MD5

MD5讯息摘要演算法（英语：MD5 Message-Digest Algorithm），一种被广泛使用的密码杂凑函数，可以产生出一个128位元（16位元组）的散列值（hash value），用于确保信息传输完整一致。MD5由罗纳德·李维斯特设计，于1992年公开，用以取代MD4演算法。这套演算法的程序在 RFC 1321 中被加以规范。
将数据（如一段文字）运算变为另一固定长度值，是杂凑算法的基础原理。
1996年后被证实存在弱点，可以被加以破解，对于需要高度安全性的资料，专家一般建议改用其他演算法，如SHA-1。2004年，证实MD5演算法无法防止碰撞（collision），因此无法适用于安全性认证，如SSL公开金钥认证或是数位签章等用途。

历史与密码学

1992年8月，罗纳德·李维斯特向IETF提交了一份重要文件，描述了这种算法的原理，由于这种算法的公开性和安全性，在90年代被广泛使用在各种程序语言中，用以确保资料传递无误等。
MD5由MD4、MD3、MD2改进而来，主要增强算法复杂度和不可逆性。
目前，MD5算法因其普遍、稳定、快速的特点，仍广泛应用于普通数据的错误检查领域。例如在一些BitTorrent下载中，软件将通过计算MD5检验下载到的文件片段的完整性。

应用

MD5已经广泛使用在为文件传输提供一定的可靠性方面。例如，服务器预先提供一个MD5校验和，用户下载完文件以后，用MD5算法计算下载文件的MD5校验和，然后通过检查这两个校验和是否一致，就能判断下载的文件是否出错。
MD5亦有应用于部份网上赌场以保证赌博的公平性，原理是系统先在玩家下注前已生成该局的结果，将该结果的字串配合一组随机字串利用MD5 加密，将该加密字串于玩家下注前便显示给玩家，再在结果开出后将未加密的字串显示给玩家，玩家便可利用MD5工具加密验证该字串是否吻合。
例子: 在玩家下注骰宝前，赌场便先决定该局结果，假设生成的随机结果为4、5、 6大，赌场便会先利用MD5 加密“4, 5, 6”此字串并于玩家下注前告诉玩家；由于赌场是无法预计玩家会下什么注，所以便能确保赌场不能作弊；当玩家下注完毕后，赌场便告诉玩家该原始字串，即“4, 5, 6”，玩家便可利用MD5工具加密该字串是否与下注前的加密字串吻合。
该字串一般会加上一组随机字串（Random string），以防止玩家利用碰撞（Collision）解密字串，但如使用超级电脑利用碰撞亦有可能从加上随机字串的加密字串中取得游戏结果。随机字串的长度与碰撞的次数成正比关系，一般网上赌场使用的随机字串是长于20字，有些网上赌场的随机字串更长达500字，以增加解密难度。

算法

MD5是输入不定长度信息，输出固定长度128-bits的演算法。经过程序流程，生成四个32位数据，最后联合起来成为一个128-bits散列。基本方式为，求馀、取馀、调整长度、与链接变量进行循环运算。得出结果。
F(X,Y,Z)=(X∧Y)∨(¬X∧Z)” role=”presentation” style=”position: relative;”>F(X,Y,Z)=(X∧Y)∨(/span>X∧Z)$F(X,Y,Z) = (Xland Y)lor(lnot Xland Z)$
G(X,Y,Z)=(X∧Z)∨(Y∧¬Z)” role=”presentation” style=”position: relative;”>G(X,Y,Z)=(X∧Z)∨(Y∧/span>Z)$G(X,Y,Z) = (Xland Z)lor(Yland lnot Z)$
H(X,Y,Z)=X⊕Y⊕Z” role=”presentation” style=”position: relative;”>H(X,Y,Z)=X⊕Y⊕Z$H(X,Y,Z)=X\oplus Y\oplus Z$$H(X,Y,Z) = Xoplus Yoplus Z$
⊕∧∨¬” role=”presentation” style=”position: relative;”>⊕∧∨/span>$\oplus \wedge \vee \mathrm{/mi>}$$oplus land lor lnot$是 XOR, AND, OR , NOT 的符号。

伪代码

MD5散列

一般128位的MD5散列被表示为32位十六进制数字。以下是一个43位长的仅ASCII字母列的MD5散列：

MD5(“The quick brown fox jumps over the lazy dog”)
= 9e107d9d372bb6826bd81d3542a419d6

即使在原文中作一个小变化（比如用c取代d）其散列也会发生巨大的变化：

MD5(“The quick brown fox jumps over the lazy cog”)
= 1055d3e698d289f2af8663725127bd4b

空文的散列为：

MD5(“”)
= d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e

缺陷

2009年谢涛和冯登国仅用了220.96的碰撞算法复杂度，破解了MD5的碰撞抵抗，该攻击在普通计算机上运行只需要数秒钟。

来源：海仔-38664664