS[16];
};
#endif //CODEMD5_MD5_HMD5.cpp
#include "md5.h"
/* Define the static member of MD5. */
const byte MD5::PADDING[64] = { 0x80 };
const char MD5::HEX_NUMBERS[16] = {
'0', '1', '2', '3',
'4', '5', '6', '7',
'8', '9', 'a', 'b',
'c', 'd', 'e', 'f'
};
MD5::MD5(const string& message) {
finished = false;
/* Reset number of bits. */
count[0] = count[1] = 0;
/* Initialization constants. */
state[0] = 0x67452301;
state[1] = 0xefcdab89;
state[2] = 0x98badcfe;
state[3] = 0x10325476;
/* Initialization the object according to message. */
init((const byte*)message.c_str(), message.length());
}
/**
* @Generate md5 digest.
*
* @return the message-digest.
*
*/
const byte* MD5::getDigest() {
if (!finished) {
finished = true;
byte bits[8];
bit32 oldState[4];
bit32 oldCount[2];
bit32 index, padLen;
/* Save current state and count. */
memcpy(oldState, state, 16);
memcpy(oldCount, count, 8);
/* Save number of bits */
encode(count, bits, 8);
/* Pad out to 56 mod 64. */
index = (bit32)((count[0] >> 3) & 0x3f);
padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index);
init(PADDING, padLen);
/* Append length (before padding) */
init(bits, 8);
/* Store state in digest */
encode(state, digest, 16);
/* Restore current state and count. */
memcpy(state, oldState, 16);
memcpy(count, oldCount, 8);
}
return digest;
}
/**
* @Initialization the md5 object, processing another message block,
* and updating the context.
*
* @param {input} the input message.
*
* @param {len} the number btye of message.
*
*/
void MD5::init(const byte* input, size_t len) {
bit32 i, index, partLen;
finished = false;
/* Compute number of bytes mod 64 */
index = (bit32)((count[0] >> 3) & 0x3f);
/* update number of bits */
if ((count[0] += ((bit32)len << 3)) < ((bit32)len << 3)) {
++count[1];
}
count[1] += ((bit32)len >> 29);
partLen = 64 - index;
/* transform as many times as possible. */
if (len >= partLen) {
memcpy(&buffer[index], input, partLen);
transform(buffer);
for (i = partLen; i + 63 < len; i += 64) {
transform(&input[i]);
}
index = 0;
} else {
i = 0;
}
/* Buffer remaining input */
memcpy(&buffer[index], &input[i], len - i);
}
void MD5::transform(const byte block[64]) {
bit32 a = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16];
decode(block, x, 64);
/* Round 1 */
FF (a, b, c, d, x[ 0], s11, 0xd76aa478);
FF (d, a, b, c, x[ 1], s12, 0xe8c7b756);
FF (c, d, a, b, x[ 2], s13, 0x242070db);
FF (b, c, d, a, x[ 3], s14, 0xc1bdceee);
FF (a, b, c, d, x[ 4], s11, 0xf57c0faf);
FF (d, a, b, c, x[ 5], s12, 0x4787c62a);
FF (c, d, a, b, x[ 6], s13, 0xa8304613);
FF (b, c, d, a, x[ 7], s14, 0xfd469501);
FF (a, b, c, d, x[ 8], s11, 0x698098d8);
FF (d, a, b, c, x[ 9], s12, 0x8b44f7af);
FF (c, d, a, b, x[10], s13, 0xffff5bb1);
FF (b, c, d, a, x[11], s14, 0x895cd7be);
FF (a, b, c, d, x[12], s11, 0x6b901122);
FF (d, a, b, c, x[13], s12, 0xfd987193);
FF (c, d, a, b, x[14], s13, 0xa679438e);
FF (b, c, d, a, x[15], s14, 0x49b40821);
/* Round 2 */
GG (a, b, c, d, x[ 1], s21, 0xf61e2562);
GG (d, a, b, c, x[ 6], s22, 0xc040b340);
GG (c, d, a, b, x[11], s23, 0x265e5a51);
GG (b, c, d, a, x[ 0], s24, 0xe9b6c7aa);
GG (a, b, c, d, x[ 5], s21, 0xd62f105d);
GG (d, a, b, c, x[10], s22, 0x2441453);
GG (c, d, a, b, x[15], s23, 0xd8a1e681);
GG (b, c, d, a, x[ 4], s24, 0xe7d3fbc8);
GG (a, b, c, d, x[ 9], s21, 0x21e1cde6);
GG (d, a, b, c, x[14], s22, 0xc33707d6);
GG (c, d, a, b, x[ 3], s23, 0xf4d50d87);
GG (b, c, d, a, x[ 8], s24, 0x455a14ed);
GG (a, b, c, d, x[13], s21, 0xa9e3e905);
GG (d, a, b, c, x[ 2], s22, 0xfcefa3f8);
GG (c, d, a, b, x[ 7], s23, 0x676f02d9);
GG (b, c, d, a, x[12], s24, 0x8d2a4c8a);
/* Round 3 */
HH (a, b, c, d, x[ 5], s31, 0xfffa3942);
HH (d, a, b, c, x[ 8], s32, 0x8771f681);
HH (c, d, a, b, x[11], s33, 0x6d9d6122);
HH (b, c, d, a, x[14], s34, 0xfde5380c);
HH (a, b, c, d, x[ 1], s31, 0xa4beea44);
HH (d, a, b, c, x[ 4], s32, 0x4bdecfa9);
HH (c, d, a, b, x[ 7], s33, 0xf6bb4b60);
HH (b, c, d, a, x[10], s34, 0xbebfbc70);
HH (a, b, c, d, x[13], s31, 0x289b7ec6);
HH (d, a, b, c, x[ 0], s32, 0xeaa127fa);
HH (c, d, a, b, x[ 3], s33, 0xd4ef3085);
HH (b, c, d, a, x[ 6], s34, 0x4881d05);
HH (a, b, c, d, x[ 9], s31, 0xd9d4d039);
HH (d, a, b, c, x[12], s32, 0xe6db99e5);
HH (c, d, a, b, x[15], s33, 0x1fa27cf8);
HH (b, c, d, a, x[ 2], s34, 0xc4ac5665);
/* Round 4 */
II (a, b, c, d, x[ 0], s41, 0xf4292244);
II (d, a, b, c, x[ 7], s42, 0x432aff97);
II (c, d, a, b, x[14], s43, 0xab9423a7);
II (b, c, d, a, x[ 5], s44, 0xfc93a039);
II (a, b, c, d, x[12], s41, 0x655b59c3);
II (d, a, b, c, x[ 3], s42, 0x8f0ccc92);
II (c, d, a, b, x[10], s43, 0xffeff47d);
II (b, c, d, a, x[ 1], s44, 0x85845dd1);
II (a, b, c, d, x[ 8], s41, 0x6fa87e4f);
II (d, a, b, c, x[15], s42, 0xfe2ce6e0);
II (c, d, a, b, x[ 6], s43, 0xa3014314);
II (b, c, d, a, x[13], s44, 0x4e0811a1);
II (a, b, c, d, x[ 4], s41, 0xf7537e82);
II (d, a, b, c, x[11], s42, 0xbd3af235);
II (c, d, a, b, x[ 2], s43, 0x2ad7d2bb);
II (b, c, d, a, x[ 9], s44, 0xeb86d391);
state[0] += a;
state[1] += b;
state[2] += c;
state[3] += d;
}
/**
* @Encodes input (unsigned long) into output (byte).
*
* @param {input} usigned long.
*
* @param {output} byte.
*
* @param {length} the length of input.
*
*/
void MD5::encode(const bit32* input, byte* output, size_t length) {
for (size_t i = 0, j = 0; j < length; ++i, j += 4) {
output[j]= (byte)(input[i] & 0xff);
output[j + 1] = (byte)((input[i] >> 8) & 0xff);
output[j + 2] = (byte)((input[i] >> 16) & 0xff);
output[j + 3] = (byte)((input[i] >> 24) & 0xff);
}
}
/**
* @Decodes input (byte) into output (usigned long).
*
* @param {input} bytes.
*
* @param {output} unsigned long.
*
* @param {length} the length of input.
*
*/
void MD5::decode(const byte* input, bit32* output, size_t length) {
for (size_t i = 0, j = 0; j < length; ++i, j += 4) {
output[i] = ((bit32)input[j]) | (((bit32)input[j + 1]) << 8) |
(((bit32)input[j + 2]) << 16) | (((bit32)input[j + 3]) << 24);
}
}
/**
* @Convert digest to string value.
*
* @return the hex string of digest.
*
*/
string MD5::toStr() {
const byte* digest_ = getDigest();
string str;
str.reserve(16 << 1);
for (size_t i = 0; i < 16; ++i) {
int t = digest_[i];
int a = t / 16;
int b = t % 16;
str.append(1, HEX_NUMBERS[a]);
str.append(1, HEX_NUMBERS[b]);
}
return str;
}main.c
#include <iostream>
#include "md5.h"
using std::cout;
using std::endl;
void printMD5(const string& message) {
// MD5(message).toStr();
cout << "md5(\"" << message << "\") = "
<< MD5(message).toStr() << endl;
}
int main() {
printMD5("password");
return 0;
}结果
md5("password") = 5f4dcc3b5aa765d61d8327deb882cf99