MD5算法实现

md5.h

#ifndef MD5_H
#define MD5_H

typedef struct
{
	unsigned int count[2];/* 位数量, 模 2^64 (低位在前) */
	unsigned int state[4];/* state (ABCD) */
	unsigned char buffer[64];/* 输入缓冲器 */
}MD5_CTX;

//非线性辅助函数
#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 将x循环左移n位 */
#define ROTATE_LEFT(x,n) ((x << n) | (x >> (32-n)))

/* 循环从加法中分离出是为了防止重复计算*/
#define FF(a,b,c,d,x,s,ac) \
          { \
          a += F(b,c,d) + x + ac; \
          a = ROTATE_LEFT(a,s); \
          a += b; \
          }
#define GG(a,b,c,d,x,s,ac) \
          { \
          a += G(b,c,d) + x + ac; \
          a = ROTATE_LEFT(a,s); \
          a += b; \
          }
#define HH(a,b,c,d,x,s,ac) \
          { \
          a += H(b,c,d) + x + ac; \
          a = ROTATE_LEFT(a,s); \
          a += b; \
          }
#define II(a,b,c,d,x,s,ac) \
          { \
          a += I(b,c,d) + x + ac; \
          a = ROTATE_LEFT(a,s); \
          a += b; \
          }
/*初始化md5的结构*/
void MD5Init(MD5_CTX *context);

/*将与加密的信息传递给md5结构，可以多次调用
context：初始化过了的md5结构
input：欲加密的信息，可以任意长
inputLen：指定input的长度*/
void MD5Update(MD5_CTX *context, unsigned char *input, unsigned int inputlen);

/*获取加密 的最终结果
digest：保存最终的加密串
context：你前面初始化并填入了信息的md5结构*/
void MD5Final(MD5_CTX *context, unsigned char digest[16]);

/*
对512bits信息(即block缓冲区)进行一次处理，每次处理包括四轮
state[4]：md5结构中的state[4]，用于保存对512bits信息加密的中间结果或者最终结果
block[64]：欲加密的512bits信息
*/
void MD5Transform(unsigned int state[4], unsigned char block[64]);

/*字节转换函数
output：用于输出的字符缓冲区
input：欲转换的四字节的整数形式的数组
len：output缓冲区的长度，要求是4的整数倍
*/
void MD5Encode(unsigned char *output, unsigned int *input, unsigned int len);

/*与上面相反的转换函数
output：保存转换出的整数
input：欲转换的字符缓冲区
len：输入的字符缓冲区的长度，要求是4的整数倍
*/
void MD5Decode(unsigned int *output, unsigned char *input, unsigned int len);

#endif

md5.c

#include <memory.h>
#include "md5.h"

unsigned char PADDING[] = { 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 };

/*初始化md5的结构*/
void MD5Init(MD5_CTX *context)
{
	/*将当前的有效信息的长度设成0,这个很简单,还没有有效信息,长度当然是0了*/
	context->count[0] = 0;
	context->count[1] = 0;

	/* Load magic initialization constants.*/
	/*初始化变量，算法要求这样 */
	context->state[0] = 0x67452301;
	context->state[1] = 0xEFCDAB89;
	context->state[2] = 0x98BADCFE;
	context->state[3] = 0x10325476;
}

/*将与加密的信息传递给md5结构，可以多次调用
context：初始化过了的md5结构
input：欲加密的信息，可以任意长
inputLen：指定input的长度*/
void MD5Update(MD5_CTX *context, unsigned char *input, unsigned int inputlen)
{
	unsigned int i = 0, index = 0, partlen = 0;
	/* Compute number of bytes mod 64 */
	/**计算已有信息的bits长度的字节数的模64, 64bytes=512bits。
	*  用于判断已有信息加上当前传过来的信息的总长度能不能达到512bits，
	*  如果能够达到则对凑够的512bits进行一次处理
	*/
	
	/*计算已有信息模64后的字节数*/
	index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;

	/*计算已有的字节数长度还差多少字节可以凑成64字节的整倍数*/
	partlen = 64 - index;

	/* Update number of bits */
	/* 更新已有信息的bits长度，当已有长度加上新输入信息的长度
	*  如果小于新输入的信息长度，说明高位进位
	*/
	context->count[0] += inputlen << 3;
	if (context->count[0] < (inputlen << 3))
		context->count[1]++;
	context->count[1] += inputlen >> 29;//输入的高位字节数

	/* Transform as many times as possible.*/
	/*如果当前输入的字节数 大于 已有字节数长度补足64字节整倍数所差的字节数
	*/
	if (inputlen >= partlen)
	{
		/*用当前输入的内容把context->buffer的内容补足512bits*/
		memcpy(&context->buffer[index], input, partlen);
		/*用基本函数对填充满的512bits（已经保存到context->buffer中） 做一次转换，转换结果保存到context->state中*/
		MD5Transform(context->state, context->buffer);
		/*对当前输入的剩余字节（满足512bits）做转换,转换结果保存到context->state中*/
		for (i = partlen; i + 64 <= inputlen; i += 64)/*改为i+64<=inputlen更容易理解*/
			MD5Transform(context->state, &input[i]);
		index = 0;
	}
	else
	{
		i = 0;
	}
	/* Buffer remaining input */
	/*将输入缓冲区中不足512bits的剩余内容填充到context->buffer中，留待以后再作处理*/
	memcpy(&context->buffer[index], &input[i], inputlen - i);
}

/*获取加密 的最终结果
digest：保存最终的加密串
context：你前面初始化并填入了信息的md5结构*/
void MD5Final(MD5_CTX *context, unsigned char digest[16])
{
	unsigned int index = 0, padlen = 0;
	unsigned char bits[8];
	/* 计算已有的bits长度的字节数的模64, 64bytes=512bits*/
	index = (context->count[0] >> 3) & 0x3F;

	/*计算需要填充的字节数，padLen的取值范围在1-64之间*/
	padlen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index);

	/*将要被转换的信息转换成8bits的字符串*/
	MD5Encode(bits, context->count, 8);
	/*这一次函数调用至多导致一次MD5Transform调用，因为这一次填充后的大小为：48~64+48字节数*/
	MD5Update(context, PADDING, padlen);
	
	/*补上原始信息的bits长度（bits长度固定的用64bits表示），这一次能够恰巧凑够512bits，不会多也不会少*/
	MD5Update(context, bits, 8);

	/*将最终的结果保存到digest中，将4个32bits转换成16个8bits*/
	MD5Encode(digest, context->state, 16);
}

/*字节转换函数(unsigned int * TO unsigned char *)
output：用于输出的字符缓冲区
input：欲转换的四字节的整数形式的数组
len：output缓冲区的长度，要求是4的整数倍
*/
void MD5Encode(unsigned char *output, unsigned int *input, unsigned int len)
{
	unsigned int i = 0, j = 0;
	while (j < len)
	{
		output[j] = input[i] & 0xFF;
		output[j + 1] = (input[i] >> 8) & 0xFF;
		output[j + 2] = (input[i] >> 16) & 0xFF;
		output[j + 3] = (input[i] >> 24) & 0xFF;
		i++;
		j += 4;
	}
}

/*与上面相反的转换函数((unsigned char * TO unsigned int *))
output：保存转换出的整数
input：欲转换的字符缓冲区
len：输入的字符缓冲区的长度，要求是4的整数倍
*/
void MD5Decode(unsigned int *output, unsigned char *input, unsigned int len)
{
	unsigned int i = 0, j = 0;
	while (j < len)
	{
		output[i] = (input[j]) |
			(input[j + 1] << 8) |
			(input[j + 2] << 16) |
			(input[j + 3] << 24);
		i++;
		j += 4;
	}
}

/*
对512bits信息(即block缓冲区)进行一次处理，每次处理包括四轮
state[4]：md5结构中的state[4]，用于保存对512bits信息加密的中间结果或者最终结果
block[64]：欲加密的512bits信息
*/
void MD5Transform(unsigned int state[4], unsigned char block[64])
{
	unsigned int a = state[0];
	unsigned int b = state[1];
	unsigned int c = state[2];
	unsigned int d = state[3];
	unsigned int x[64];
	MD5Decode(x, block, 64);
	FF(a, b, c, d, x[0], 7, 0xd76aa478); /* 1 */
	FF(d, a, b, c, x[1], 12, 0xe8c7b756); /* 2 */
	FF(c, d, a, b, x[2], 17, 0x242070db); /* 3 */
	FF(b, c, d, a, x[3], 22, 0xc1bdceee); /* 4 */
	FF(a, b, c, d, x[4], 7, 0xf57c0faf); /* 5 */
	FF(d, a, b, c, x[5], 12, 0x4787c62a); /* 6 */
	FF(c, d, a, b, x[6], 17, 0xa8304613); /* 7 */
	FF(b, c, d, a, x[7], 22, 0xfd469501); /* 8 */
	FF(a, b, c, d, x[8], 7, 0x698098d8); /* 9 */
	FF(d, a, b, c, x[9], 12, 0x8b44f7af); /* 10 */
	FF(c, d, a, b, x[10], 17, 0xffff5bb1); /* 11 */
	FF(b, c, d, a, x[11], 22, 0x895cd7be); /* 12 */
	FF(a, b, c, d, x[12], 7, 0x6b901122); /* 13 */
	FF(d, a, b, c, x[13], 12, 0xfd987193); /* 14 */
	FF(c, d, a, b, x[14], 17, 0xa679438e); /* 15 */
	FF(b, c, d, a, x[15], 22, 0x49b40821); /* 16 */

	/* Round 2 */
	GG(a, b, c, d, x[1], 5, 0xf61e2562); /* 17 */
	GG(d, a, b, c, x[6], 9, 0xc040b340); /* 18 */
	GG(c, d, a, b, x[11], 14, 0x265e5a51); /* 19 */
	GG(b, c, d, a, x[0], 20, 0xe9b6c7aa); /* 20 */
	GG(a, b, c, d, x[5], 5, 0xd62f105d); /* 21 */
	GG(d, a, b, c, x[10], 9, 0x2441453); /* 22 */
	GG(c, d, a, b, x[15], 14, 0xd8a1e681); /* 23 */
	GG(b, c, d, a, x[4], 20, 0xe7d3fbc8); /* 24 */
	GG(a, b, c, d, x[9], 5, 0x21e1cde6); /* 25 */
	GG(d, a, b, c, x[14], 9, 0xc33707d6); /* 26 */
	GG(c, d, a, b, x[3], 14, 0xf4d50d87); /* 27 */
	GG(b, c, d, a, x[8], 20, 0x455a14ed); /* 28 */
	GG(a, b, c, d, x[13], 5, 0xa9e3e905); /* 29 */
	GG(d, a, b, c, x[2], 9, 0xfcefa3f8); /* 30 */
	GG(c, d, a, b, x[7], 14, 0x676f02d9); /* 31 */
	GG(b, c, d, a, x[12], 20, 0x8d2a4c8a); /* 32 */

	/* Round 3 */
	HH(a, b, c, d, x[5], 4, 0xfffa3942); /* 33 */
	HH(d, a, b, c, x[8], 11, 0x8771f681); /* 34 */
	HH(c, d, a, b, x[11], 16, 0x6d9d6122); /* 35 */
	HH(b, c, d, a, x[14], 23, 0xfde5380c); /* 36 */
	HH(a, b, c, d, x[1], 4, 0xa4beea44); /* 37 */
	HH(d, a, b, c, x[4], 11, 0x4bdecfa9); /* 38 */
	HH(c, d, a, b, x[7], 16, 0xf6bb4b60); /* 39 */
	HH(b, c, d, a, x[10], 23, 0xbebfbc70); /* 40 */
	HH(a, b, c, d, x[13], 4, 0x289b7ec6); /* 41 */
	HH(d, a, b, c, x[0], 11, 0xeaa127fa); /* 42 */
	HH(c, d, a, b, x[3], 16, 0xd4ef3085); /* 43 */
	HH(b, c, d, a, x[6], 23, 0x4881d05); /* 44 */
	HH(a, b, c, d, x[9], 4, 0xd9d4d039); /* 45 */
	HH(d, a, b, c, x[12], 11, 0xe6db99e5); /* 46 */
	HH(c, d, a, b, x[15], 16, 0x1fa27cf8); /* 47 */
	HH(b, c, d, a, x[2], 23, 0xc4ac5665); /* 48 */

	/* Round 4 */
	II(a, b, c, d, x[0], 6, 0xf4292244); /* 49 */
	II(d, a, b, c, x[7], 10, 0x432aff97); /* 50 */
	II(c, d, a, b, x[14], 15, 0xab9423a7); /* 51 */
	II(b, c, d, a, x[5], 21, 0xfc93a039); /* 52 */
	II(a, b, c, d, x[12], 6, 0x655b59c3); /* 53 */
	II(d, a, b, c, x[3], 10, 0x8f0ccc92); /* 54 */
	II(c, d, a, b, x[10], 15, 0xffeff47d); /* 55 */
	II(b, c, d, a, x[1], 21, 0x85845dd1); /* 56 */
	II(a, b, c, d, x[8], 6, 0x6fa87e4f); /* 57 */
	II(d, a, b, c, x[15], 10, 0xfe2ce6e0); /* 58 */
	II(c, d, a, b, x[6], 15, 0xa3014314); /* 59 */
	II(b, c, d, a, x[13], 21, 0x4e0811a1); /* 60 */
	II(a, b, c, d, x[4], 6, 0xf7537e82); /* 61 */
	II(d, a, b, c, x[11], 10, 0xbd3af235); /* 62 */
	II(c, d, a, b, x[2], 15, 0x2ad7d2bb); /* 63 */
	II(b, c, d, a, x[9], 21, 0xeb86d391); /* 64 */
	state[0] += a;
	state[1] += b;
	state[2] += c;
	state[3] += d;
}

test.cpp

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

extern "C"
{
#include "md5.h"
};

int main(int argc, char *argv[])
{
	int i;
	unsigned char encrypt[] = "admin";
	unsigned char decrypt[16];
	MD5_CTX md5;
	MD5Init(&md5);
	MD5Update(&md5, encrypt, strlen((char *)encrypt));
	MD5Final(&md5, decrypt);
	printf("加密前:%s\n", encrypt);

	printf("加密后:");
	for (i = 0; i < 16; i++)
	{
		printf("%02x", decrypt[i]);
	}
	putchar('\n');
	return 0;
}