一起談談MD5加密演算法

MD5是一個安全的散列演算法，輸入兩個不同的明文不會得到相同的輸出值，根據輸出值，不能得到原始的明文，即其過程不可逆；所以要解密MD5沒有現成的演算法，只能用窮舉法，把可能出現的明文，用MD5演算法散列之後，把得到的散列值和原始的數據形成一個一對一的映射表，通過比在表中比破解密碼的MD5演算法散列值，通過匹配從映射表中找出破解密碼所對應的原始明文。

對信息系統或者網站系統來說，MD5演算法主要用在用戶註冊口令的加密，對於普通強度的口令加密，可以通過以下三種方式進行破解：

（1）線上查詢密碼。一些線上的MD5值查詢網站提供MD5密碼值的查詢，輸入MD5密碼值後，如果在資料庫中存在，那麼可以很快獲取其密碼值。

（2）使用MD5破解工具。網路上有許多針對MD5破解的專用軟體，通過設置字典來進行破解。

（3）通過社會工程學來獲取或者重新設置用戶的口令。

因此簡單的MD5加密是沒有辦法達到絕對的安全的，因為普通的MD5加密有多種暴力破解方式，因此如果想要保證信息系統或者網站的安全，需要對MD5進行改造，增強其安全性，本文就是在MD5加密演算法的基礎上進行改進！

2.Md5演算法應用

舉個簡單的例子：字元串加密和文件加密

字元串加密

方式一：
public string GetMD5String(string pwd)
{
MD5CryptoServiceProvider md5=new MD5CryptoServiceProvide();
byte[] data=System.Text.Encoding.ASCII.GetBytes(pwd);
byte[] md5data=md5.ComputeHash(data);
StringBuilder builder=new StringBUilder();
for(int i=0;i<md5data.Length-1;i++)
{
builder.Append(md5data[i].ToString("X2"));    
}
return builder;
}
方式二：
public string GetMd5(string msg)
{
string cryptStr = "";
MD5CryptoServiceProvider md5 = new MD5CryptoServiceProvider();
byte[] bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(msg);
byte[] cryptBytes = md5.ComputeHash(bytes);
for (int i = 0; i < cryptBytes.Length; i++)
{
cryptStr += cryptBytes[i].ToString("X2");
}
return cryptStr;
}

文件加密

MD5加密文件

string GetFileMd5(string path)
{
string ctyptStr = "";
byte[] cryptBytes;
using (FileStream fs = new FileStream(path,FileMode.Open))
{
MD5CryptoServiceProvider md5 = new MD5CryptoServiceProvider();
cryptBytes = md5.ComputeHash(fs);
}
for (int i = 0; i < cryptBytes.Length; i++)
{
ctyptStr += cryptBytes[i].ToString("X2");
}
return ctyptStr;
}

2.1Md5加密原理

MD5以512位分組來處理輸入的信息，且每一分組又被劃分為16個32位子分組，經過了一系列的處理後，演算法的輸出由四個32位分組組成，將這四個32位分組級聯後將生成一個128位散列值。

在MD5演算法中，首先需要對信息進行填充，使其位元組長度對512求餘數的結果等於448。因此，信息的位元組長度（Bits Length）將被擴展至N*512+448，即N*64+56個位元組（Bytes），N為一個正整數。填充的方法如下，在信息的後面填充一個1和無數個0，直到滿足上面的條件時才停止用0對信息的填充。然後再在這個結果後面附加一個以64位二進位表示的填充前的信息長度。經過這兩步的處理，現在的信息位元組長度=N*512+448+64=(N+1)*512，即長度恰好是512的整數倍數。這樣做的原因是為滿足後面處理中對信息長度的要求。MD5中有四個32位被稱作鏈接變數（Chaining Variable）的整數參數，他們分別為：A=0x01234567，B=0x89abcdef，C=0xfedcba98，D=0x76543210。 當設置好這四個鏈接變數後，就開始進入演算法的四輪迴圈運算，迴圈的次數是信息中512位信息分組的數目。

將上面四個鏈接變數複製到另外四個變數中：A到a，B到b，C到c，D到d。 主迴圈有四輪（MD4只有三輪），每輪迴圈都很相似。第一輪進行16次操作。每次操作對a、b、c和d中的其中三個作一次非線性函數運算，然後將所得結果加上第四個變數（文本中的一個子分組和一個常數）。

再將所得結果向右環移一個不定的數，並加上a、b、c或d中之一。最後用該結果取代a、b、c或d中之一。 以一下是每次操作中用到的四個非線性函數（每輪一個）。

其中，?是異或，∧是與，∨是或， 是反符號。 

如果X、Y和Z的對應位是獨立和均勻的，那麼結果的每一位也應是獨立和均勻的。F是一個逐位運算的函數。即，如果X，那麼Y，否則Z。函數H是逐位奇偶操作符。所有這些完成之後，將A，B，C，D分別加上a，b，c，d。然後用下一分組數據繼續運行演算法，最後的輸出是A，B，C和D的級聯。最後得到的A，B，C，D就是輸出結果，A是低位，D為高位，DCBA組成128位輸出結果。

2.2 MD5的安全性

從安全的角度講，MD5的輸出為128位，若採用純強力攻擊尋找一個消息具有給定Hash值的計算困難性為2128，用每秒可試驗1000000000個消息的電腦需時1.07×1022年。若採用生日攻擊法，尋找有相同Hash值的兩個消息需要試驗264個消息，用每秒可試驗1000000000個消息的電腦需時585年。

2.3 Md5加密演算法的應用

MD5加密演算法由於其具有較好的安全性，加之商業也可以免費使用該演算法，因此該加密演算法被廣泛使用，md5演算法主要運用在數字簽名、文件完整性驗證以及口令加密等方面。

3.改進後的加密方法

3.1目前md5加密方法利用的缺陷

在目前的信息系統中，對md5加密方法的利用主要通過在腳本頁面中引用包含md5加密函數代碼的文件，以asp腳本為例，在需要調用的頁面中加入，md5.asp為md5加密函數代碼文件，然後直接調用函數MD5(sMessage)即可，md5加密後的值有16位和32位之分，如果在md5加密函數中使用的是MD5 = LCase(WordToHex(a) & WordToHex(b) & WordToHex(c) & WordToHex(d))，則表示是32位，如果使用的是MD5=LCase(WordToHex(b) & WordToHex(c))，則表示是16位。例如對明文為“123456”的值進行加密，其md5值有兩個，如下所示：

如果將加密的md5值直接保存在資料庫，當網站存在註入或者其它漏洞時，入侵者極有可能獲取用戶的密碼值，通過md5線上查詢或者暴力破解可以得到密碼。 

3.2基於md5演算法的改進加密方法

本文提到的方法是在使用md5加密演算法對明文（口令）加密的基礎上，對密文進行了改變，在密文中截取一段數據並丟棄，

然後使用隨機函數填充被丟棄的數據，且整個過程不改變md5加密後的位數。其加密過程用演算法描述如下：

（1）對明文password進行md5加密，獲得密文md5（password）。

（2）使用截取函數截取加密後的密文，從第beginnumber位置開始截取number位數值，得到密碼A，其中A=left(md5（password）,beginnumber-1)。

（3）使用截取函數截取加密後的明文的number位數後的值B，其中 B=right(md5（password），md5-digit -(beginnumber+number-1))。

（4）使用隨機函數gen_key（number）填充被截取的number的值。

（5）變換後的密碼值為encrypt_password =A&get_key(number)&B

變數說明：

解密過程跟加密過程有些類似，先對輸入的明文進行加密，接著從beginnumber處截取前半部分得到A′，後半部分得到B′，

然後從資料庫中讀出密碼中的A和B部分，最後如果A=A′並且B=B′，則認為用戶輸入的密碼跟資料庫中的密碼是匹配的。 

3.關鍵代碼與實現

本文提及改進方法關鍵實現代碼如下：

4.討論與結束語

有人也曾經提出對md5加密演算法中的函數或者變數進行修改，從而加強在使用原md5演算法的安全，

但是這種方法修改了md5原函數或者變數後，無法驗證修改後md5演算法在強度上是否跟原演算法一致。

本文提出的方法是在原有md5加密的基礎上，通過對密文截取一定位數的字元串，並使用隨機數進行填充，

最後得到的密文雖然是經過md5加密，但是其值已經大不一樣，因此通過md5常規破解方法是永遠也不能破解其原始密碼值，

從而保證了數據的安全。雖然目前有很多攻擊方法，諸如SQL註入、跨站攻擊等，可以較容易的獲取資料庫中的值，

通過本方法進行加密，在網站或者系統代碼泄露前，其數據是相對安全的，因此具有一定參考加值。