md5.cpp

本程序详细演示了相关的编码过程。对研究编码的人员有很大帮助

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

//定义一个无符号字符串指针。
typedef unsigned char *POINTER;

//定义一个无符号短整型（无符号字）
typedef unsigned short int UINT2;

//定义一个无符号长整型（无符号双字）
typedef unsigned long int UINT4;

class CMD5  
{
protected:
	struct MD5_CTX
	{
		// 四个32位的变量（A、B、C、D）
		UINT4 state[4];
		//位数，取2^64的模。
		UINT4 count[2];
		//输入缓冲。
		unsigned char buffer[64];
	}m_sMD5Context;

	//此三种方法，只能被续承类或本类调用
	void MD5Transform (UINT4 [4], unsigned char [64]);
	void Encode (unsigned char *, UINT4 *, unsigned int);
	void Decode (UINT4 *, unsigned char *, unsigned int);

public:
	CMD5();
	virtual ~CMD5();

	//此二种方法是公有的。
	void MD5Update (unsigned char *, unsigned int);
	void MD5Final (unsigned char [16]);

};

#ifdef _DEBUG
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[]=__FILE__;
#define new DEBUG_NEW
#endif

#define S11 7
#define S12 12
#define S13 17
#define S14 22
#define S21 5
#define S22 9
#define S23 14
#define S24 20
#define S31 4
#define S32 11
#define S33 16
#define S34 23
#define S41 6
#define S42 10
#define S43 15
#define S44 21

//填充
static unsigned char PADDING[64] = {
  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
};

//每次操作中用到的四个非线性函数（每轮一个）。
#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)))

//x循环左移n位
#define ROTATE_LEFT(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32-(n))))

//每轮进行一种操作，x表示子分组（0~15），四种操作为：
#define FF(a, b, c, d, x, s, ac) { \
 (a) += F ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
 (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
 (a) += (b); \
  }

#define GG(a, b, c, d, x, s, ac) { \
 (a) += G ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
 (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
 (a) += (b); \
  }

#define HH(a, b, c, d, x, s, ac) { \
 (a) += H ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
 (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
 (a) += (b); \
  }

#define II(a, b, c, d, x, s, ac) { \
 (a) += I ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
 (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
 (a) += (b); \
  }

//构造函数，实例化时执行。
CMD5::CMD5()
{
	//MD5初始化。
	m_sMD5Context.count[0] = m_sMD5Context.count[1] = 0;
	m_sMD5Context.state[0] = 0x67452301;
	m_sMD5Context.state[1] = 0xefcdab89;
	m_sMD5Context.state[2] = 0x98badcfe;
	m_sMD5Context.state[3] = 0x10325476;
}

CMD5::~CMD5()
{

}

//////////////////////////////////////////////////////////////
// 函数名:		MD5Update
//
// 参数：		input-输入缓冲，要更新的内容。
//				inputLen-输入缓冲的长度（bytes)。
//
// 功能:		MD5块更新操作。
//
// 返回值:		无。
//
// 作者:
//
// 建立日期:
//////////////////////////////////////////////////////////////
void CMD5::MD5Update (unsigned char *input, unsigned int inputLen)
{
	unsigned int i, index, partLen;

	//计算模64的字节数。
	index = (unsigned int)((m_sMD5Context.count[0] >> 3) & 0x3F);

	//计算位数。
	if ((m_sMD5Context.count[0] += ((UINT4)inputLen << 3))	< ((UINT4)inputLen << 3))
		m_sMD5Context.count[1]++;
	m_sMD5Context.count[1] += ((UINT4)inputLen >> 29);

	partLen = 64 - index;

	if (inputLen >= partLen)
	{
		memcpy((POINTER)&m_sMD5Context.buffer[index], (POINTER)input, partLen);
		MD5Transform (m_sMD5Context.state, m_sMD5Context.buffer);

		for (i = partLen; i + 63 < inputLen; i += 64)
			MD5Transform (m_sMD5Context.state, &input[i]);

		index = 0;
	}
	else
		i = 0;

	memcpy((POINTER)&m_sMD5Context.buffer[index], (POINTER)&input[i], inputLen-i);
}

//////////////////////////////////////////////////////////////
// 函数名:		MD5Final
//
// 参数：		digest-输入MD5信息摘要。
//
// 功能:		结束一个MD5信息摘要，写信息摘要
//				并把m_sMD5Context清0。
//
// 返回值:		无。
//
// 作者:
//
// 建立日期:
//////////////////////////////////////////////////////////////
void CMD5::MD5Final (unsigned char digest[16])
{
	unsigned char bits[8];
	unsigned int index, padLen;

	Encode (bits, m_sMD5Context.count, 8);

	index = (unsigned int)((m_sMD5Context.count[0] >> 3) & 0x3f);
	padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index);
	MD5Update (PADDING, padLen);

	MD5Update (bits, 8);

	Encode (digest, m_sMD5Context.state, 16);

	memset ((POINTER)&m_sMD5Context, 0, sizeof (m_sMD5Context));
}

//////////////////////////////////////////////////////////////
// 函数名:		MD5Transform
//
// 参数：		state-输入的变量。
//				block-输入子分组。
//
// 功能:		MD5基本变换。
//
// 返回值:		无。
//
// 作者:
//
// 建立日期:
//////////////////////////////////////////////////////////////
void CMD5::MD5Transform (UINT4 state[4], unsigned char block[64])
{
	UINT4 a = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16];

	Decode (x, block, 64);

	/* 第一轮 */
	FF (a, b, c, d, x[ 0], S11, 0xd76aa478); /* 1 */
	FF (d, a, b, c, x[ 1], S12, 0xe8c7b756); /* 2 */
	FF (c, d, a, b, x[ 2], S13, 0x242070db); /* 3 */
	FF (b, c, d, a, x[ 3], S14, 0xc1bdceee); /* 4 */
	FF (a, b, c, d, x[ 4], S11, 0xf57c0faf); /* 5 */
	FF (d, a, b, c, x[ 5], S12, 0x4787c62a); /* 6 */
	FF (c, d, a, b, x[ 6], S13, 0xa8304613); /* 7 */
	FF (b, c, d, a, x[ 7], S14, 0xfd469501); /* 8 */
	FF (a, b, c, d, x[ 8], S11, 0x698098d8); /* 9 */
	FF (d, a, b, c, x[ 9], S12, 0x8b44f7af); /* 10 */
	FF (c, d, a, b, x[10], S13, 0xffff5bb1); /* 11 */
	FF (b, c, d, a, x[11], S14, 0x895cd7be); /* 12 */
	FF (a, b, c, d, x[12], S11, 0x6b901122); /* 13 */
	FF (d, a, b, c, x[13], S12, 0xfd987193); /* 14 */
	FF (c, d, a, b, x[14], S13, 0xa679438e); /* 15 */
	FF (b, c, d, a, x[15], S14, 0x49b40821); /* 16 */

	/* 第二轮 */
	GG (a, b, c, d, x[ 1], S21, 0xf61e2562); /* 17 */
	GG (d, a, b, c, x[ 6], S22, 0xc040b340); /* 18 */
	GG (c, d, a, b, x[11], S23, 0x265e5a51); /* 19 */
	GG (b, c, d, a, x[ 0], S24, 0xe9b6c7aa); /* 20 */
	GG (a, b, c, d, x[ 5], S21, 0xd62f105d); /* 21 */
	GG (d, a, b, c, x[10], S22,  0x2441453); /* 22 */
	GG (c, d, a, b, x[15], S23, 0xd8a1e681); /* 23 */
	GG (b, c, d, a, x[ 4], S24, 0xe7d3fbc8); /* 24 */
	GG (a, b, c, d, x[ 9], S21, 0x21e1cde6); /* 25 */
	GG (d, a, b, c, x[14], S22, 0xc33707d6); /* 26 */
	GG (c, d, a, b, x[ 3], S23, 0xf4d50d87); /* 27 */
	GG (b, c, d, a, x[ 8], S24, 0x455a14ed); /* 28 */
	GG (a, b, c, d, x[13], S21, 0xa9e3e905); /* 29 */
	GG (d, a, b, c, x[ 2], S22, 0xfcefa3f8); /* 30 */
	GG (c, d, a, b, x[ 7], S23, 0x676f02d9); /* 31 */
	GG (b, c, d, a, x[12], S24, 0x8d2a4c8a); /* 32 */

	/* 第三轮*/
	HH (a, b, c, d, x[ 5], S31, 0xfffa3942); /* 33 */
	HH (d, a, b, c, x[ 8], S32, 0x8771f681); /* 34 */
	HH (c, d, a, b, x[11], S33, 0x6d9d6122); /* 35 */
	HH (b, c, d, a, x[14], S34, 0xfde5380c); /* 36 */
	HH (a, b, c, d, x[ 1], S31, 0xa4beea44); /* 37 */
	HH (d, a, b, c, x[ 4], S32, 0x4bdecfa9); /* 38 */
	HH (c, d, a, b, x[ 7], S33, 0xf6bb4b60); /* 39 */
	HH (b, c, d, a, x[10], S34, 0xbebfbc70); /* 40 */
	HH (a, b, c, d, x[13], S31, 0x289b7ec6); /* 41 */
	HH (d, a, b, c, x[ 0], S32, 0xeaa127fa); /* 42 */
	HH (c, d, a, b, x[ 3], S33, 0xd4ef3085); /* 43 */
	HH (b, c, d, a, x[ 6], S34,  0x4881d05); /* 44 */
	HH (a, b, c, d, x[ 9], S31, 0xd9d4d039); /* 45 */
	HH (d, a, b, c, x[12], S32, 0xe6db99e5); /* 46 */
	HH (c, d, a, b, x[15], S33, 0x1fa27cf8); /* 47 */
	HH (b, c, d, a, x[ 2], S34, 0xc4ac5665); /* 48 */

	/* 第四轮 4 */
	II (a, b, c, d, x[ 0], S41, 0xf4292244); /* 49 */
	II (d, a, b, c, x[ 7], S42, 0x432aff97); /* 50 */
	II (c, d, a, b, x[14], S43, 0xab9423a7); /* 51 */
	II (b, c, d, a, x[ 5], S44, 0xfc93a039); /* 52 */
	II (a, b, c, d, x[12], S41, 0x655b59c3); /* 53 */
	II (d, a, b, c, x[ 3], S42, 0x8f0ccc92); /* 54 */
	II (c, d, a, b, x[10], S43, 0xffeff47d); /* 55 */
	II (b, c, d, a, x[ 1], S44, 0x85845dd1); /* 56 */
	II (a, b, c, d, x[ 8], S41, 0x6fa87e4f); /* 57 */
	II (d, a, b, c, x[15], S42, 0xfe2ce6e0); /* 58 */
	II (c, d, a, b, x[ 6], S43, 0xa3014314); /* 59 */
	II (b, c, d, a, x[13], S44, 0x4e0811a1); /* 60 */
	II (a, b, c, d, x[ 4], S41, 0xf7537e82); /* 61 */
	II (d, a, b, c, x[11], S42, 0xbd3af235); /* 62 */
	II (c, d, a, b, x[ 2], S43, 0x2ad7d2bb); /* 63 */
	II (b, c, d, a, x[ 9], S44, 0xeb86d391); /* 64 */

	state[0] += a;
	state[1] += b;
	state[2] += c;
	state[3] += d;

	//使敏感的信息清0
	memset ((POINTER)x, 0, sizeof (x));
}

//////////////////////////////////////////////////////////////
// 函数名:		Encode
//
// 参数：		output-输出缓冲，编码后的内容。
//				input-输入缓冲，接收编码的内容。
//				len-输入缓冲的长度（bytes)。
//
// 功能:		对指定的内容进行编码。
//
// 返回值:		无。
//
// 作者:
//
// 建立日期:
//////////////////////////////////////////////////////////////
void CMD5::Encode (unsigned char *output, UINT4 *input, unsigned int len)
{
	unsigned int i, j;

	for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4)
	{
		output[j] = (unsigned char)(input[i] & 0xff);
		output[j+1] = (unsigned char)((input[i] >> 8) & 0xff);
		output[j+2] = (unsigned char)((input[i] >> 16) & 0xff);
		output[j+3] = (unsigned char)((input[i] >> 24) & 0xff);
	}
}

//////////////////////////////////////////////////////////////
// 函数名:		Decode
//
// 参数：		output-输出缓冲，解码后的内容。
//				input-输入缓冲，接收解码的内容。
//				len-输入缓冲的长度（bytes)。
//
// 功能:		对指定的内容进行解码。
//
// 返回值:		无。
//
// 作者:
//
// 建立日期:
//////////////////////////////////////////////////////////////
void CMD5::Decode (UINT4 *output, unsigned char *input, unsigned int len)
{
	unsigned int i, j;

	for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4)
		output[i] = ((UINT4)input[j]) | (((UINT4)input[j+1]) << 8) | (((UINT4)input[j+2]) << 16) | (((UINT4)input[j+3]) << 24);
}



int main(int argc, char* argv[])
{
	return 0;
}