previous up next index search

Previous: 6.16 Стек протоколов I2P и немного о TOR    UP: 6 Сетевая безопасность
    Next: 6.18 Алгоритм вычисления дайджеста сообщения (SHA1, RFC-3174, сентябрь 2001)

6.17 Алгоритм вычисления дайджеста сообщения MD5 (RFC-1321, R. Rivest, апрель 1992)
Семенов Ю.А. (ГНЦ ИТЭФ)

Дайджесты используются при решении самых разных задач и при реализации множества приложений:

Фрагменты кода, приведенные в данном документе, целиком заимствованы из RFC-1321, R. Rivest. Из-за большой частоты коллизий в алгоритме MD5 в новых разработках его применение не рекомендуется. Предпочтительнее SHA-1.

Входными данными алгоритма является сообщение, дайджест которого вычисляется. Сообщение может иметь любую длину. В качестве результата выдается 128-битовый код - дайджест исходного сообщения. Предполагается, что дайджесты двух разных сообщений, пусть и с малой вероятностью, могут совпадать. Алгоритм MD5 предназначен для цифровых подписей, где большой файл должен быть сжат, а после этого зашифрован секретным ключом, таки, как генерирует RSA.

Алгоритм MD5 сконструирован так, чтобы обеспечить быстрый расчет на 32-битных компьютерах.

Алгоритм MD5 является расширением алгоритма MD4. MD5 немного медленнее MD4, но более консервативен по своему устройству.

Для приложений базирующихся на OSI, объектный идентификатор MD5 имеет вид:

md5 OBJECT IDENTIFIER ::= iso(1) member-body(2) US(840) rsadsi(113549) digestAlgorithm(2) 5}

2. Терминология и обозначения

В этом документе "слово" представляет собой 32-битовый код а "байт" - 8-битный код. Последовательность бит может интерпретироваться как последовательность байт, где каждая группа из 8 бит интерпретируется как байт, где старший бит следует первым. Аналогично, последовательность байт может интерпретироваться как последовательность битных слов, где каждая последовательная группа из четырех байт интерпретируется как слово с младшим байтом, следующим первым.

Пусть x_i обозначает xi. Если индексом является выражение, мы помещаем его в скобки, как в x_{i+1}.

Пусть символ "+" обозначает сложение слов (т.e., сложение по модулю 232). Пусть X <<< s обозначает 32-битовое значение, полученное в результате циклического сдвига X влево на s бит. Пусть not(X) означает побитовое дополнение X, и пусть X v Y обозначает побитовую операцию OR X и Y. Пусть X xor Y обозначает побитовую операцию XOR X и Y, и пусть XY обозначает побитовую операцию AND X и Y.

3. Описание алгоритма MD5

Предположим, что мы имеем b-битовое сообщение, и что мы хотим найти дайджест сообщения. b - произвольное положительное целое число; b может быть равно нулю, оно не должно быть кратным восьми, и оно может быть сколь угодно велико. Мы предположим, что биты записаны следующим образом:

m_0 m_1 ... m_{b-1}

Вычисление дайджеста сообщения включает в себя пять шагов.

3.1. Шаг 1. Добавляем биты заполнителя

Сообщение дополняется нулями, так чтобы его длина в битах была конгруэнтна 448 по модулю 512. Таким образом, сообщение дополняется так, чтобы оно было на 64 бита короче, ближайшего целого, кратного 512. Дополнение производится следующим образом: одиночный "1" добавлен к сообщению, и затем "0" бит добавляется так, что длина в битах дополненного сообщения становится конгруэнтной 448, по модулю 512. В результате, добавляется по крайней мере один бит и как максимум - 512 бит. .

3.2. Шаг 2. Добавление длины

64-битная репрезентация b (длина сообщения до добавления к нему бит) добавляется к результату предыдущего шага. В мало вероятном случае, когда b больше 264, используются только младшие 64 бит b. (Эти биты добавляются в виде двух 32-битовых слов и младшее слово записывается первым.)

Здесь результирующее сообщение (после добавления битов b) имеет длину, кратную 512 битам. Это эквивалентно тому, что сообщение имеет длину, которая в точности кратна 16 (32-битным) словам. Пусть M[0 ... N-1] слова результирующего сообщения, где N кратно 16. Смотри рис. 1.

Рис. 1. Добавление кода длины b [4]

3.3. Шаг 3. Инициализируем буфер MD

Буфер на четыре слова (A,B,C,D) используется для вычисления дайджеста сообщения. Каждое из слов A, B, C, D представляет собой 32-битный регистр. В эти регистры вначале заносятся следующие значения в шестнадцатеричном формате, младшие байты следуют первыми:

          word A: 01 23 45 67
          word B: 89 ab cd ef
          word C: fe dc ba 98
          word D: 76 54 32 10

3.4. Шаг 4. Обрабатываем сообщение в блоках по 16-слов

Мы сначала определяем четыре вспомогательные функции, каждая из которых использует три 32-битных слова и генерирует одно 32-битное слово.

          F(X,Y,Z) = XY v not(X) Z
          G(X,Y,Z) = XZ v Y not(Z)
          H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z
          I(X,Y,Z) = Y xor (X v not(Z))

В каждой позиции бит F действует как условие: if X then Y else Z. Функция F может быть определена, используя + вместо v, так как XY и not(X)Z не будет иметь 1 в той же позиции. Интересно заметить, что, если биты X, Y и Z независимы и несмещены, каждый бит F(X,Y,Z) будет независимым и несмещенным.

Функции G, H и I подобны функции F, так что они действуют побитно для получения выходных кодов X, Y и Z, таким образом, что, если соответствующие биты X, Y и Z являются независимыми и несмещенными, тогда каждый бит G(X,Y,Z), H(X,Y,Z), и I(X,Y,Z) будет независимым и несмещенным. Заметим, что функция H является побитовым "xor" или "parity" функцией входных кодов.

На этом шаге используется 64-элементная таблица T[1 ... 64] сформированная из функции синус. Пусть T[i] обозначает i-й элемент таблицы, который равен целой части 4294967296 * abs(sin(i)), где i измеряется в радианах. Элементы таблицы представлены в приложении.

Далее выполняем:

   /* Обрабатываем каждый 16-словный блок. */
   For i = 0 to N/16-1 do

     /* Копируем блок i в X. */
     For j = 0 to 15 do
       Set X[j] to M[i*16+j].
     end /* цикла по j */

     /* Сохраняем A как AA, B как BB, C как CC, и D как DD. */
     AA = A
     BB = B
     CC = C
     DD = D

   /* Шаг 1. */
   /* Пусть [abcd k s i] обозначает операцию
          a = b + ((a + F(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
   /* Выполняем следующие 16 операций. */
     [ABCD  0  7  1]  [DABC  1 12  2]  [CDAB  2 17  3]  [BCDA  3 22  4]
     [ABCD  4  7  5]  [DABC  5 12  6]  [CDAB  6 17  7]  [BCDA  7 22  8]
     [ABCD  8  7  9]  [DABC  9 12 10]  [CDAB 10 17 11]  [BCDA 11 22 12]
     [ABCD 12  7 13]  [DABC 13 12 14]  [CDAB 14 17 15]  [BCDA 15 22 16]

   /* Шаг 2. */
   /* Пусть [abcd k s i] обозначает операцию
          a = b + ((a + G(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
   /* Выполняем следующие 16 операций. */
     [ABCD  1  5 17]  [DABC  6  9 18]  [CDAB 11 14 19]  [BCDA  0 20 20]
     [ABCD  5  5 21]  [DABC 10  9 22]  [CDAB 15 14 23]  [BCDA  4 20 24]
     [ABCD  9  5 25]  [DABC 14  9 26]  [CDAB  3 14 27]  [BCDA  8 20 28]
     [ABCD 13  5 29]  [DABC  2  9 30]  [CDAB  7 14 31]  [BCDA 12 20 32]

   /* Шаг 3. */
   /* Пусть [abcd k s t] обозначает операцию
          a = b + ((a + H(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
   /* Выполняем следующие 16 операций. */
     [ABCD  5  4 33]  [DABC  8 11 34]  [CDAB 11 16 35]  [BCDA 14 23 36]
     [ABCD  1  4 37]  [DABC  4 11 38]  [CDAB  7 16 39]  [BCDA 10 23 40]
     [ABCD 13  4 41]  [DABC  0 11 42]  [CDAB  3 16 43]  [BCDA  6 23 44]
     [ABCD  9  4 45]  [DABC 12 11 46]  [CDAB 15 16 47]  [BCDA  2 23 48]

   /* Шаг 4. */
   /* Пусть [abcd k s t] обозначает операцию
          a = b + ((a + I(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
   /* Выполняем следующие 16 операций. */
     [ABCD  0  6 49]  [DABC  7 10 50]  [CDAB 14 15 51]  [BCDA  5 21 52]
     [ABCD 12  6 53]  [DABC  3 10 54]  [CDAB 10 15 55]  [BCDA  1 21 56]
     [ABCD  8  6 57]  [DABC 15 10 58]  [CDAB  6 15 59]  [BCDA 13 21 60]
     [ABCD  4  6 61]  [DABC 11 10 62]  [CDAB  2 15 63]  [BCDA  9 21 64]

   /* Затем выполняем следующие операции. (Здесь каждый из регистров инкрементируется на значение, которое он имел до начала обработки блока.) */
     A = A + AA
     B = B + BB
     C = C + CC
     D = D + DD

   end /* цикла по i */

3.5. Шаг 5. Вывод результата

Дайджест сообщения получается в качестве результата в виде A, B, C, D. То есть, мы начинаем с младшего байта A, и завершаем старшим байтом D.

Рис. 2. Алгоритм вычисления дайджеста MD5 [5]

Символ "+" на рисунке указывает на операцию сложения по модулю 232, F - нелинейная функция, <<<n - обозначает сдвиг кода влево на n разрядов, Wt и Kt - константы, а A,B,C,D - 32-битовые слова.

4. Заключение

Алгоритм вычисления дайджеста сообщения MD5 достаточно прост и выдает результат для сообщения произвольной длины. Предполагается, что вероятность того, что два сообщения будут иметь идентичные дайджесты имеет порядок 2-64, и что сложность получения сообщения, имеющего данный дайджест, имеет порядок 2128 операций.

Ссылки

[1] Rivest, R., "The MD4 Message Digest Algorithm", RFC 1320, MIT и RSA Data Security, Inc., April 1992.

[2] Rivest, R., "The MD4 message digest algorithm", in A.J. Menezes и S.A. Vanstone, editors, Advances in Cryptology - CRYPTO '90 Proceedings, pages 303-311, Springer-Verlag, 1991.

[3] CCITT Recommendation X.509 (1988), "The Directory - Authentication Framework."

[4] У. Блэк, "Интернет. Протоколы безопасности", Питер, 2001

[5] https://ru.wikipedia.org/wiki/MD5

Приложение A - Пример реализации

Это приложение содержит следующие файлы, взятые из RSAREF: A Cryptographic Toolkit for Privacy-Enhanced Mail:

     global.h -- файл глобальных заголовков

     md5.h -- файл заголовков для MD5

     md5c.c -- исходный код MD5

Приложение содержит в себе также следующий файл:

mddriver.c -- тестовый драйвер для MD2, MD4 и MD5

Реализация легко переносима и должна работать на самых разных платформах. Однако, не трудно оптимизировать реализацию для какой-то конкретной платформы. Например, на платформах "little-endian", где младший байт в 32-битном слове является наименее значимым и где нет ограничения на выравнивание, вызов Decode в MD5Transform может быть заменен typecast.

A.1. global.h

/* GLOBAL.H - RSAREF типы и константы */

/* PROTOTYPES следует установить равным 1, если и только если компилятор поддерживает функцию прототипирования аргумента. Значение PROTOTYPES по умолчанию равно 0, если это не было уже определено посредством флагов C-компилятора. */

#ifndef PROTOTYPES
#define PROTOTYPES 0
#endif

/* POINTER определяет тип generic pointer */

typedef unsigned char *POINTER;

/* UINT2 определяет два байта слова */

typedef unsigned short int UINT2;

/* UINT4 определяет четыре байта слова */

typedef unsigned long int UINT4;

/* PROTO_LIST определяется в зависимости от определения PROTOTYPES, заданного выше. Если используется PROTOTYPES, тогда PROTO_LIST возвращает список, 
в противном случае возвращается пустой список. */

#if PROTOTYPES
#define PROTO_LIST(list) list
#else
#define PROTO_LIST(list) ()
#endif

A.2. md5.h

/* MD5.H - файл заголовков для MD5C.C */

 */

/* Контекст MD5. */
typedef struct {
  UINT4 state[4];                                   /* state (ABCD) */
  UINT4 count[2];        /* number of bits, modulo 2^64 (lsb first) */
  unsigned char buffer[64];                         /* входной буфер */
} MD5_CTX;

void MD5Init PROTO_LIST ((MD5_CTX *));
void MD5Update PROTO_LIST
  ((MD5_CTX *, unsigned char *, unsigned int));
void MD5Final PROTO_LIST ((unsigned char [16], MD5_CTX *));

A.3. md5c.c

/* MD5C.C - RSA Data Security, Inc., алгоритм вычисления MD5 */
 */

#include "global.h"
#include "md5.h"

/* Константы для программы преобразования MD5. */

#define S11 7
#define S12 12
#define S13 17
#define S14 22
#define S21 5
#define S22 9
#define S23 14
#define S24 20
#define S31 4
#define S32 11
#define S33 16
#define S34 23
#define S41 6
#define S42 10
#define S43 15
#define S44 21

static void MD5Transform PROTO_LIST ((UINT4 [4], unsigned char [64]));
static void Encode PROTO_LIST
  ((unsigned char *, UINT4 *, unsigned int));
static void Decode PROTO_LIST
  ((UINT4 *, unsigned char *, unsigned int));
static void MD5_memcpy PROTO_LIST ((POINTER, POINTER, unsigned int));
static void MD5_memset PROTO_LIST ((POINTER, int, unsigned int));

static unsigned char PADDING[64] = {
  0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
};

/* F, G, H и I являются базовыми функциями MD5. */

#define F(x, y, z) (((x) & (y)) | ((~x) & (z)))
#define G(x, y, z) (((x) & (z)) | ((y) & (~z)))
#define H(x, y, z) ((x) ^ (y) ^ (z))
#define I(x, y, z) ((y) ^ ((x) | (~z)))

/* ROTATE_LEFT rotates x left n bits. */

#define ROTATE_LEFT(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32-(n))))

/* FF, GG, HH, и II преобразования для шагов 1, 2, 3, и 4. Сдвиг отделен от сложения, чтобы предотвратить повторные вычисления. */

#define FF(a, b, c, d, x, s, ac) { \
 (a) += F ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
 (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
 (a) += (b); \
  }
#define GG(a, b, c, d, x, s, ac) { \
 (a) += G ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
 (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
 (a) += (b); \
  }
#define HH(a, b, c, d, x, s, ac) { \
 (a) += H ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
 (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
 (a) += (b); \
  }
#define II(a, b, c, d, x, s, ac) { \
 (a) += I ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
 (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
 (a) += (b); \
  }

/* Инициализация MD5. Начинаем MD5 операцию, записывает новое значение контекста. */

void MD5Init (context)
MD5_CTX *context;                                        /* контекст */
{
  context->count[0] = context->count[1] = 0;
/* Загружаем исходные константы.*/

  context->state[0] = 0x67452301;
  context->state[1] = 0xefcdab89;
  context->state[2] = 0x98badcfe;
  context->state[3] = 0x10325476;
}

/* Операция обновления блока MD5. Продолжаем работу над дайджестом сообщения MD5, обрабатываем следующий блок сообщения, и обновляем контекст. */

void MD5Update (context, input, inputLen)
MD5_CTX *context;                       /* контекст */
unsigned char *input;                   /* входной блок */
unsigned int inputLen;                  /* длина входного блока */
{
  unsigned int i, index, partLen;

  /* Вычисляем число байт по модулю 64 */

  index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3F);

  /* Обновляем число бит */
  if ((context->count[0] += ((UINT4)inputLen << 3))

   < ((UINT4)inputLen << 3))
 context->count[1]++;
  context->count[1] += ((UINT4)inputLen >> 29);

  partLen = 64 - index;

/* Преобразуем столько раз, сколько возможно.*/

  if (inputLen >= partLen) {
 MD5_memcpy
   ((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)input, partLen);
 MD5Transform (context->state, context->buffer);

 for (i = partLen; i + 63 < inputLen; i += 64)
   MD5Transform (context->state, &input[i]);

 index = 0;
  }
  else
 i = 0;

  /* Buffer remaining input */
  MD5_memcpy
 ((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)&input[i],
  inputLen-i);
}

/* Финализация MD5. Завершение операции вычисления дайджеста MD5, запись дайджеста сообщения и обнуление контекста. */

void MD5Final (digest, context)
unsigned char digest[16];                       /* дайджест сообщения */
MD5_CTX *context;                               /* контекст */
{
  unsigned char bits[8];
  unsigned int index, padLen;

/* Сохраняем число бит */

  Encode (bits, context->count, 8);

/* Pad out to 56 mod 64.*/

  index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3f);
  padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index);
  MD5Update (context, PADDING, padLen);

  /* Добавляем длину (before padding) */

  MD5Update (context, bits, 8);

  /* Store state in digest */

  Encode (digest, context->state, 16);

  /* Обнуляем чувствительные данные.*/

  MD5_memset ((POINTER)context, 0, sizeof (*context));
}

/* Базовые преобразования MD5. Преобразования осуществляется поблочно. */

static void MD5Transform (state, block)
UINT4 state[4];
unsigned char block[64];
{
  UINT4 a = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16];

  Decode (x, block, 64);

  /* Шаг 1 */
  FF (a, b, c, d, x[ 0], S11, 0xd76aa478); /* 1 */
  FF (d, a, b, c, x[ 1], S12, 0xe8c7b756); /* 2 */
  FF (c, d, a, b, x[ 2], S13, 0x242070db); /* 3 */
  FF (b, c, d, a, x[ 3], S14, 0xc1bdceee); /* 4 */
  FF (a, b, c, d, x[ 4], S11, 0xf57c0faf); /* 5 */
  FF (d, a, b, c, x[ 5], S12, 0x4787c62a); /* 6 */
  FF (c, d, a, b, x[ 6], S13, 0xa8304613); /* 7 */
  FF (b, c, d, a, x[ 7], S14, 0xfd469501); /* 8 */
  FF (a, b, c, d, x[ 8], S11, 0x698098d8); /* 9 */
  FF (d, a, b, c, x[ 9], S12, 0x8b44f7af); /* 10 */
  FF (c, d, a, b, x[10], S13, 0xffff5bb1); /* 11 */
  FF (b, c, d, a, x[11], S14, 0x895cd7be); /* 12 */
  FF (a, b, c, d, x[12], S11, 0x6b901122); /* 13 */
  FF (d, a, b, c, x[13], S12, 0xfd987193); /* 14 */
  FF (c, d, a, b, x[14], S13, 0xa679438e); /* 15 */
  FF (b, c, d, a, x[15], S14, 0x49b40821); /* 16 */

 /* Шаг 2 */
  GG (a, b, c, d, x[ 1], S21, 0xf61e2562); /* 17 */
  GG (d, a, b, c, x[ 6], S22, 0xc040b340); /* 18 */
  GG (c, d, a, b, x[11], S23, 0x265e5a51); /* 19 */
  GG (b, c, d, a, x[ 0], S24, 0xe9b6c7aa); /* 20 */
  GG (a, b, c, d, x[ 5], S21, 0xd62f105d); /* 21 */
  GG (d, a, b, c, x[10], S22,  0x2441453); /* 22 */
  GG (c, d, a, b, x[15], S23, 0xd8a1e681); /* 23 */
  GG (b, c, d, a, x[ 4], S24, 0xe7d3fbc8); /* 24 */
  GG (a, b, c, d, x[ 9], S21, 0x21e1cde6); /* 25 */
  GG (d, a, b, c, x[14], S22, 0xc33707d6); /* 26 */
  GG (c, d, a, b, x[ 3], S23, 0xf4d50d87); /* 27 */

  GG (b, c, d, a, x[ 8], S24, 0x455a14ed); /* 28 */
  GG (a, b, c, d, x[13], S21, 0xa9e3e905); /* 29 */
  GG (d, a, b, c, x[ 2], S22, 0xfcefa3f8); /* 30 */
  GG (c, d, a, b, x[ 7], S23, 0x676f02d9); /* 31 */
  GG (b, c, d, a, x[12], S24, 0x8d2a4c8a); /* 32 */

  /* Шаг 3 */
  HH (a, b, c, d, x[ 5], S31, 0xfffa3942); /* 33 */
  HH (d, a, b, c, x[ 8], S32, 0x8771f681); /* 34 */
  HH (c, d, a, b, x[11], S33, 0x6d9d6122); /* 35 */
  HH (b, c, d, a, x[14], S34, 0xfde5380c); /* 36 */
  HH (a, b, c, d, x[ 1], S31, 0xa4beea44); /* 37 */
  HH (d, a, b, c, x[ 4], S32, 0x4bdecfa9); /* 38 */
  HH (c, d, a, b, x[ 7], S33, 0xf6bb4b60); /* 39 */
  HH (b, c, d, a, x[10], S34, 0xbebfbc70); /* 40 */
  HH (a, b, c, d, x[13], S31, 0x289b7ec6); /* 41 */
  HH (d, a, b, c, x[ 0], S32, 0xeaa127fa); /* 42 */
  HH (c, d, a, b, x[ 3], S33, 0xd4ef3085); /* 43 */
  HH (b, c, d, a, x[ 6], S34,  0x4881d05); /* 44 */
  HH (a, b, c, d, x[ 9], S31, 0xd9d4d039); /* 45 */
  HH (d, a, b, c, x[12], S32, 0xe6db99e5); /* 46 */
  HH (c, d, a, b, x[15], S33, 0x1fa27cf8); /* 47 */
  HH (b, c, d, a, x[ 2], S34, 0xc4ac5665); /* 48 */

  /* Шаг 4 */
  II (a, b, c, d, x[ 0], S41, 0xf4292244); /* 49 */
  II (d, a, b, c, x[ 7], S42, 0x432aff97); /* 50 */
  II (c, d, a, b, x[14], S43, 0xab9423a7); /* 51 */
  II (b, c, d, a, x[ 5], S44, 0xfc93a039); /* 52 */
  II (a, b, c, d, x[12], S41, 0x655b59c3); /* 53 */
  II (d, a, b, c, x[ 3], S42, 0x8f0ccc92); /* 54 */
  II (c, d, a, b, x[10], S43, 0xffeff47d); /* 55 */
  II (b, c, d, a, x[ 1], S44, 0x85845dd1); /* 56 */
  II (a, b, c, d, x[ 8], S41, 0x6fa87e4f); /* 57 */
  II (d, a, b, c, x[15], S42, 0xfe2ce6e0); /* 58 */
  II (c, d, a, b, x[ 6], S43, 0xa3014314); /* 59 */
  II (b, c, d, a, x[13], S44, 0x4e0811a1); /* 60 */
  II (a, b, c, d, x[ 4], S41, 0xf7537e82); /* 61 */
  II (d, a, b, c, x[11], S42, 0xbd3af235); /* 62 */
  II (c, d, a, b, x[ 2], S43, 0x2ad7d2bb); /* 63 */
  II (b, c, d, a, x[ 9], S44, 0xeb86d391); /* 64 */

  state[0] += a;
  state[1] += b;
  state[2] += c;
  state[3] += d;

/* Zeroize sensitive information.*/

  MD5_memset ((POINTER)x, 0, sizeof (x));
}

/* Кодирует входные данные (UINT4) в выходные (символы без знака). Предполагаем len кратным 4. */

static void Encode (output, input, len)
unsigned char *output;
UINT4 *input;
unsigned int len;
{
  unsigned int i, j;

for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) {
 output[j] = (unsigned char)(input[i] & 0xff);
 output[j+1] = (unsigned char)((input[i] >> 8) & 0xff);
 output[j+2] = (unsigned char)((input[i] >> 16) & 0xff);
 output[j+3] = (unsigned char)((input[i] >> 24) & 0xff);
  }
}

/* Декодируем входные данные (unsigned char) в выходные (UINT4). Предполагаем len кратным 4.*/

static void Decode (output, input, len)
UINT4 *output;
unsigned char *input;
unsigned int len;
{
  unsigned int i, j;

  for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4)
 output[i] = ((UINT4)input[j]) | (((UINT4)input[j+1]) << 8) |
   (((UINT4)input[j+2]) << 16) | (((UINT4)input[j+3]) << 24);
}

/* Замечание: Возможна замена "for loop"  стандартным memcpy.*/

static void MD5_memcpy (output, input, len)
POINTER output;
POINTER input;
unsigned int len;
{
  unsigned int i;

for (i = 0; i < len; i++)

 output[i] = input[i];
}

/* Замечание: Возможна замена "for loop"  standard memset.*/

static void MD5_memset (output, value, len)
POINTER output;
int value;
unsigned int len;
{
  unsigned int i;
  for (i = 0; i < len; i++)
 ((char *)output)[i] = (char)value;
}

A.4. mddriver.c

/* MDDRIVER.C - тест-драйвер для MD2, MD4 и MD5 */
 */

/* Последующие операции делают MD по умолчанию равным MD5, если это уже не было задано флагами C-компилятора. */

#ifndef MD
#define MD MD5
#endif

#include 
#include 
#include 
#include "global.h"
#if MD == 2
#include "md2.h"
#endif
#if MD == 4

#include "md4.h"
#endif
#if MD == 5
#include "md5.h"
#endif

/* Длина тестового блока, u число тестовых блоков.*/

#define TEST_BLOCK_LEN 1000
#define TEST_BLOCK_COUNT 1000

static void MDString PROTO_LIST ((char *));
static void MDTimeTrial PROTO_LIST ((void));
static void MDTestSuite PROTO_LIST ((void));
static void MDFile PROTO_LIST ((char *));
static void MDFilter PROTO_LIST ((void));
static void MDPrint PROTO_LIST ((unsigned char [16]));

#if MD == 2
#define MD_CTX MD2_CTX
#define MDInit MD2Init
#define MDUpdate MD2Update
#define MDFinal MD2Final
#endif
#if MD == 4
#define MD_CTX MD4_CTX
#define MDInit MD4Init
#define MDUpdate MD4Update
#define MDFinal MD4Final
#endif
#if MD == 5
#define MD_CTX MD5_CTX
#define MDInit MD5Init
#define MDUpdate MD5Update
#define MDFinal MD5Final
#endif

/* Основной драйвер.

В качестве аргументов может быть нижеследующая комбинация:
  -sstring - вычисляется дайджест строки
  -t       - runs time trial
  -x       - исполнять тестовый скрипт
  filename - вычислить дайджест файла
  (none)   - вычислить дайджест стандартного ввода */

int main (argc, argv)
int argc;

char *argv[];
{
  int i;

  if (argc > 1)
 for (i = 1; i < argc; i++)
   if (argv[i][0] == '-' && argv[i][1] == 's')
     MDString (argv[i] + 2);
   else if (strcmp (argv[i], "-t") == 0)
     MDTimeTrial ();
   else if (strcmp (argv[i], "-x") == 0)
     MDTestSuite ();
   else
     MDFile (argv[i]);
  else
 MDFilter ();

  return (0);
}

/* Digests a string и печатается результат.*/

static void MDString (string)
char *string;
{
  MD_CTX context;
  unsigned char digest[16];
  unsigned int len = strlen (string);

  MDInit (&context);
  MDUpdate (&context, string, len);
  MDFinal (digest, &context);

  printf ("MD%d (\"%s\") = ", MD, string);
  MDPrint (digest);
  printf ("\n");
}

/* Измеряет время вычисления дайджеста блоков TEST_BLOCK_COUNT TEST_BLOCK_LEN-byte.*/

static void MDTimeTrial ()
{
  MD_CTX context;
  time_t endTime, startTime;
  unsigned char block[TEST_BLOCK_LEN], digest[16];
  unsigned int i;

  printf
 ("MD%d time trial. Digesting %d %d-byte blocks ...", MD,
  TEST_BLOCK_LEN, TEST_BLOCK_COUNT);

  /* Initialize block */
  for (i = 0; i < TEST_BLOCK_LEN; i++)
 block[i] = (unsigned char)(i & 0xff);

  /* Start timer */
  time (&startTime);

  /* Digest blocks */
  MDInit (&context);
  for (i = 0; i < TEST_BLOCK_COUNT; i++)
 MDUpdate (&context, block, TEST_BLOCK_LEN);
  MDFinal (digest, &context);

  /* Stop timer */
  time (&endTime);

  printf (" done\n");
  printf ("Digest = ");
  MDPrint (digest);
  printf ("\nTime = %ld seconds\n", (long)(endTime-startTime));
  printf
 ("Speed = %ld bytes/second\n",
  (long)TEST_BLOCK_LEN * (long)TEST_BLOCK_COUNT/(endTime-startTime));
}

/* Digests a reference suite of strings и печатается результат. */

static void MDTestSuite ()
{
  printf ("MD%d test suite:\n", MD);

  MDString ("");
  MDString ("a");
  MDString ("abc");
  MDString ("message digest");
  MDString ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
  MDString
 ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789");
  MDString
 ("1234567890123456789012345678901234567890\
1234567890123456789012345678901234567890");
}

/* Выдается дайджест файла и печатается результат.*/

static void MDFile (filename)
char *filename;
{
  FILE *file;
  MD_CTX context;
  int len;
  unsigned char buffer[1024], digest[16];

if ((file = fopen (filename, "rb")) == NULL)
 printf ("%s can't be opened\n", filename);

  else {
 MDInit (&context);
 while (len = fread (buffer, 1, 1024, file))
   MDUpdate (&context, buffer, len);
 MDFinal (digest, &context);

 fclose (file);

 printf ("MD%d (%s) = ", MD, filename);
 MDPrint (digest); 
 printf ("\n");
  }
}

/* Digests the standard input и печатается результат. */

static void MDFilter ()
{
  MD_CTX context;
  int len;
  unsigned char buffer[16], digest[16];

  MDInit (&context);
  while (len = fread (buffer, 1, 16, stdin))
 MDUpdate (&context, buffer, len);
  MDFinal (digest, &context);

  MDPrint (digest);
  printf ("\n");
}

/* Печатаем сообщение в шестнадцатеричном формате. */

static void MDPrint (digest)
unsigned char digest[16];
{
  unsigned int i;

  for (i = 0; i < 16; i++)
 printf ("%02x", digest[i]);
}

A.5. Тестовый пример

Тестовый пример MD5 (опция драйвера "-x") должно отпечатать следующий результат:

MD5 test suite:
MD5 ("") = d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
MD5 ("a") = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661
MD5 ("abc") = 900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72
MD5 ("message digest") = f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0
MD5 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b
MD5 ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789") =
d174ab98d277d9f5a5611c2c9f419d9f
MD5 ("123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456
78901234567890") = 57edf4a22be3c955ac49da2e2107b67a

Previous: 6.16 Стек протоколов I2P и немного о TOR    UP: 6 Сетевая безопасность
    Next: 6.18 Алгоритм вычисления дайджеста сообщения (SHA1, RFC-3174, сентябрь 2001)