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C++编写MD5算法实现

2023-07-12 13:17:38 深夜i -- --

C++ MD5 算法实现加密

MD5算法是一种常见的哈希函数，它能够对输入的任意数据进行处理，生成一个固定长度的输出（通常是128位），从而实现数据完整性的验证和密码保护功能。在许多密码学和安全领域的应用中，MD5算法都扮演着重要的角色。

在C++编程中，我们可以使用一些现成的库或者工具来实现MD5算法。例如，利用OpenSSL和Boost库，我们可以非常方便地完成MD5哈希的计算和验证。另外，也可以利用第三方的MD5库来实现，如md5.h和md5.cpp等。

如果我们想要自己实现MD5算法，在C++编程中也是可行的。下面是一个简单的示例程序，它基于MD5算法对传入的字符串进行哈希处理：


#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cstdint>
using namespace std;
typedef uint32_t WORD;
typedef uint8_t BYTE;
const WORD T[] = 0xd76aa478;
const WORD S[] = 4;
WORD A, B, C, D;
BYTE *buffer;
WORD *X;
void init(const char *input) {
  size_t inputLen = strlen(input);
  size_t mod = inputLen % 64;
  size_t paddingLen = (mod < 56) ? (56 - mod) : (120 - mod);
  size_t len = inputLen + paddingLen + 8;
  buffer = new BYTE[len];
  memset(buffer, 0, len);
  memcpy(buffer, input, inputLen);
  buffer[inputLen] = 0x80;
  uint64_t bitLen = inputLen * 8;
  memcpy(buffer + len - 8, &bitLen, 8);
  X = (WORD *) buffer;
}
void loop() {
  for (unsigned i = 0; i < 64; ++i) {
    WORD F, g;
    if (i < 16) {
      F = (B & C) | ((~B) & D);
      g = i;
    } else if (i < 32) {
      F = (D & B) | ((~D) & C);
      g = (5 * i + 1) % 16;
    } else if (i < 48) {
      F = B ^ C ^ D;
      g = (3 * i + 5) % 16;
    } else {
      F = C ^ (B | (~D));
      g = (7 * i) % 16;
    }
    WORD temp = D;
    D = C;
    C = B;
    B = B + (F + X[g] + T[i]);
    B = B << S[i] | B >> (32 - S[i]);
    B = B + temp;
  }
}
WORD *MD5(const char *input) {
  init(input);
  A = 0x67452301;
  B = 0xefcdab89;
  C = 0x98badcfe;
  D = 0x10325476;
  for (unsigned i = 0; i < strlen(input) / 64; ++i) {
    loop();
    X += 16;
  }
  WORD *result = new WORD[4];
  result[0] = A;
  result[1] = B;
  result[2] = C;
  result[3] = D;
  return result;
}
int main() {
  char example[] = "Hello, world!";
  WORD *hash = MD5(example);
  printf("MD5 hash: %08x%08x%08x%08x\n",
      hash[0], hash[1], hash[2], hash[3]);
  return 0;
}

上面这个示例程序基于标准的MD5算法实现了字符串的哈希。它使用了一些常量数组T和S，以及四个长整型变量A、B、C、D。初始化函数init()将字符串转化为字节数组，并加入填充和位数标识后，以32位字为单位依次存入X数组中。哈希函数MD5()在X数组中遍历每个512位的分组，经过循环操作（即轮函数loop()）将分组的结果合并到A、B、C、D中。最后的MD5结果以字形式存储在size为4的WORD型数组中返回。

在实际应用过程中，需要注意MD5算法本身的局限性和安全性问题。因为MD5算法存在病态的信息集合，使得太容易生成相同的输出，同时也易于被暴力破解。所以现在可靠的密码保护和数据完整性验证都采用更加安全的算法和加密方式，如SHA-2、SHA-3、AES等。

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