单向散列算法之——MD5算法
MD5算法（Message-Digest Algorithm 5）属于单向散列算法的一种。它的功能是将任意长度的消息在经过处理后输出一个128位的信息，从而实现加密，此加密不可逆，即无法通过密文反推出输入的信息。
1、算法原理
（1）数据填充
填充待加密的消息使其长度与448模512同余（即消息长度=448mod512，byte=56mod64）。因此，消息的长度被拓展至N*512+448（位），即N*64+56（字节）。换句话说，填充后的消息长度比512的倍数小64位的数。注意，即使消息长度本身已经满足上述需求，仍然需要填充。
填充方法是在数的后面附一个1，然后用0来进行填充，直到满足填充要求。至少填充1位，至多填充512位。
（2）添加长度
在第一步的结果后添加64位长度的数据填充之前的消息长度（消息长度指位的长度）。如果填充前的消息长度大于264则取其低64位。在添加完长度后，最终消息长度是512的整数倍（（N+1）*512位）。
（3）初始化变量
用四个变量（A，B，C，D）计算信息摘要。A，B，C，D分别为一个32位的寄存器，用十六进制数初始化为A=01234567h，B=89abcdefh，C=fedcba98h，D=76543210h。由于Intel x86系列都使用小端序进行存储，所以在程序初始化时要注意书写顺序。
（4）数据处理
以512位分组位单位处理消息，首先定义4个辅助函数，每个都是以3个32位双字作为输入，输出为一个32位双字。
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))
其中&是与操作，|是或操作，~是非操作，^是异或操作。
这4轮变换是对进入主循环的512位消息分组的16个32位字（即每512位消息，再划分位16个32位消息进行处理）分别进行如下操作：使用临时变量a,b,c,d中的三个经F,G,H,I变换后的结果与第4个相加，再加上32位字和一个32位字的加法常数，并将所得值循环左移若干位，最后将所得结果加上a,b,c,d之一，并返回A,B,C,D，由此完成一次循环。
所用的加法常数T[i]定义，其中i为1至64的值，T[i]等于4294967296（232）乘以abs(sin(i))所得结果的整数部分，其中i用弧度来表示。用于通过正弦函数和幂函数来消除线性。
（5）输出
当所有的512位分组都运算完毕后，ABCD的级联（映射关系）将被输出为MD5散列的结果。
2、MD5在加密解密中的应用
MD5的特点：将任意长度的字符变换成一个128位的大整数，并且不可逆。
MD5代码的特点：在数据初始化时必然会用到4个常数（A,B,C,D）。对于变形的MD5算法，常见由三种情况：一是改变初始化所用到的4个常数；二是改变填充的方法；三是改变Hash变换的处理过程。
3、实例分析
本实例使用《加密解密》的MD5KeyGenMe为例进行讲解。首先使用PEiD进行扫描，判断编程语言，是否加壳等。并且使用插件分析得知该文件中含有MD5常数，猜测可能使用了MD5算法，如图3.1所示。
图3.1 用PEiD的插件扫描目标程序的加密算法
用OllDbg（使用的是吾爱的OD）打开实例MD5KeyGenMe.exe，在命令行中输入bpx GetDlgTextA对所有此函数下断，接着按F9运行，在弹出的界面中输入Name:xingzherufeng 和Serial Number：0123456789ABCDEF，单击“Check”按钮，程序中断在第一个下断处，如图3.2所示。
图3.2 程序中断在第一个GetDlgTextA处（0040116F）
按F8单步调试（不步入），观察寄存器窗口各个寄存器的变化可以读出以上有效信息。注意，在00401190处的条件判断，判断输入的密钥是否长度为13，我们一开始输入的密钥长度不符，因此需要修改判断，由于上一条语句cmp eax,0x13得知相等时标志位ZF=1（ZF=0表示结果不为0，ZF=1表示结果为0），而此时JNZ是当结果不为0时跳转，也就是长度不想等时跳转，因此我们需要修改符号为ZF=1。下面几个跳转类似。如图3.3所示。
图3.3 修改标志位避免跳转
接着F8单步到004011E0发现有一个Call跳转，F7进入看一看，发现4个常数，很明显这是在进行MD5初始化。但是根据这一点并不能完全确定这就是MD5，需要进一步判定。如图3.4所示。
图3.4 MD5的4个常量
继续单步，遇到Call进入观察，会发现在00401400这个段中（跳转来自00401338）疑似存在MD5转换代码，进入后会发现如图3.5所示代码。
图3.5 MD5转化代码
从0040142B开始发现由与、或、非、左移以及常量T[i]（00401441处出现的常量0x28955B88猜测为正弦函数表达式中的一个元素）等相关信息，并且下面具有循环代码，由此推断这里就是MD5转化的代码所在地，也因此确定本应用使用了MD5加密。
最后，继续单步发现一个循环，循环下面出现IscmpA函数，猜测进行密钥比较，如图3.6所示。
图3.6
发现字符串“PCJGUM9BBVPUKDMV”以及我们输入的序列号的比较，同时出现让我们猜测是否这就是正确的序列号，复制下来，验证一下（要注意的是，由于前面进行了第5、10、15位置的“-”符号判断，猜测每4个字符用“-”隔开）。如图3.7所示。
图3.7 序列号验证
到此，此程序的分析暂告一段落。
有一个遗憾就是并未找出加密后的MD5码所保存的位置，可能由于分析不够细心，有的关键寄存器的值可能漏看，如有想法可以给我留言，我会修改。初玩逆向，分析很片面，作为一个记录，用于以后查阅，欢迎指正错误，共同进步。
参考资料：《加密与解密》第三版
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