MD5加密算法详解
数据与算法之美 2012-12-11
注：MD5不是绝对的安全，有俩md5解决
/*******************************************************************************
*keyBean类实现了RSADataSecurity,Inc.在提交给IETF的RFC1321中的keyBeanmessage-digest
*算法。
******************************************************************************/
publicclassMD5keyBean{
/*
*下面这些S11-S44实际上是一个4*4的矩阵，在原始的C实现中是用#define实现的，这里把它们实现成为static
*final是表示了只读，切能在同一个进程空间内的多个Instance间共享
*/
staticfinalintS11=7;
staticfinalintS12=12;
staticfinalintS13=17;
staticfinalintS14=22;
staticfinalintS21=5;
staticfinalintS22=9;
staticfinalintS23=14;
staticfinalintS24=20;
staticfinalintS31=4;
staticfinalintS32=11;
staticfinalintS33=16;
staticfinalintS34=23;
staticfinalintS41=6;
staticfinalintS42=10;
staticfinalintS43=15;
staticfinalintS44=21;
staticfinalbyte[]PADDING={-128,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
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};
/*
*下面的三个成员是keyBean计算过程中用到的3个核心数据，在原始的C实现中被定义到keyBean_CTX结构中
*/
privatelong[]state=newlong[4];//state(ABCD)
privatelong[]count=newlong[2];//numberofbits,modulo2^64(lsb
//first)
privatebyte[]buffer=newbyte[64];//inputbuffer
/*
*digestHexStr是keyBean的唯一一个公共成员，是最新一次计算结果的16进制ASCII表示.
*/
publicStringdigestHexStr;
/*
*digest,是最新一次计算结果的2进制内部表示，表示128bit的keyBean值.
*/
privatebyte[]digest=newbyte[16];
/*
*getkeyBeanofStr是类keyBean最主要的公共方法，入口参数是你想要进行keyBean变换的字符串
*返回的是变换完的结果，这个结果是从公共成员digestHexStr取得的．
*/
publicStringgetkeyBeanofStr(Stringinbuf){
keyBeanInit();
keyBeanUpdate(inbuf.getBytes(),inbuf.length());
keyBeanFinal();
digestHexStr="";
for(inti=0;i<16;i++){
digestHexStr+=byteHEX(digest[i]);
}
returndigestHexStr;
}
//这是keyBean这个类的标准构造函数，JavaBean要求有一个public的并且没有参数的构造函数
publicMD5keyBean(){
keyBeanInit();
return;
}
/*keyBeanInit是一个初始化函数，初始化核心变量，装入标准的幻数*/
privatevoidkeyBeanInit(){
count[0]=0L;
count[1]=0L;
///*Loadmagicinitializationconstants.
state[0]=0x67452301L;
state[1]=0xefcdab89L;
state[2]=0x98badcfeL;
state[3]=0x10325476L;
return;
}
/*
*F,G,H,I是4个基本的keyBean函数，在原始的keyBean的C实现中，由于它们是
*简单的位运算，可能出于效率的考虑把它们实现成了宏，在java中，我们把它们实现成了private方法，名字保持了原来C中的。
*/
privatelongF(longx,longy,longz){
return(x&y)|((~x)&z);
}
privatelongG(longx,longy,longz){
return(x&z)|(y&(~z));
}
privatelongH(longx,longy,longz){
returnx^y^z;
}
privatelongI(longx,longy,longz){
returny^(x|(~z));
}
/*
*FF,GG,HH和II将调用F,G,H,I进行近一步变换FF,GG,HH,andIItransformationsfor
*rounds1,2,3,and4.Rotationisseparatefromadditiontoprevent
*recomputation.
*/
privatelongFF(longa,longb,longc,longd,longx,longs,longac){
a+=F(b,c,d)+x+ac;
a=((int)a<<s)|((int)a>>>(32-s));
a+=b;
returna;
}
privatelongGG(longa,longb,longc,longd,longx,longs,longac){
a+=G(b,c,d)+x+ac;
a=((int)a<<s)|((int)a>>>(32-s));
a+=b;
returna;
}
privatelongHH(longa,longb,longc,longd,longx,longs,longac){
a+=H(b,c,d)+x+ac;
a=((int)a<<s)|((int)a>>>(32-s));
a+=b;
returna;
}
privatelongII(longa,longb,longc,longd,longx,longs,longac){
a+=I(b,c,d)+x+ac;
a=((int)a<<s)|((int)a>>>(32-s));
a+=b;
returna;
}
/*
*keyBeanUpdate是keyBean的主计算过程，inbuf是要变换的字节串，inputlen是长度，这个
*函数由getkeyBeanofStr调用，调用之前需要调用keyBeaninit，因此把它设计成private的
*/
privatevoidkeyBeanUpdate(byte[]inbuf,intinputLen){
inti,index,partLen;
byte[]block=newbyte[64];
index=(int)(count[0]>>>3)&0x3F;
///*Updatenumberofbits*/
if((count[0]+=(inputLen<<3))<(inputLen<<3))
count[1]++;
count[1]+=(inputLen>>>29);
partLen=64-index;
//Transformasmanytimesaspossible.
if(inputLen>=partLen){
keyBeanMemcpy(buffer,inbuf,index,0,partLen);
keyBeanTransform(buffer);
for(i=partLen;i+63<inputLen;i+=64){
keyBeanMemcpy(block,inbuf,0,i,64);
keyBeanTransform(block);
}
index=0;
}else
i=0;
///*Bufferremaininginput*/
keyBeanMemcpy(buffer,inbuf,index,i,inputLen-i);
}
/*
*keyBeanFinal整理和填写输出结果
*/
privatevoidkeyBeanFinal(){
byte[]bits=newbyte[8];
intindex,padLen;
///*Savenumberofbits*/
Encode(bits,count,8);
///*Padoutto56mod64.
index=(int)(count[0]>>>3)&0x3f;
padLen=(index<56)?(56-index):(120-index);
keyBeanUpdate(PADDING,padLen);
///*Appendlength(beforepadding)*/
keyBeanUpdate(bits,8);
///*Storestateindigest*/
Encode(digest,state,16);
}
/*
*keyBeanMemcpy是一个内部使用的byte数组的块拷贝函数，从input的inpos开始把len长度的
*字节拷贝到output的outpos位置开始
*/
privatevoidkeyBeanMemcpy(byte[]output,byte[]input,intoutpos,
intinpos,intlen){
inti;
for(i=0;i<len;i++)
output[outpos+i]=input[inpos+i];
}
/*
*keyBeanTransform是keyBean核心变换程序，有keyBeanUpdate调用，block是分块的原始字节
*/
privatevoidkeyBeanTransform(byteblock[]){
longa=state[0],b=state[1],c=state[2],d=state[3];
long[]x=newlong[16];
Decode(x,block,64);
/*Round1*/
a=FF(a,b,c,d,x[0],S11,0xd76aa478L);/*1*/
d=FF(d,a,b,c,x[1],S12,0xe8c7b756L);/*2*/
c=FF(c,d,a,b,x[2],S13,0x242070dbL);/*3*/
b=FF(b,c,d,a,x[3],S14,0xc1bdceeeL);/*4*/
a=FF(a,b,c,d,x[4],S11,0xf57c0fafL);/*5*/
d=FF(d,a,b,c,x[5],S12,0x4787c62aL);/*6*/
c=FF(c,d,a,b,x[6],S13,0xa8304613L);/*7*/
b=FF(b,c,d,a,x[7],S14,0xfd469501L);/*8*/
a=FF(a,b,c,d,x[8],S11,0x698098d8L);/*9*/
d=FF(d,a,b,c,x[9],S12,0x8b44f7afL);/*10*/
c=FF(c,d,a,b,x[10],S13,0xffff5bb1L);/*11*/
b=FF(b,c,d,a,x[11],S14,0x895cd7beL);/*12*/
a=FF(a,b,c,d,x[12],S11,0x6b901122L);/*13*/
d=FF(d,a,b,c,x[13],S12,0xfd987193L);/*14*/
c=FF(c,d,a,b,x[14],S13,0xa679438eL);/*15*/
b=FF(b,c,d,a,x[15],S14,0x49b40821L);/*16*/
/*Round2*/
a=GG(a,b,c,d,x[1],S21,0xf61e2562L);/*17*/
d=GG(d,a,b,c,x[6],S22,0xc040b340L);/*18*/
c=GG(c,d,a,b,x[11],S23,0x265e5a51L);/*19*/
b=GG(b,c,d,a,x[0],S24,0xe9b6c7aaL);/*20*/
a=GG(a,b,c,d,x[5],S21,0xd62f105dL);/*21*/
d=GG(d,a,b,c,x[10],S22,0x2441453L);/*22*/
c=GG(c,d,a,b,x[15],S23,0xd8a1e681L);/*23*/
b=GG(b,c,d,a,x[4],S24,0xe7d3fbc8L);/*24*/
a=GG(a,b,c,d,x[9],S21,0x21e1cde6L);/*25*/
d=GG(d,a,b,c,x[14],S22,0xc33707d6L);/*26*/
c=GG(c,d,a,b,x[3],S23,0xf4d50d87L);/*27*/
b=GG(b,c,d,a,x[8],S24,0x455a14edL);/*28*/
a=GG(a,b,c,d,x[13],S21,0xa9e3e905L);/*29*/
d=GG(d,a,b,c,x[2],S22,0xfcefa3f8L);/*30*/
c=GG(c,d,a,b,x[7],S23,0x676f02d9L);/*31*/
b=GG(b,c,d,a,x[12],S24,0x8d2a4c8aL);/*32*/
/*Round3*/
a=HH(a,b,c,d,x[5],S31,0xfffa3942L);/*33*/
d=HH(d,a,b,c,x[8],S32,0x8771f681L);/*34*/
c=HH(c,d,a,b,x[11],S33,0x6d9d6122L);/*35*/
b=HH(b,c,d,a,x[14],S34,0xfde5380cL);/*36*/
a=HH(a,b,c,d,x[1],S31,0xa4beea44L);/*37*/
d=HH(d,a,b,c,x[4],S32,0x4bdecfa9L);/*38*/
c=HH(c,d,a,b,x[7],S33,0xf6bb4b60L);/*39*/
b=HH(b,c,d,a,x[10],S34,0xbebfbc70L);/*40*/
a=HH(a,b,c,d,x[13],S31,0x289b7ec6L);/*41*/
d=HH(d,a,b,c,x[0],S32,0xeaa127faL);/*42*/
c=HH(c,d,a,b,x[3],S33,0xd4ef3085L);/*43*/
b=HH(b,c,d,a,x[6],S34,0x4881d05L);/*44*/
a=HH(a,b,c,d,x[9],S31,0xd9d4d039L);/*45*/
d=HH(d,a,b,c,x[12],S32,0xe6db99e5L);/*46*/
c=HH(c,d,a,b,x[15],S33,0x1fa27cf8L);/*47*/
b=HH(b,c,d,a,x[2],S34,0xc4ac5665L);/*48*/
/*Round4*/
a=II(a,b,c,d,x[0],S41,0xf4292244L);/*49*/
d=II(d,a,b,c,x[7],S42,0x432aff97L);/*50*/
c=II(c,d,a,b,x[14],S43,0xab9423a7L);/*51*/
b=II(b,c,d,a,x[5],S44,0xfc93a039L);/*52*/
a=II(a,b,c,d,x[12],S41,0x655b59c3L);/*53*/
d=II(d,a,b,c,x[3],S42,0x8f0ccc92L);/*54*/
c=II(c,d,a,b,x[10],S43,0xffeff47dL);/*55*/
b=II(b,c,d,a,x[1],S44,0x85845dd1L);/*56*/
a=II(a,b,c,d,x[8],S41,0x6fa87e4fL);/*57*/
d=II(d,a,b,c,x[15],S42,0xfe2ce6e0L);/*58*/
c=II(c,d,a,b,x[6],S43,0xa3014314L);/*59*/
b=II(b,c,d,a,x[13],S44,0x4e0811a1L);/*60*/
a=II(a,b,c,d,x[4],S41,0xf7537e82L);/*61*/
d=II(d,a,b,c,x[11],S42,0xbd3af235L);/*62*/
c=II(c,d,a,b,x[2],S43,0x2ad7d2bbL);/*63*/
b=II(b,c,d,a,x[9],S44,0xeb86d391L);/*64*/
state[0]+=a;
state[1]+=b;
state[2]+=c;
state[3]+=d;
}
/*
*Encode把long数组按顺序拆成byte数组，因为java的long类型是64bit的，只拆低32bit，以适应原始C实现的用途
*/
privatevoidEncode(byte[]output,long[]input,intlen){
inti,j;
for(i=0,j=0;j<len;i++,j+=4){
output[j]=(byte)(input[i]&0xffL);
output[j+1]=(byte)((input[i]>>>8)&0xffL);
output[j+2]=(byte)((input[i]>>>16)&0xffL);
output[j+3]=(byte)((input[i]>>>24)&0xffL);
}
}
/*
*Decode把byte数组按顺序合成成long数组，因为java的long类型是64bit的，
*只合成低32bit，高32bit清零，以适应原始C实现的用途
*/
privatevoidDecode(long[]output,byte[]input,intlen){
inti,j;
for(i=0,j=0;j<len;i++,j+=4)
output[i]=b2iu(input[j])|(b2iu(input[j+1])<<8)
|(b2iu(input[j+2])<<16)|(b2iu(input[j+3])<<24);
return;
}
/*
*b2iu是我写的一个把byte按照不考虑正负号的原则的＂升位＂程序，因为java没有unsigned运算
*/
publicstaticlongb2iu(byteb){
returnb<0?b&0x7F+128:b;
}
/*
*byteHEX()，用来把一个byte类型的数转换成十六进制的ASCII表示，
*因为java中的byte的toString无法实现这一点，我们又没有C语言中的sprintf(outbuf,"%02X",ib)
*/
publicstaticStringbyteHEX(byteib){
char[]Digit={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','A',
'B','C','D','E','F'};
char[]ob=newchar[2];
ob[0]=Digit[(ib>>>4)&0X0F];
ob[1]=Digit[ib&0X0F];
Strings=newString(ob);
returns;
}
/**
*测试类
*@paramargs
*/
publicstaticvoidmain(Stringargs[]){
MD5keyBeanm=newMD5keyBean();
Stringmd5=m.getkeyBeanofStr("123456");
System.out.println(md5);
}
}
