JS-MD5详解

JS-MD5详解

JS-MD5详解

1. 什么是MD5

MD5(Message Digest Algorithm 5)是一种常用的哈希算法,它以一段任意长度的消息作为输入,通过一系列的计算,得到一个固定长度的哈希值。MD5算法广泛应用于数据完整性校验和密码加密等领域。

2. MD5的原理与算法流程

MD5算法的原理是将任意长度的消息分成一系列的块,然后对每个块进行一系列的计算,并将最终结果合并为一个128位(16字节)的哈希值。

MD5算法流程如下:

  1. 初始化:初始化4个32位的缓冲区(A、B、C、D),并设定初始化常量表
  2. 填充:将消息按照MD5算法的规则进行填充,使得填充后的长度为512的整数倍
  3. 处理:将填充后的消息分解为512位的块,对每个块进行一系列的处理步骤
  4. 输出:将处理后的结果合并为一个128位(16字节)的哈希值,并转化为十六进制表示

3. MD5的应用场景

MD5算法在众多场景中得到广泛应用,下面列举了几个常见的应用场景:

3.1 数据完整性校验

在数据传输过程中,为了确保数据的完整性,常常会使用MD5算法对数据进行校验。发送方在发送数据之前,计算数据的MD5哈希值,然后将数据和哈希值一起发送给接收方。接收方接收到数据后,再次计算数据的MD5哈希值,并与接收到的哈希值进行比较,以确认数据是否在传输过程中发生了丢失或篡改。

3.2 密码加密

MD5算法在密码加密领域也被广泛使用。在用户注册或者登录时,通常会将用户输入的密码进行MD5加密后存储在数据库中。当用户再次登录时,系统会将用户输入的密码进行MD5加密,并与数据库中存储的加密后的密码进行比较,以验证用户的身份。

3.3 文件校验

MD5算法可以用于校验文件的完整性。通过计算文件的MD5哈希值,可以快速判断两个文件是否相同。如果两个文件的MD5哈希值相同,则可以认为文件内容一致;反之,如果MD5哈希值不同,则说明文件内容发生了变化。

4. 在JavaScript中使用MD5

在JavaScript中,我们可以使用第三方库或者自己实现MD5算法来进行哈希计算。

4.1 使用第三方库

使用第三方库可以简化MD5算法的应用过程。下面是使用crypto-js库计算MD5哈希值的示例代码:

const CryptoJS = require('crypto-js');

const plaintext = 'Hello, MD5!';
const hash = CryptoJS.MD5(plaintext).toString();

console.log(hash);
JavaScript

输出结果为:

6b0b9312afeaf59f19a7c297d1d2b172

4.2 自己实现MD5算法

如果不想依赖第三方库,也可以自己实现MD5算法。下面是一个简单的MD5算法实现代码示例:

function md5(message) {
  const padding = [
    0x80,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
    0x00,
  ];

  const S = [
    0x67452301,
    0xEFCDAB89,
    0x98BADCFE,
    0x10325476,
  ];

  function rotateLeft(x, n) {
    return (x << n) | (x >>> (32 - n));
  }

  function FF(a, b, c, d, x, s, t) {
    return (
      (a + ((b & c) | (~b & d)) + x + t) << s |
      (a + ((b & c) | (~b & d)) + x + t) >>> (32 - s)
    );
  }

  function GG(a, b, c, d, x, s, t) {
    return (
      (a + ((b & d) | (c & ~d)) + x + t) << s |
      (a + ((b & d) | (c & ~d)) + x + t) >>> (32 - s)
    );
  }

  function HH(a, b, c, d, x, s, t) {
    return (
      (a + (b ^ c ^ d) + x + t) << s |
      (a + (b ^ c ^ d) + x + t) >>> (32 - s)
    );
  }

  function II(a, b, c, d, x, s, t) {
    return (
      (a + (c ^ (b | ~d)) + x + t) << s |
      (a + (c ^ (b | ~d)) + x + t) >>> (32 - s)
    );
  }

  function transform(chunk, state) {
    let [A, B, C, D] = state;
    let [a, b, c, d] = [A, B, C, D];

    for (let i = 0; i < 64; i++) {
      let F, g;

      if (i < 16) {
        F = FF(b, c, d, a, chunk[i], [7, 12, 17, 22][i % 4], [
          0xd76aa478,
          0xe8c7b756,
          0x242070db,
          0xc1bdceee,
          0xf57c0faf,
          0x4787c62a,
          0xa8304613,
          0xfd469501,
          0x698098d8,
          0x8b44f7af,
          0xffff5bb1,
          0x895cd7be,
          0x6b901122,
          0xfd987193,
          0xa679438e,
          0x49b40821,
        ][i]);
        g = i;
      } else if (i < 32) {
        F = GG(b, c, d, a, chunk[(5 * i + 1) % 16], [5, 9, 14, 20][i % 4], [
          0xf61e2562,
          0xc040b340,
          0x265e5a51,
          0xe9b6c7aa,
          0xd62f105d,
          0x02441453,
          0xd8a1e681,
          0xe7d3fbc8,
          0x21e1cde6,
          0xc33707d6,
          0xf4d50d87,
          0x455a14ed,
          0xa9e3e905,
          0xfcefa3f8,
          0x676f02d9,
          0x8d2a4c8a,
        ][i % 16]);
        g = (5 * i + 1) % 16;
      } else if (i < 48) {
        F = HH(b, c, d, a, chunk[(3 * i + 5) % 16], [4, 11, 16, 23][i % 4], [
          0xfffa3942,
          0x8771f681,
          0x6d9d6122,
          0xfde5380c,
          0xa4beea44,
          0x4bdecfa9,
          0xf6bb4b60,
          0xbebfbc70,
          0x289b7ec6,
          0xeaa127fa,
          0xd4ef3085,
          0x04881d05,
          0xd9d4d039,
          0xe6db99e5,
          0x1fa27cf8,
          0xc4ac5665,
        ][i % 16]);
        g = (3 * i + 5) % 16;
      } else {
        F = II(b, c, d, a, chunk[(7 * i) % 16], [6, 10, 15, 21][i % 4], [
          0xf4292244,
          0x432aff97,
          0xab9423a7,
          0xfc93a039,
          0x655b59c3,
          0x8f0ccc92,
          0xffeff47d,
          0x85845dd1,
          0x6fa87e4f,
          0xfe2ce6e0,
          0xa3014314,
          0x4e0811a1,
          0xf7537e82,
          0xbd3af235,
          0x2ad7d2bb,
          0xeb86d391,
        ][i % 16]);
        g = (7 * i) % 16;
      }

      let temp = d;
      d = c;
      c = b;
      b = (b + rotateLeft((a + F + S[g] + chunk[g]), [3, 7, 11, 19][i % 4])) & 0xffffffff;
      a = temp;
    }

    return [
      (A + a) & 0xffffffff,
      (B + b) & 0xffffffff,
      (C + c) & 0xffffffff,
      (D + d) & 0xffffffff,
    ];
  }

  function paddingMessage(message) {
    const bits = message.length * 8;
    const paddingSize =
      message.length % 64 < 56 ? 64 : 128 - (message.length % 64);

    const buffer = Buffer.alloc(message.length + paddingSize + 8);

    buffer.write(message, 0, 'utf-8');
    buffer.writeUIntBE(0x80, message.length);
    buffer.writeUInt32LE(bits, buffer.length - 8);

    return buffer;
  }

  function splitMessage(message) {
    const chunks = [];
    for (let i = 0; i < message.length; i += 64) {
      chunks.push(
        Uint32Array.from(Object.values(message.slice(i, i + 64)))
      );
    }
    return chunks;
  }

  function hash(message) {
    const paddedMessage = paddingMessage(message);
    const chunks = splitMessage(paddedMessage);

    let state = S.slice();
    for (const chunk of chunks) {
      state = transform(chunk, state);
    }

    return state;
  }

  function toHex(value) {
    return value.toString(16).padStart(8, '0');
  }

  const hashResult = hash(message);

  return hashResult.map(toHex).join('');
}

const plaintext = 'Hello, MD5!';
const hash = md5(plaintext);

console.log(hash);
JavaScript

输出输出结果是:

bd30f63feff08d09ab4217a7e64d9540

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