背景
MD5消息摘要算法（英語：MD5 Message-Digest Algorithm）凳忙，一種被廣泛使用的密碼散列函數(shù)，可以產(chǎn)生出一個 128 位（ 16 字節(jié)草穆，被表示為 32 位十六進制數(shù)字）的散列值（hash value）敢伸，用于確保信息傳輸完整一致遇骑。MD5 由美國密碼學(xué)家羅納德·李維斯特（Ronald Linn Rivest）設(shè)計悯姊，于 1992 年公開羡藐，用以取代 MD4 算法。這套算法的程序在 RFC 1321 中被加以規(guī)范悯许。
將數(shù)據(jù)（如一段文字）運算變?yōu)榱硪还潭ㄩL度值仆嗦，是散列算法的基礎(chǔ)原理。
原理
- 補全消息先壕，在消息尾部瘩扼，先添加一位 1，之后補 0垃僚，使得消息長度(bits) % 512 = 448集绰；
- 然后把消息的長度值模上 2^64， 然后湊齊 64 位拼在尾部谆棺，總長度恰好可以被 512 整除栽燕；
- 初始化 4 個 32 位值，分別為 h0, h1, h2, h3改淑；
- 把消息分割成 k 份碍岔，每份長度 512 位，依次處理這 k 份數(shù)據(jù)朵夏；
- 把 h0, h1, h2, h3 和這 512 為數(shù)據(jù)塊蔼啦，進行 64 輪混淆和擴散處理；
- 拼接 h0, h1, h2, h3 然后輸出侍郭。
注意：MD5 對消息的長度沒有要求询吴。
// 偽代碼
unsigned int32 r[64], k[64]
//移位表
r[ 0..15] := {7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22}
r[16..31] := {5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20}
r[32..47] := {4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23}
r[48..63] := {6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21}
//非線性變化掠河，造成雪崩效益
for i from 0 to 63
k[i] := floor(abs(sin(i + 1)) × 2^32)
//初始值
var int h0 := 0x67452301
var int h1 := 0xEFCDAB89
var int h2 := 0x98BADCFE
var int h3 := 0x10325476
//補全消息亮元，首先必須添加一位 1，之后補 0唠摹，使得消息長度(bits) % 512 = 448
//然后把 message 的字節(jié)長度模上 2^64爆捞，以 64 位小端序的方式拼在尾部，總比特位數(shù)恰好可以被 512 整除
append "1" bit to message
append "0" bits until message length in bits ≡ 448 (mod 512)
append original length in bits mod 2^64 as 64-bit little-endian integer to message
//每次處理 512 位
for each 512-bit chunk of message
//512 位每 32 位組成一個值勾拉，共 16 個煮甥，依次存入 w[0..15]
break chunk into sixteen 32-bit little-endian words w[i], 0 ≤ i ≤ 15
var int a := h0
var int b := h1
var int c := h2
var int d := h3
//Main loop:
for i from 0 to 63
if 0 ≤ i ≤ 15 then
f := (b and c) or ((not b) and d)
g := i
else if 16 ≤ i ≤ 31
f := (d and b) or ((not d) and c)
g := (5×i + 1) mod 16
else if 32 ≤ i ≤ 47
f := b xor c xor d
g := (3×i + 5) mod 16
else if 48 ≤ i ≤ 63
f := c xor (b or (not d))
g := (7×i) mod 16
temp := d
d := c
c := b
//非線性變化，造成雪崩效益
b := leftrotate((a + f + k[i] + w[g]),r[i]) + b
a := temp
Next i
//Add this chunk's hash to result so far:
h0 := h0 + a
h1 := h1 + b
h2 := h2 + c
h3 := h3 + d
End ForEach
// 小端序
unsigned int32 digest := h0 append h1 append h2 append h3
字節(jié)的排列方式有兩個通用規(guī)則
- 大端序（Big-Endian）將數(shù)據(jù)的低位字節(jié)存放在內(nèi)存的高位地址藕赞，高位字節(jié)存放在低位地址成肘。這種排列方式與數(shù)據(jù)用字節(jié)表示時的書寫順序一致，符合人類的閱讀習慣斧蜕。
- 小端序（Little-Endian）双霍，將一個多位數(shù)的低位放在較小的地址處，高位放在較大的地址處，則稱小端序洒闸。小端序與人類的閱讀習慣相反染坯，但更符合計算機讀取內(nèi)存的方式，因為CPU讀取內(nèi)存中的數(shù)據(jù)時丘逸，是從低地址向高地址方向進行讀取的单鹿。
比如：存儲 16 進制值 0x12345678，需要使用 4 個字節(jié)深纲，存儲字節(jié)在內(nèi)存地址增長方向分別是
大端序方式存儲：0x12 0x34 0x56 0x78
小端序方式存儲：0x78 0x56 0x34 0x12
安全
1996 年后被證實存在弱點仲锄，可以被加以破解，對于需要高度安全性的資料囤萤，專家一般建議改用其他算法昼窗，如 SHA-2。2004 年涛舍，證實 MD5 算法無法防止碰撞攻擊澄惊，因此不適用于安全性認證，如 SSL 公開密鑰認證或是數(shù)字簽名等用途富雅。
2009 年掸驱，中國科學(xué)院的謝濤和馮登國僅用了 220.96 的碰撞算法復(fù)雜度，破解了 MD5 的碰撞抵抗没佑，該攻擊在普通計算機上運行只需要數(shù)秒鐘毕贼。2011 年，RFC 6151 禁止 MD5 用作密鑰散列消息認證碼蛤奢。
關(guān)于 MD5 的 16 位與 32 位的區(qū)別
MD5 哈希后的位數(shù)一般為兩種鬼癣，16 位與 32 位。16 位實際上是從 32 位字符串中啤贩，取中間的第 9 位到第 24 位的部分待秃。
MD532("123123") = "4297F44B13955235245B2497399D7A93"
MD516("123123") = "13955235245B2497"
