漫画:什么是MD5算法
转载自 玻璃猫 程序员小灰
摘要哈希生成的正确姿势是什么样呢?分三步:
1.收集相关业务参数,在这里是金额和目标账户。当然,实际应用中的参数肯定比这多得多,这里只是做了简化。
2.按照规则,把参数名和参数值拼接成一个字符串,同时把给定的密钥也拼接起来。之所以需要密钥,是因为攻击者也可能获知拼接规则。
3.利用MD5算法,从原文生成哈希值。MD5生成的哈希值是128位的二进制数,也就是32位的十六进制数。
第三方支付平台如何验证请求的签名?同样分三步:
1.发送方和请求方约定相同的字符串拼接规则,约定相同的密钥。
2.第三方平台接到支付请求,按规则拼接业务参数和密钥,利用MD5算法生成Sign。
3.用第三方平台自己生成的Sign和请求发送过来的Sign做对比,如果两个Sign值一模一样,则签名无误,如果两个Sign值不同,则信息做了篡改。这个过程叫做验签。
MD5算法底层原理:
简单概括起来,MD5算法的过程分为四步:处理原文,设置初始值,循环加工,拼接结果。
第一步:处理原文
首先,我们计算出原文长度(bit)对512求余的结果,如果不等于448,就需要填充原文使得原文对512求余的结果等于448。填充的方法是第一位填充1,其余位填充0。填充完后,信息的长度就是512*N+448。
之后,用剩余的位置(512-448=64位)记录原文的真正长度,把长度的二进制值补在最后。这样处理后的信息长度就是512*(N+1)。
第二步:设置初始值
MD5的哈希结果长度为128位,按每32位分成一组共4组。这4组结果是由4个初始值A、B、C、D经过不断演变得到。MD5的官方实现中,A、B、C、D的初始值如下(16进制):
A=0x01234567
B=0x89ABCDEF
C=0xFEDCBA98
D=0x76543210
第三步:循环加工
这一步是最复杂的一步,我们看看下面这张图,此图代表了单次A,B,C,D值演变的流程。
图中,A,B,C,D就是哈希值的四个分组。每一次循环都会让旧的ABCD产生新的ABCD。一共进行多少次循环呢?由处理后的原文长度决定。
假设处理后的原文长度是M
主循环次数 = M / 512
每个主循环中包含 512 / 32 * 4 = 64次 子循环。
上面这张图所表达的就是单次子循环的流程。
下面对图中其他元素一一解释:
1.绿色F
图中的绿色F,代表非线性函数。官方MD5所用到的函数有四种:
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))
在主循环下面64次子循环中,F、G、H、I 交替使用,第一个16次使用F,第二个16次使用G,第三个16次使用H,第四个16次使用I。
2.红色“田”字
很简单,红色的田字代表相加的意思。
3.Mi
Mi是第一步处理后的原文。在第一步中,处理后原文的长度是512的整数倍。把原文的每512位再分成16等份,命名为M0~M15,每一等份长度32。在64次子循环中,每16次循环,都会交替用到M1~M16之一。
4.Ki
一个常量,在64次子循环中,每一次用到的常量都是不同的。
5.黄色的<<<S
左移S位,S的值也是常量。
“流水线”的最后,让计算的结果和B相加,取代原先的B。新ABCD的产生可以归纳为:
新A = 原d
新B = b+((a+F(b,c,d)+Mj+Ki)<<<s)
新C = 原b
新D = 原c
总结一下主循环中的64次子循环,可以归纳为下面的四部分:
第一轮:
FF(a,b,c,d,M0,7,0xd76aa478) s[0]=7, K[0] = 0xd76aa478
FF(a,b,c,d,M1,12,0xe8c7b756)s[1]=12, K[1] = 0xe8c7b756
FF(a,b,c,d,M2,17,0x242070db)
FF(a,b,c,d,M3,22,0xc1bdceee)
FF(a,b,c,d,M4,7,0xf57c0faf)
FF(a,b,c,d,M5,12,0x4787c62a)
FF(a,b,c,d,M6,17,0xa8304613)
FF(a,b,c,d,M7,22,0xfd469501)
FF(a,b,c,d,M8,7,0x698098d8)
FF(a,b,c,d,M9,12,0x8b44f7af)
FF(a,b,c,d,M10,17,0xffff5bb1)
FF(a,b,c,d,M11,22,0x895cd7be)
FF(a,b,c,d,M12,7,0x6b901122)
FF(a,b,c,d,M13,12,0xfd987193)
FF(a,b,c,d,M14,17, 0xa679438e)
FF(a,b,c,d,M15,22,0x49b40821)
第二轮:
GG(a,b,c,d,M1,5,0xf61e2562)
GG(a,b,c,d,M6,9,0xc040b340)
GG(a,b,c,d,M11,14,0x265e5a51)
GG(a,b,c,d,M0,20,0xe9b6c7aa)
GG(a,b,c,d,M5,5,0xd62f105d)
GG(a,b,c,d,M10,9,0x02441453)
GG(a,b,c,d,M15,14,0xd8a1e681)
GG(a,b,c,d,M4,20,0xe7d3fbc8)
GG(a,b,c,d,M9,5,0x21e1cde6)
GG(a,b,c,d,M14,9,0xc33707d6)
GG(a,b,c,d,M3,14,0xf4d50d87)
GG(a,b,c,d,M8,20,0x455a14ed)
GG(a,b,c,d,M13,5,0xa9e3e905)
GG(a,b,c,d,M2,9,0xfcefa3f8)
GG(a,b,c,d,M7,14,0x676f02d9)
GG(a,b,c,d,M12,20,0x8d2a4c8a)
第三轮:
HH(a,b,c,d,M5,4,0xfffa3942)
HH(a,b,c,d,M8,11,0x8771f681)
HH(a,b,c,d,M11,16,0x6d9d6122)
HH(a,b,c,d,M14,23,0xfde5380c)
HH(a,b,c,d,M1,4,0xa4beea44)
HH(a,b,c,d,M4,11,0x4bdecfa9)
HH(a,b,c,d,M7,16,0xf6bb4b60)
HH(a,b,c,d,M10,23,0xbebfbc70)
HH(a,b,c,d,M13,4,0x289b7ec6)
HH(a,b,c,d,M0,11,0xeaa127fa)
HH(a,b,c,d,M3,16,0xd4ef3085)
HH(a,b,c,d,M6,23,0x04881d05)
HH(a,b,c,d,M9,4,0xd9d4d039)
HH(a,b,c,d,M12,11,0xe6db99e5)
HH(a,b,c,d,M15,16,0x1fa27cf8)
HH(a,b,c,d,M2,23,0xc4ac5665)
第四轮:
Ⅱ(a,b,c,d,M0,6,0xf4292244)
Ⅱ(a,b,c,d,M7,10,0x432aff97)
Ⅱ(a,b,c,d,M14,15,0xab9423a7)
Ⅱ(a,b,c,d,M5,21,0xfc93a039)
Ⅱ(a,b,c,d,M12,6,0x655b59c3)
Ⅱ(a,b,c,d,M3,10,0x8f0ccc92)
Ⅱ(a,b,c,d,M10,15,0xffeff47d)
Ⅱ(a,b,c,d,M1,21,0x85845dd1)
Ⅱ(a,b,c,d,M8,6,0x6fa87e4f)
Ⅱ(a,b,c,d,M15,10,0xfe2ce6e0)
Ⅱ(a,b,c,d,M6,15,0xa3014314)
Ⅱ(a,b,c,d,M13,21,0x4e0811a1)
Ⅱ(a,b,c,d,M4,6,0xf7537e82)
Ⅱ(a,b,c,d,M11,10,0xbd3af235)
Ⅱ(a,b,c,d,M2,15,0x2ad7d2bb)
Ⅱ(a,b,c,d,M9,21,0xeb86d391)
第四步:拼接结果
这一步就很简单了,把循环加工最终产生的A,B,C,D四个值拼接在一起,转换成字符串即可。
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