实验三MD5算法的设计与实现.doc

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1、实验三MD5算法的设计与实现MD5算法及C++实现一、理论部分：1、预备知识1.1什么是数据校验通俗的说，就是为保证数据的完整性，用一种指定的算法对原始数据计算出的一个校验值。接收方用同样的算法计算一次校验值，如果和随数据提供的校验值一样，就说明数据是完整的。1.2最简单的检验实现方法：最简单的校验就是把原始数据和待比较数据直接进行比较，看是否完全一样这种方法是最安全最准确的。同时也是效率最低的。适用范围：简单的数据量极小的通讯。应用例子：龙珠cpu在线调试工具bbug.exe。它和龙珠cpu间通讯时，bb

2、ug发送一个字节cpu返回收到的字节，bbug确认是刚才发送字节后才继续发送下一个字节的。1.3奇偶校验ParityCheck实现方法：在数据存储和传输中，字节中额外增加一个比特位，用来检验错误。校验位可以通过数据位异或计算出来。应用例子：单片机串口通讯有一模式就是8位数据通讯，另加第9位用于放校验值。1.4bcc异或校验法(blockcheckcharacter)实现方法：很多基于串口的通讯都用这种既简单又相当准确的方法。它就是把所有数据都和一个指定的初始值（通常是0）异或一次，最后的结果就是校验值，通常

3、把她附在通讯数据的最后一起发送出去。接收方收到数据后自己也计算一次异或和校验值，如果和收到的校验值一致就说明收到的数据是完整的。校验值计算的代码类似于：unsigneduCRC=0;//校验初始值for(inti=0;i

4、组进行除法运算，如果除尽，则说明传输无误；如果未除尽，则表明传输出现差错。crc校验具还有自动纠错能力。crc检验主要有计算法和查表法两种方法，网上很多实现代码。适用范围：CRC-12码通常用来传送6-bit字符串;CRC-16及CRC-CCITT码则用是来传送8-bit字符。CRC-32：硬盘数据，网络传输等应用例子：rar,以太网卡芯片、MPEG解码芯片中1.6md5校验和数字签名实现方法：主要有md5和des算法。适用范围：数据比较大或要求比较高的场合。如md5用于大量数据、文件校验，des用于保密数

5、据的校验（数字签名）等等。应用例子：文件校验、银行系统的交易数据2、具体的实现理论2.1算法概述MD5算法是MD4算法的改进算法。RonRivest于1990年提出MD4单向散列函数，MD表示消息摘要(MessageDigest),对输入消息，算法产生128位散列值。该算法首次公布之后，BertdenBoer和AntoonBosselaers对算法三轮中的后两轮进行了成功的密码分析。在一个不相关的分析结果中,RalphMerKle成功地攻击了前两轮。尽管这些攻击都没有扩展到整个算法，但Rivest还是改进了

6、其算法，结果就是MD5算法。MD5算法是MD4的改进算法，它比MD4更复杂，但设计思想相似，输入的消息可任意长，输出结果也仍为128位，特别适用于高速软件实现，是基于32-位操作数的一些简单的位操作。2.2算法步骤l将输入消息按512-位分组，最后要填充成为512位的整数倍，且最后一组的后64位用来填充消息长度(填充前)。填充方法为附一个1在消息后，后接所要求的多个0。这样可以确保不同消息在填充后不相同。l由于留出64位用来表示消息长度，那么消息的长度最多可达264字节,相当于4G×4G字节，文件的长度是不

7、可能达到这么大，因此通常都是只采用64位中的低32位来表示消息长度，高32位填充0。l初始化MD变量。由于每轮输出128位，这128位可用下面四个32位字A,B,C,D来表示。其初始值设为：A=0x01234567B=0x89ABCDEFC=0xFEDCBA98D=0x76543210l开始进入算法主循环，循环的次数是消息中512位消息分组的数目。先将上面A、B、C、D四个变量分别复制到另外四个变量a、b、c、d中去。主循环有四轮，每轮很相似。每轮进行16次操作，每次操作对a、b、c、d四个变量中的三个作一

8、次非线性函数运算，然后将所得结果加上第四个变量，消息的一个子分组和一个常数。再将所得结果向右环移一个不定的数，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。以下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⊕ZI(X,Y,Z)=Y⊕(X∨(Z))其中，⊕是异或，∧是与，∨是或，是反符