MD5算法实现

MD5算法的简要叙述为：

MD5以512位分组来处理输入的信息（512位分组？每次处理都取出512位数据？），

每一分组又被划分为16个32位子分组（16乘32刚好是512），

经过一些列的处理后（怎么处理的？），算法的输出由四个32位分组组成，

将这4个32位分组级联后将生成一个128位的散列值（那么这个散列值是最后的加密结果咯）。

在MD5算法中，首先需要对信息进行填充，使其位长度对512求余的结果等于448。

因此，信息的位长度(Bits Length)将被扩展至N*512+448，即N*64+56个字节(Bytes)，N是一个正整数。

填充方法如下：

在信息的后面填一个和无数个0，直到满足上面的条件时才停止用0对信息的填充。然后，在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前信息长度。

（这里的信息长度应该是位长度吧？）。经过这两步的处理，现在的信息字节长度=N*512+448+64=(N+1)*512，即长度恰好是512的整数倍。

这样也是为了满足后面处理中对信息长度的要求。

MD5中有4个32为被称为链接变量(Chaining Variable)的整数参数，它们分别是：

A=0x01234567,

B=0x89abcdef,

C=0xfedcba98,

D=0x76543210,

（这四个数是大端法表示的！每一个变量给出的数值是高字节存于内存低地址，低字节存于内存高地址，即大端字节序。

在程序中变量A、B、C、D的值分别为0x67452301，0xEFCDAB89，0x98BADCFE，0x10325476，马丹，这里有点搞不清白）

当设置好这四个链接变量之后，就开始进入算法的四轮循环运算。循环的次数是信息中512位信息分组的数目。

（也就是说经过填充之后的数据位数是512的整数倍，然后按照顺序每次取出512位拿过来进行四轮处理）

将上面4个链接变量复制到另外4个变量中：A到a，B到b，C到c，D到d。

主循环有四轮（MD4只有三轮，三轮车？），每轮循环都很相似。

第一轮进行16次操作。每次操作对a、b、c和d中的3个做一次非线性函数运算，然后将所得的结果依次加上第四个变量、文本的一个子分组和一个常数。

再将所得的结果向右循环移动一个不定的数，并加上a、b、c或d中之一。最后用该结果取代a、b、c或d中之一。

下面是每次操作中用到的四个非线性函数（每轮一个）。

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))

（&是与，|是或，~是非，^是异或）

这四个函数的说明：如果X、Y和Z的对应位是独立和均匀的，那么结果的每一位也应是独立和均匀的。

F是一个逐位运算的函数。即，如果X，那么Y，否则Z。

H是逐位奇偶操作符。

假设Mj表示消息的第j个子分组（从0到15），

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(b, 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),

（尼玛，这几个看着倒是挺对称的）

（<<是循环左移位，而不是左移位）

这四轮（一轮16步，取32位数处理，一共64步）是：

第一轮

第二轮

第三轮

第四轮

常数ti可以如下选择：

在第i步中，ti是4294967296*abs(sin(i))的整数部分，i的单位是弧度(4294967296等于2的32次方)。

在所有的这些都完成之后，将A、B、C、D分别加上a、b、c、d。然后用下一分组数据继续运行算法，最后的输出将是A、B、C和D的级联。

在Java中，java。security.MessageDigest中已经定义了MD5的计算，只需要简单地调用即可得到MD5的128位整数。

然后将此128位（16个字节）转换成十六进制表示即可。

package com.java.md5;

public class MD5 {
	public static String getMD5(byte[] source) {
		String s = null;
		char hexDigits[] = {'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','a',
				'b','c','d','e','f'};
		try {
			java.security.MessageDigest md =
					java.security.MessageDigest.getInstance("MD5");
			md.update(source);
			byte tmp[] = md.digest();
			char str[] = new char[16*2];
			int k = 0;
			for (int i = 0; i < 16; i++) {
				byte byte0 = tmp[i];
				str[k++] = hexDigits[byte0 >>> 4 & 0xf];
				str[k++] = hexDigits[byte0 & 0xf];
			}
			s = new String(str);
		} catch(Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return s;
	}

	public static void main(String[] args) {
		String a = "I love you";
		byte[] b = a.getBytes();
		for (int i=0; i<b.length; i++)
			System.out.print(b[i] + " ");
		String str = MD5.getMD5(b);
		System.out.println("a = " + a + "\n" + "str = " + str + "\n");
	}
}