MD5算法介绍

不念不忘少年蓝@ 2022-05-22 09:37 209阅读 0赞

本文主要介绍 MD5 算法（Message-Digest Algorithm 5）的相关知识，同时通过用法示例介绍 MD5 算法的使用方法。

# 1 概述 #

MD5，即消息摘要算法第五版，是一种被广泛使用的**密码散列函数**。散列算法的基本原理是：进行数据（如一段文字）运算，将原始数据变为另一段**固定长度**的值。

MD5 可以产生出一个 **128位**（16字节）的散列值（hash value），用于确保传输信息的完整性。

MD5 由美国密码学家 Ronald Linn Rivest 设计，于 1992 年公开，用以取代 MD4 算法。

# 2 特点 #

MD5 算法具有以下特点：

*  压缩性：任意长度的数据，运算得出的 MD5 值长度都是固定的（128位）；
 *  容易计算：很容易从原数据计算出对应的 MD5 值；
 *  抗修改性：对原数据进行的任何改动，哪怕只修改 1 个字节，所得到的 MD5 值都有很大区别；
 *  强抗碰撞：已知原数据和其 MD5 值，想找到一个具有相同 MD5 值的数据（即伪造数据）是非常困难的。

# 3 作用 #

MD5 的作用是：让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前，被“压缩”成一种保密的格式（就是把一个任意长度的字符串变换成一定长度的十六进制字符串）。除了 MD5 以外，其他比较有名的类似算法还有 sha-1、RIPEMD 以及 Haval 等。

# 4 应用场景 #

## 4.1 一致性验证 ##

MD5 可以在文件传输场景中提供文件的一致性验证。

例如，文件服务器预先提供一个 MD5 校验值，用户下载完文件以后，用 MD5 算法计算下载文件的 MD5 校验值（如果任何人对文件做了任何改动，这个文件的 MD5 值就会发生变化），然后通过检查这两个校验值是否一致，就能判断下载的文件是否出错、或者下载的文件是否被篡改了。

现在，利用 MD5 算法进行文件校验的方法，已经广泛应用到软件下载站、论坛数据库、系统文件安全等方面了。

## 4.2 数字签名 ##

MD5 的典型应用是针对一段信息（Message）产生对应的信息摘要（Message-Digest），以防止该段信息被篡改。

例如，在文件“readme.txt”中写入一些内容，并对这个文件进行 MD5 运算，产生一个 MD5 值并记录下来，然后可以将这个文件发送给别人，别人如果修改了“readme.txt”文件中的任何内容，我们对这个文件重新计算 MD5 时，就会发现两个 MD5 值不同。

在上述过程中，如果再有一个第三方的认证机构介入，那么使用 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。

## 4.3 安全访问认证 ##

MD5 还广泛用于操作系统的登录认证中，如 Unix、各类BSD操作系统登录密码、数字签名等诸多方面。

例如，在 Unix 操作系统中，用户的密码是经 MD5（或其它类似的算法）运算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进行 MD5 运算，然后再与保存在文件系统中的 MD5 值进行比较，从而确定用户输入的密码是否正确。通过这些步骤，操作系统在并不知道用户明文密码的情况下，就可以确定用户登录系统的合法性，这可以避免用户的密码被具有系统管理员权限的用户窃取。

MD5 将任意长度的“字符串”映射为一个 128bit 的“字符串”，通过该 128bit 的“字符串”反推原始字符串是困难的，换句话说，即使你看到源程序和算法描述，也很难将一个 MD5 的值转换回原始的字符串。

# 5 用法示例 #

此处列举一个简单的用法示例。

有一个名为“md5\_test.txt”的文件，该文件的内容如下：

[root@node1 /opt/liitdar/mydemos]# cat md5_test.txt 
    hello world
    [root@node1 /opt/liitdar/mydemos]#

此时，对该文件进行 MD5 运算，如下：

[root@node1 /opt/liitdar/mydemos]# md5sum md5_test.txt 
    6f5902ac237024bdd0c176cb93063dc4  md5_test.txt
    [root@node1 /opt/liitdar/mydemos]#

得到该文件的 MD5 值为“6f5902ac237024bdd0c176cb93063dc4”。

现在，我们修改文件“md5\_test.txt”的内容，修改后该文件的内容如下（多了一个感叹号）：

[root@node1 /opt/liitdar/mydemos]# cat md5_test.txt 
    hello world!
    [root@node1 /opt/liitdar/mydemos]#

此时，再对该文件进行 MD5 运算，如下：

[root@node1 /opt/liitdar/mydemos]# md5sum md5_test.txt 
    c897d1410af8f2c74fba11b1db511e9e  md5_test.txt
    [root@node1 /opt/liitdar/mydemos]#