[JAVA][MD5]关于MD5的实现和JAVA生成MD5

>获取完整摘要算法工具类代码：

[JAVA]数字摘要算法工具类——(Hamc)MD5/SHA1/SHA256/SHA512/PBKDF2

>Java实现MD5

JAVA JDK中的security包自带了MD5的加密算法，经过加密后，会生成一个128位的二进制序列。

首先导入这个包：

import java.security.MessageDigest;

然后编写主要的业务逻辑：

        try {//1.获取算法MD5实例MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("MD5");//2.MD5加密byte[] buff = md.digest("message digest".getBytes());// "message digest" 就是密文//3.将128位的二进制编码转为32位的16进制编码String md5str = toHex(buff);//4.打印System.out.println(md5str);//输出 f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0} catch (NoSuchAlgorithmException e) {e.printStackTrace();}

其中，128bin -> 32hex的方法如下：

    //将128位的二进制序列转为32位的16进制编码public static String toHex(byte[] bytes) {String md5str = "";for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {int temp = bytes[i];if (temp < 0) temp += 256; // 0x8* 在经过toHexString转化时，会被转为ffffff8*，需要+256保证其正值if (temp < 16) md5str += "0"; // 0x05 转化会变成 5，缺少一位0md5str+=Integer.toHexString(temp);}return md5str;}

>MD5的算法

MD5的主要算法思路有三步：

补位
分组（小端排序）
循环

>补位是什么呢？

MD5将密文按512分一个大组，然后每32位分一个小组，共16小组。（也就是64字节一个大组，4个字节一个小组）。

密文总长度为len，每条密文最后要留出64位（8个字节）的长度，用于保存原数据的长度len；因此，最后一个大分组必须有448位（56字节）的补位；

举个例子，假如一个密文长度为127位（字节），由于（127%64=63）!= 48，因此，必须补到其刚好余48字节为止，也就是(64-63)+48=49个字节。

补位时，第一个字节必为0x80，其后都是0x00。（也就是第一位为1，其他位都为0）。

补位完成后，再往后面写上八个字节的长度。比如对于上面那个例子，最后8个字节要写的是7fe 00 00 00 00 00 00 00。（127 = 0x7f）

     public static BYTES fill(BYTES s){int length=s.getLength();if(s.getLength()%64!=56){s.add((byte)0x80);if(length%64<56){for(int i=0;i<56-length%64-1;i++){s.add((byte)0x00);}}else {for(int i=0;i<56+64-length%64-1;i++){s.add((byte)0x00);}}}String hex = Integer.toHexString(length);int begin=-2,end=begin+2,remain=8;while(end<hex.length()){remain--;begin=end;end+=2;if (end>hex.length())end=hex.length();byte b = (byte)(int)Integer.valueOf(hex.substring(begin,end),16);s.add(b);}for (int i=0;i<remain;i++){s.add((byte)0x00);}//System.out.println(s.getLength());return s;}

>如何分组？

共分为16组，第j组记为M[j]。每4个字节（32位）一组，组内按小端排序。

比如M[1]对应的数据是12 13 14 15，那么M[1]=0x15141312。>

    public static int[] divide(BYTES s){int[] M = new int[16];for(int i=0;i<16;i++){int a = s.getI(i*4);if(a<0)a+=256;int b = s.getI(i*4+1);if(b<0)b+=256;int c = s.getI(i*4+2);if(c<0)c+=256;int d = s.getI(i*4+3);if(d<0)d+=256;String ta="";if(a<16)ta+="0";ta+=Integer.toHexString(a);String tb="";if(b<16)tb+="0";tb+=Integer.toHexString(b);String tc="";if(c<16)tc+="0";tc+=Integer.toHexString(c);String td="";if(d<16)td+="0";td+=Integer.toHexString(d);/*System.out.println("a="+a+" "+i+" "+Integer.toHexString(a));System.out.println("b="+b+" "+i+" "+Integer.toHexString(b));System.out.println("c="+c+" "+i+" "+Integer.toHexString(c));System.out.println("d="+d+" "+i+" "+Integer.toHexString(d));*/String temp=td+tc+tb+ta;M[i]=Integer.valueOf(temp,16);}return M;}

>循环

这是MD5的核心算法，涉及到数学，就不推导了。

总之，需要定义四个链接常量：

int A=0x67452301;
int B=0xefcdab89;
int C=0x98badcfe;
int D=0x10325476;

四个非线性函数：

    public static int F(int X,int Y,int Z){return (X&Y)|((~X)&Z);}public static int G(int X,int Y,int Z){return (X&Z)|(Y&(~Z));}public static int H(int X,int Y,int Z){return X^Y^Z;}public static int I(int X,int Y,int Z){return Y^(X|(~Z));}

四个循环函数：

    public static int FF(int a,int b,int c,int d,int Mj,int s,int ti){return b + ((a + F(b, c, d) + Mj + ti) << s);}public static int GG(int a,int b,int c,int d,int Mj,int s,int ti){return b + ((a + G(b, c, d) + Mj + ti) << s);}public static int HH(int a,int b,int c,int d,int Mj,int s,int ti){return b + ((a + H(b, c, d) + Mj + ti) << s);}public static int II(int a,int b,int c,int d,int Mj,int s,int ti){return b + ((a + I(b, c, d) + Mj + ti) << s);}

接着，进行N=sLength/64次大循环，其中sLength是补位后的数据长度（这里的单位是字节，所以除了64）。每次循环结束后，要做一个A+=a的操作。（这部分直接结合代码看吧）

整个循环的代码为：

    public static String getMD5(BYTES s){//链接常量int A=0x67452301;int B=0xefcdab89;int C=0x98badcfe;int D=0x10325476;int a=A,b=B,c=C,d=D;int N=s.getLength()/64;for(int i=0;i<N;i++){int[] M = divide(s);//对M[j]的第一轮循环a=FF(a,b,c,d,M[0],7,0xd76aa478);b=FF(d,a,b,c,M[1],12,0xe8c7b756);c=FF(c,d,a,b,M[2],17,0x242070db);d=FF(b,c,d,a,M[3],22,0xc1bdceee);a=FF(a,b,c,d,M[4],7,0xf57c0faf);b=FF(d,a,b,c,M[5],12,0x4787c62a);c=FF(c,d,a,b,M[6],17,0xa8304613);d=FF(b,c,d,a,M[7],22,0xfd469501) ;a=FF(a,b,c,d,M[8],7,0x698098d8) ;b=FF(d,a,b,c,M[9],12,0x8b44f7af) ;c=FF(c,d,a,b,M[10],17,0xffff5bb1) ;d=FF(b,c,d,a,M[11],22,0x895cd7be) ;a=FF(a,b,c,d,M[12],7,0x6b901122) ;b=FF(d,a,b,c,M[13],12,0xfd987193) ;c=FF(c,d,a,b,M[14],17,0xa679438e) ;d=FF(b,c,d,a,M[15],22,0x49b40821);//对M[j]的第二轮循环a=GG(a,b,c,d,M[1],5,0xf61e2562);b=GG(d,a,b,c,M[6],9,0xc040b340);c=GG(c,d,a,b,M[11],14,0x265e5a51);d=GG(b,c,d,a,M[0],20,0xe9b6c7aa) ;a=GG(a,b,c,d,M[5],5,0xd62f105d) ;b=GG(d,a,b,c,M[10],9,0x02441453) ;c=GG(c,d,a,b,M[15],14,0xd8a1e681);d=GG(b,c,d,a,M[4],20,0xe7d3fbc8) ;a=GG(a,b,c,d,M[9],5,0x21e1cde6) ;b=GG(d,a,b,c,M[14],9,0xc33707d6) ;c=GG(c,d,a,b,M[3],14,0xf4d50d87) ;d=GG(b,c,d,a,M[8],20,0x455a14ed);a=GG(a,b,c,d,M[13],5,0xa9e3e905);b=GG(d,a,b,c,M[2],9,0xfcefa3f8) ;c=GG(c,d,a,b,M[7],14,0x676f02d9) ;d=GG(b,c,d,a,M[12],20,0x8d2a4c8a);//对M[j]的第三轮循环a=HH(a,b,c,d,M[5],4,0xfffa3942);b=HH(d,a,b,c,M[8],11,0x8771f681);c=HH(c,d,a,b,M[11],16,0x6d9d6122);d=HH(b,c,d,a,M[14],23,0xfde5380c) ;a=HH(a,b,c,d,M[1],4,0xa4beea44) ;b=HH(d,a,b,c,M[4],11,0x4bdecfa9) ;c=HH(c,d,a,b,M[7],16,0xf6bb4b60) ;d=HH(b,c,d,a,M[10],23,0xbebfbc70);a=HH(a,b,c,d,M[13],4,0x289b7ec6);b=HH(d,a,b,c,M[0],11,0xeaa127fa);c=HH(c,d,a,b,M[3],16,0xd4ef3085);d=HH(b,c,d,a,M[6],23,0x04881d05);a=HH(a,b,c,d,M[9],4,0xd9d4d039);b=HH(d,a,b,c,M[12],11,0xe6db99e5);c=HH(c,d,a,b,M[15],16,0x1fa27cf8) ;d=HH(b,c,d,a,M[2],23,0xc4ac5665);//对M[j]的第四轮循环a=II(a,b,c,d,M[0],6,0xf4292244) ;b=II(d,a,b,c,M[7],10,0x432aff97) ;c=II(c,d,a,b,M[14],15,0xab9423a7);d=II(b,c,d,a,M[5],21,0xfc93a039) ;a=II(a,b,c,d,M[12],6,0x655b59c3) ;b=II(d,a,b,c,M[3],10,0x8f0ccc92) ;c=II(c,d,a,b,M[10],15,0xffeff47d);d=II(b,c,d,a,M[1],21,0x85845dd1) ;a=II(a,b,c,d,M[8],6,0x6fa87e4f) ;b=II(d,a,b,c,M[15],10,0xfe2ce6e0);c=II(c,d,a,b,M[6],15,0xa3014314) ;d=II(b,c,d,a,M[13],21,0x4e0811a1);a=II(a,b,c,d,M[4],6,0xf7537e82) ;b=II(d,a,b,c,M[11],10,0xbd3af235);c=II(c,d,a,b,M[2],15,0x2ad7d2bb);d=II(b,c,d,a,M[9],21,0xeb86d391);A += a;B += b;C += c;D += d;}if(A<0)A+=256;if(B<0)B+=256;if(C<0)C+=256;if(D<0)D+=256;return Integer.toHexString(A)+" "+Integer.toHexString(B)+" "+Integer.toHexString(C)+" "+Integer.toHexString(D);}

>MD5的盐运算

MD5理论上不可能求逆，但仍经不住黑客通过暴力解法去求解。例如黑客从数据库里得到一个序列为M的经过MD5加密的密码序列，那么他可以在他本机上经过大量摘要运算，当某个字符串S的MD5计算结果等于M时，就可以知道S就是原密码了。

盐运算可以较好得预防这个情况：

每次随机一个16位的Hex序列，如0x254f58d21a，把这个序列R作为字符串，直接加到密码序列S之后，也就是S+="254f58d21a"；
对这个序列做MD5，并对结果M，把后16位或你指定的某16位用序列R替换；（当然更好的方法是按某种只有你知道的方式，插入到MD5序列中，可充分保证唯一性）；
验证用户密码S时，从数据库存储的MD5码提取R（你已知其如何插入或替换也就知道如何提取），然后重复1、2两步，最后与数据库中的MD5校对即可。

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