Java中String生成MD5

//先上Java代码
public String getMD5(String s) {
        char hexDigits[]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A','B','C','D','E','F'};        
        try {
            byte[] btInput = s.getBytes("utf-8");
            MessageDigest mdInst = MessageDigest.getInstance("MD5");
            mdInst.update(btInput);
            byte[] md = mdInst.digest();
            int j = md.length;
            char str[] = new char[j * 2];
            int k = 0;
            for (int i = 0; i < j; i++) {
                byte byte0 = md[i];
                str[k++] = hexDigits[byte0 >>> 4 & 0xf];
                str[k++] = hexDigits[byte0 & 0xf];
            }
            return new String(str);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

MD5简介

MD5全名: Message Digest Algorithm MD5(中文名为消息摘要算法第五版)百度百科链接

特点

MD5算法具有如下特点:

  • 压缩性:任意长度的数据,算出的MD5值长度都是固定的。
  • 容易计算:从原数据计算出MD5值很容易。
  • 抗修改性:对原数据进行任何改动,哪怕只修改1个字节,所得到的MD5值都有很大区别。
  • 强抗碰撞:已知原数据和其MD5值,想找到一个具有相同MD5值的数据(即伪造数据)是非常困难的。

应用

MD5算法主要应用于:

  1. 一致性验证
  2. 数字签名
  3. 安全访问认证

原理

  1. 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。
  2. 运算流程:


    流程图

2.1 填充数据:在MD5算法中,首先要对信息进行填充,使其位长队512位求余的结果是448,并且填充必须进行,即使其位长对512的求余等于448.因此,信息的位长将会扩展为N*512+448,N为非负整数,N可以是0。
填充的方法如下:

2.1.1 在信息后面填充一个1和无数个0,直到满足上面的条件式才停止用0对信息填充。

2.1.2 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,如果二进制表示的填充前信息长度超过64位,则取最低的64位。
经过这两步的处理,信息的位长=(N+1)*512;即长度刚好为512位的倍数。 这样做的原因是满足后面处理中对信息长度的要求。

2.2 初始化变量
初始化的128位的值为初试连接变量,这些参数用于第一轮的运算,以大端字节序来表示,他们分别是:A=0x01234567,B=0x89ABCDEF,C=0xFEDCBA98,D=0x76543210。

2.3 处理分组数据

每一分组的算法流程如下:
第一分组需要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。从第二分组开始的变量为上一分组的运算结果,即A = a, B = b, C = c, D = d。
主循环有四轮(MD4只有三轮),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,文本的一个子分组和一个常数。再将所得结果向左环移一个不定的数,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。
以下是每次操作中用到的四个非线性函数(每轮一个)。
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) )
(&是与(And),|是或(Or),~是非(Not),^是异或(Xor))
这四个函数的说明:如果X、Y和Z的对应位是独立和均匀的,那么结果的每一位也应是独立和均匀的。
F是一个逐位运算的函数。即,如果X,那么Y,否则Z。函数H是逐位奇偶操作符。
假设Mj表示消息的第j个子分组(从0到15),常数ti是4294967296*abs( sin(i) )的整数部分,i 取值从1到64,单位是弧度。(4294967296=232

现定义:
FF(a ,b ,c ,d ,Mj ,s ,ti ) 操作为 a = b + ( (a + F(b,c,d) + Mj + ti) << s)
GG(a ,b ,c ,d ,Mj ,s ,ti ) 操作为 a = b + ( (a + G(b,c,d) + Mj + ti) << s)
HH(a ,b ,c ,d ,Mj ,s ,ti) 操作为 a = b + ( (a + H(b,c,d) + Mj + ti) << s)
II(a ,b ,c ,d ,Mj ,s ,ti) 操作为 a = b + ( (a + I(b,c,d) + Mj + ti) << s)
注意:“<<”表示循环左移位,不是左移位。
这四轮(共64步)是:
第一轮
FF(a ,b ,c ,d ,M0 ,7 ,0xd76aa478 )
FF(d ,a ,b ,c ,M1 ,12 ,0xe8c7b756 )
FF(c ,d ,a ,b ,M2 ,17 ,0x242070db )
FF(b ,c ,d ,a ,M3 ,22 ,0xc1bdceee )
FF(a ,b ,c ,d ,M4 ,7 ,0xf57c0faf )
FF(d ,a ,b ,c ,M5 ,12 ,0x4787c62a )
FF(c ,d ,a ,b ,M6 ,17 ,0xa8304613 )
FF(b ,c ,d ,a ,M7 ,22 ,0xfd469501)
FF(a ,b ,c ,d ,M8 ,7 ,0x698098d8 )
FF(d ,a ,b ,c ,M9 ,12 ,0x8b44f7af )
FF(c ,d ,a ,b ,M10 ,17 ,0xffff5bb1 )
FF(b ,c ,d ,a ,M11 ,22 ,0x895cd7be )
FF(a ,b ,c ,d ,M12 ,7 ,0x6b901122 )
FF(d ,a ,b ,c ,M13 ,12 ,0xfd987193 )
FF(c ,d ,a ,b ,M14 ,17 ,0xa679438e )
FF(b ,c ,d ,a ,M15 ,22 ,0x49b40821 )
第二轮
GG(a ,b ,c ,d ,M1 ,5 ,0xf61e2562 )
GG(d ,a ,b ,c ,M6 ,9 ,0xc040b340 )
GG(c ,d ,a ,b ,M11 ,14 ,0x265e5a51 )
GG(b ,c ,d ,a ,M0 ,20 ,0xe9b6c7aa )
GG(a ,b ,c ,d ,M5 ,5 ,0xd62f105d )
GG(d ,a ,b ,c ,M10 ,9 ,0x02441453 )
GG(c ,d ,a ,b ,M15 ,14 ,0xd8a1e681 )
GG(b ,c ,d ,a ,M4 ,20 ,0xe7d3fbc8 )
GG(a ,b ,c ,d ,M9 ,5 ,0x21e1cde6 )
GG(d ,a ,b ,c ,M14 ,9 ,0xc33707d6 )
GG(c ,d ,a ,b ,M3 ,14 ,0xf4d50d87 )
GG(b ,c ,d ,a ,M8 ,20 ,0x455a14ed )
GG(a ,b ,c ,d ,M13 ,5 ,0xa9e3e905 )
GG(d ,a ,b ,c ,M2 ,9 ,0xfcefa3f8 )
GG(c ,d ,a ,b ,M7 ,14 ,0x676f02d9 )

GG(b ,c ,d ,a ,M12 ,20 ,0x8d2a4c8a )
第三轮
HH(a ,b ,c ,d ,M5 ,4 ,0xfffa3942 )
HH(d ,a ,b ,c ,M8 ,11 ,0x8771f681 )
HH(c ,d ,a ,b ,M11 ,16 ,0x6d9d6122 )
HH(b ,c ,d ,a ,M14 ,23 ,0xfde5380c )
HH(a ,b ,c ,d ,M1 ,4 ,0xa4beea44 )
HH(d ,a ,b ,c ,M4 ,11 ,0x4bdecfa9 )
HH(c ,d ,a ,b ,M7 ,16 ,0xf6bb4b60 )
HH(b ,c ,d ,a ,M10 ,23 ,0xbebfbc70 )
HH(a ,b ,c ,d ,M13 ,4 ,0x289b7ec6 )
HH(d ,a ,b ,c ,M0 ,11 ,0xeaa127fa )
HH(c ,d ,a ,b ,M3 ,16 ,0xd4ef3085 )
HH(b ,c ,d ,a ,M6 ,23 ,0x04881d05 )
HH(a ,b ,c ,d ,M9 ,4 ,0xd9d4d039 )
HH(d ,a ,b ,c ,M12 ,11 ,0xe6db99e5 )
HH(c ,d ,a ,b ,M15 ,16 ,0x1fa27cf8 )
HH(b ,c ,d ,a ,M2 ,23 ,0xc4ac5665 )
第四轮
II(a ,b ,c ,d ,M0 ,6 ,0xf4292244 )
II(d ,a ,b ,c ,M7 ,10 ,0x432aff97 )
II(c ,d ,a ,b ,M14 ,15 ,0xab9423a7 )
II(b ,c ,d ,a ,M5 ,21 ,0xfc93a039 )
II(a ,b ,c ,d ,M12 ,6 ,0x655b59c3 )
II(d ,a ,b ,c ,M3 ,10 ,0x8f0ccc92 )
II(c ,d ,a ,b ,M10 ,15 ,0xffeff47d )
II(b ,c ,d ,a ,M1 ,21 ,0x85845dd1 )
II(a ,b ,c ,d ,M8 ,6 ,0x6fa87e4f )
II(d ,a ,b ,c ,M15 ,10 ,0xfe2ce6e0 )
II(c ,d ,a ,b ,M6 ,15 ,0xa3014314 )
II(b ,c ,d ,a ,M13 ,21 ,0x4e0811a1 )
II(a ,b ,c ,d ,M4 ,6 ,0xf7537e82 )
II(d ,a ,b ,c ,M11 ,10 ,0xbd3af235 )
II(c ,d ,a ,b ,M2 ,15 ,0x2ad7d2bb )
II(b ,c ,d ,a ,M9 ,21 ,0xeb86d391 )
所有这些完成之后,将a、b、c、d分别在原来基础上再加上A、B、C、D。
即a = a + A,b = b + B,c = c + C,d = d + D
然后用下一分组数据继续运行以上算法。

2.4 输出

最后的输出是a、b、c和d的级联。
当你按照我上面所说的方法实现MD5算法以后,你可以用以下几个信息对你做出来的程序作一个简单的测试,看看程序有没有错误。
MD5 ("") = d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
MD5 ("a") = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661
MD5 ("abc") = 900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72
MD5 ("message digest") = f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0
MD5 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b
MD5 ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz") =
f29939a25efabaef3b87e2cbfe641315
MD5 ("8a683566bcc7801226b3d8b0cf35fd97") =cf2cb5c89c5e5eeebef4a76becddfcfd
MD5加密字符串实例
现以字符串“jklmn”为例。
该字符串在内存中表示为:6A 6B 6C 6D 6E(从左到右为低地址到高地址,后同),信息长度为40 bits, 即0x28。
对其填充,填充至448位,即56字节。结果为:
6A 6B 6C 6D 6E 80 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
剩下64位,即8字节填充填充前信息位长,按小端字节序填充剩下的8字节,结果为。
6A 6B 6C 6D 6E 80 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 28 00 00 00 00 00 00 00
(64字节,512 bits)
初始化A、B、C、D四个变量。
将这64字节填充后数据分成16个小组(程序中对应为16个数组),即:
M0:6A 6B 6C 6D (这是内存中的顺序,按照小端字节序原则,对应数组M(0)的值为0x6D6C6B6A,下同)
M1:6E 80 00 00
M2:00 00 00 00
.....
M14:28 00 00 00
M15:00 00 00 00
经过“3. 分组数据处理”后,a、b、c、d值分别为0xD8523F60、0x837E0144、0x517726CA、0x1BB6E5FE
在内存中为a:60 3F 52 D8
b:44 01 7E 83
c:CA 26 77 51
d:FE E5 B6 1B
a、b、c、d按内存顺序输出即为最终结果:603F52D844017E83CA267751FEE5B61B。这就是字符串“jklmn”的MD5值。

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