Chikoo's Blog

md5的全称是message-digest algorithm 5（信息-摘要算法），在90年代初由
mit laboratory for computer science和rsa data security inc的ronald l.
rivest开发出来，经md2、md3和md4发展而来。它的作用是让大容量信息在用数字签
名软件签署私人密匙前被"压缩"成一种保密的格式（就是把一个任意长度的字节串
变换成一定长的大整数）。不管是md2、md4还是md5，它们都需要获得一个随机长度
的信息并产生一个128位的信息摘要。虽然这些算法的结构或多或少有些相似，但md2
的设计与md4和md5完全不同，那是因为md2是为8位机器做过设计优化的，而md4和md5
却是面向32位的电脑。这三个算法的描述和c语言源代码在internet rfcs 1321中有
详细的描述（http://www.ietf.org/rfc/rfc1321.txt），这是一份最
权威的文档，由ronald l. rivest在1992年8月向ieft提交。

　　rivest在1989年开发出md2算法。在这个算法中，首先对信息进行数据补位，使
信息的字节长度是16的倍数。然后，以一个16位的检验和追加到信息末尾。并且根
据这个新产生的信息计算出散列值。后来，rogier和chauvaud发现如果忽略了检验
和将产生md2冲突。md2算法的加密后结果是唯一的--既没有重复。

　　为了加强算法的安全性，rivest在1990年又开发出md4算法。md4算法同样需要填
补信息以确保信息的字节长度加上448后能被512整除（信息字节长度mod 512 =
448）。然后，一个以64位二进制表示的信息的最初长度被添加进来。信息被处理成
512位damg?rd/merkle迭代结构的区块，而且每个区块要通过三个不同步骤的处理。
den boer和bosselaers以及其他人很快的发现了攻击md4版本中第一步和第三步的漏
洞。dobbertin向大家演示了如何利用一部普通的个人电脑在几分钟内找到md4完整版
本中的冲突（这个冲突实际上是一种漏洞，它将导致对不同的内容进行加密却可能得
到相同的加密后结果）。毫无疑问，md4就此被淘汰掉了。

　　尽管md4算法在安全上有个这么大的漏洞，但它对在其后才被开发出来的好几种
信息安全加密算法的出现却有着不可忽视的引导作用。除了md5以外，其中比较有名
的还有sha-1、ripe-md以及haval等。

　　一年以后，即1991年，rivest开发出技术上更为趋近成熟的md5算法。它在md4的
基础上增加了"安全-带子"（safety-belts）的概念。虽然md5比md4稍微慢一些，但却
更为安全。这个算法很明显的由四个和md4设计有少许不同的步骤组成。在md5算法中，
信息-摘要的大小和填充的必要条件与md4完全相同。den boer和bosselaers曾发现md5
算法中的假冲突（pseudo-collisions），但除此之外就没有其他被发现的加密后结
果了。

　　van oorschot和wiener曾经考虑过一个在散列中暴力搜寻冲突的函数
（brute-force hash function），而且他们猜测一个被设计专门用来搜索md5冲突的
机器（这台机器在1994年的制造成本大约是一百万美元）可以平均每24天就找到一个
冲突。但单从1991年到2001年这10年间，竟没有出现替代md5算法的md6或被叫做其他
什么名字的新算法这一点，我们就可以看出这个瑕疵并没有太多的影响md5的安全性。
上面所有这些都不足以成为md5的在实际应用中的问题。并且，由于md5算法的使用不
需要支付任何版权费用的，所以在一般的情况下（非绝密应用领域。但即便是应用
在绝密领域内，md5也不失为一种非常优秀的中间技术），md5怎么都应该算得上是非
常安全的了。

算法的应用

　　md5的典型应用是对一段信息（message）产生信息摘要（message-digest），
以防止被篡改。比如，在unix下有很多软件在下载的时候都有一个文件名相同，文件
扩展名为.md5的文件，在这个文件中通常只有一行文本，大致结构如：

　　　md5 (tanajiya.tar.gz) = 0ca175b9c0f726a831d895e269332461

　　这就是tanajiya.tar.gz文件的数字签名。md5将整个文件当作一个大文本信息，
通过其不可逆的字符串变换算法，产生了这个唯一的md5信息摘要。如果在以后传播
这个文件的过程中，无论文件的内容发生了任何形式的改变（包括人为修改或者下
载过程中线路不稳定引起的传输错误等），只要你对这个文件重新计算md5时就会发
现信息摘要不相同，由此可以确定你得到的只是一个不正确的文件。如果再有一个
第三方的认证机构，用md5还可以防止文件作者的"抵赖"，这就是所谓的数字签名
应用。

　　md5还广泛用于加密和解密技术上。比如在unix系统中用户的密码就是以md5
（或其它类似的算法）经加密后存储在文件系统中。当用户登录的时候，系统把用户
输入的密码计算成md5值，然后再去和保存在文件系统中的md5值进行比较，进而确定
输入的密码是否正确。通过这样的步骤，系统在并不知道用户密码的明码的情况下就
可以确定用户登录系统的合法性。这不但可以避免用户的密码被具有系统管理员权限
的用户知道，而且还在一定程度上增加了密码被破解的难度。