MD5加密算法与实现


文章目录

  • MD5加密算法与实现
  • MD5算法简介
  • MD5算法的优势
  • MD5算法流程
  • 代码实现


MD5算法简介

MD5的全称是Message-Digest Algorithm，是Hash算法中的一种重要算法，具有单项加密、加密结果唯一、安全性能好等特点。MD5以512位分组来处理输入的信息，且每一分组又被划分为16个 32位子分组，经过了一系列的处理后 ，算法的输出由四个32位分组组成，将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值。

MD5算法的优势

（1）容易计算及不可逆性：

  • 现在主流的编程语言基本都支持MD5算法的实现，所以非常容易计算出一个数据的MD5值。
  • 而且MD5算法是不可逆的，也就是说我们无法通过常规的方式从MD5值倒推出它的原文。

（2）压缩性：

  • 任意长度的数据，其MD5值都是一个32位长度的十六进制字符串，区分大小写（所以要和安卓、服务端商量好是用大写还是小写）。

（3）抗修改性：

  • 对原数据做一丁点的改动，MD5值就会有巨大的变动。逆反过来理解一下这个特性，比如说两个原数据的MD5值非常相似，但是你不能想当然的认为它们俩对应的原数据也相似。这个特性表明的是，如果你想要很轻易的由MD5倒猜出原文数据是不可能的，因此这个特性在某种程度上表明了MD5算法是安全的。

（4）抗碰撞性：

抗碰撞性分为两种：

  • 第一种，**知道了原数据及其MD5值，想要碰撞出这个MD5值，从而猜测出原数据，是非常困难的。**这种碰撞的难度表明的是，强制破解MD5算法是非常困难的，更别说上面的轻易倒推了。
  • 第二种，我们知道MD5值总是一个32位的十六进制字符串，换算成二进制就是一个128位的字符串，因此所有的MD5值一共有2的128次方种可能性，**那么用自然界无穷的数据去对应这个有限的MD5值集合，会不会出现不同的数据有相同的MD5值呢？这样看来，理论上是会的，但是实际中想要找到两个不同的数据有着相同的MD5值是非常困难的。**这种碰撞的难度表明的是，我们可以放心的去使用MD5算法，不必担心不同的数据拥有相同的MD5值。

为什么说以上两种碰撞是困难的呢？因为要寻找这样一对碰撞是需要耗费非常非常长的时间的，依照现在计算机的计算能力，碰撞被认为在实际中是不可能发生的。因此，这个特性也在某种程度上表明了MD5算法的安全性。

MD5算法流程

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  • 信息填充首先需要对明文信息进行填充，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 N512 + 448。然后，再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。经过这两步的处理 ，现在的信息字节长度为 N512 + 448 + 64 = (N + 1) *512，即长度恰好是 512的整数倍。
  • 结构初始化在处理过程中需要定义一个结构。该结构包含了每一次需要处理的一个明文块 (512bit)和计算出来的散列值 (128bit)。在散列的整个过程中，它的作用非常重要 ，各个明文块计算出来的散列值都是通过它来传递的。
  • 分组文件将填充好的文件进行分组 ，每组 512位 ,共有N组。
  • 处理分组使用算法处理每组数据。MD5算法在计算时会用到四个32位被称作链接变量 (Chaining Variable)的整数参数 ，在使用之前要对它们赋初值 ，分别就为 :A = 0x01234567，B = 0x89abcdef， C = 0xfedcba98，D =0x76543210。当设置好这四个链接变量后，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。将上面四个链接变量复制到另外四个变量中 :A到 a，B到 b， C到 c，D到 d。主循环有四轮，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中的其中三个作一次非线性函数运算 ，然后将所得结果加上第四个变量，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。
  • 输出结果当全部信息处理完成后 ，将分组处理的结果进行处理，输出计算结果。所有这些完成之后 ，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 ，最后的输出是 A、B、C和 D的级联。当全部分组处理完成后，将结果级联 ，即得到了 MD5处理的结果。

代码实现

import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;

/**
 * 加密工具MD5类
 */
public class EncryptUtil {
    public static String md5(String plainText){
        String encryStr = null;
        if (plainText != null && !"".equals(plainText)) {
            try {
                //md5实现类实例化
                byte[] ret = MessageDigest.getInstance("md5").digest(plainText.getBytes());
                //将获取的byte数组值转为16进制的字符串
                String md5Code = new BigInteger(1, ret).toString(16);
                //获取的字符串不足32位的用“0”补齐
                for (int i = 0; i < 32 - md5Code.length(); i++) {
                    md5Code = "0" + md5Code;
                }
                encryStr = md5Code;
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return encryStr;
    }
}
/*测试类*/
import org.junit.Test;

/**
 * 测试输出：81dc9bd52d04dc20036dbd8313ed055
 */
public class TestEncrypt {
    @Test
    public void testMd5(){
        System.out.println(EncryptUtil.md5("1234"));
    }
}