Міністерство освіти і науки України Національний університет „Львівська політехніка” Кафедра електронних обчислювальних машин Звіт про виконання лабораторної роботи № 4 з курсу „ Захист інформації в комп’ютерних системах ” Хеш функції. Алгоритм хешування MD5. Львів – 2005 Мета роботи: ознайомитися із хеш функціями та їх застосуванням, закріпити навики створення хеш функції на прикладі алгоритму хешування MD5. Завдання: За допомогою алгоритму хешування MD5 отримати хеш вхідної стрічки. Текст програми: main.c #define VERSION "2.0 (2003-04-15)" #include <stdio.h> #include <ctype.h> #include <string.h> #ifdef _WIN32 #include <fcntl.h> #include <io.h> #endif #include "md5.h" #define FALSE 0 #define TRUE 1 #define EOS '\0' int main(argc, argv) int argc; char *argv[]; { int i, j, opt, cdata = FALSE, docheck = FALSE, showfile = TRUE, f = 0; unsigned int bp; char *cp, *clabel, *ifname, *hexfmt = "%02X"; FILE *in = stdin, *out = stdout; unsigned char buffer[16384], signature[16], csig[16]; struct MD5Context md5c; for (i = 1; i < argc; i++) { cp = argv[i]; if (*cp == '-') { if (strlen(cp) == 1) { i++; break; } opt = *(++cp); if (islower(opt)) { opt = toupper(opt); } switch (opt) { case 'C': /* -Csignature -- Check signature, set return code */ docheck = TRUE; if (strlen(cp + 1) != 32) { docheck = FALSE; } memset(csig, 0, 16); clabel = cp + 1; for (j = 0; j < 16; j++) { if (isxdigit((int) clabel[0]) && isxdigit((int) clabel[1]) && sscanf((cp + 1 + (j * 2)), hexfmt, &bp) == 1) { csig[j] = (unsigned char) bp; } else { docheck = FALSE; break; } clabel += 2; } if (!docheck) { fprintf(stderr, "Error in signature specification. Must be 32 hex digits.\n"); return 2; } break; case 'D': /* -Dtext -- Compute signature of given text */ MD5Init(&md5c); MD5Update(&md5c, (unsigned char *) (cp + 1), strlen(cp + 1)); cdata = TRUE; f++; break; /* Mark no infile argument needed */ case 'L': /* -L -- Use lower case letters as hex digits */ hexfmt = "%02x"; break; case 'N': /* -N -- Don't show file name after sum */ showfile = FALSE; break; case 'O': /* -Ofname -- Write output to fname (- = stdout) */ cp++; if (strcmp(cp, "-") != 0) { if (out != stdout) { fprintf(stderr, "Redundant output file specification.\n"); return 2; } if ((out = fopen(cp, "w")) == NULL) { fprintf(stderr, "Cannot open output file %s\n", cp); return 2; } } break; case '?': /* -U, -? -H -- Print how to call information. */ case 'H': case 'U': printf("\nMD5 -- Calculate MD5 signature of file. Call"); printf("\n with md5 [ options ] [file ...]\n"); printf("\n Options:"); printf("\n -csig Check against sig, set exit status 0 = OK"); printf("\n -dtext Compute signature of text argument"); printf("\n -l Use lower case letters for hexadecimal digits"); printf("\n -n Do not show file name after sum"); printf("\n -ofname Write output to fname (- = stdout)"); printf("\n -u Print this message"); printf("\n -v Print version information\n"); printf("\nby John Walker -- http://www.fourmilab.ch/"); printf("\nVersion %s\n", VERSION); printf("\nThis program is in the public domain.\n\n"); return 0; case 'V': /* -V -- Print version number */ printf("%s\n", VERSION); return 0; } } else { break; } } if (cdata && (i < argc)) { fprintf(stderr, "Cannot specify both -d option and input file.\n"); return 2; } if ((i >= argc) && (f == 0)) { f++; } for (; (f > 0) || (i < argc); i++) { if ((!cdata) && (f > 0)) { ifname = "-"; } else { ifname = argv[i]; } f = 0; if (!cdata) { /* If the data weren't supplied on the command line with the "-d" option, read it now from the input file. */ if (strcmp(ifname, "-") != 0) { if ((in = fopen(ifname, "rb")) == NULL) { fprintf(stderr, "Cannot open input file %s\n", ifname); return 2; } } else { in = stdin; } #ifdef _WIN32 _setmode(_fileno(in), _O_BINARY); #endif MD5Init(&md5c); while ((j = (int) fread(buffer, 1, sizeof buffer, in)) > 0) { MD5Update(&md5c, buffer, (unsigned) j); } } MD5Final(signature, &md5c); if (docheck) { docheck = 0; for (j = 0; j < sizeof signature; j++) { if (signature[j] != csig[j]) { docheck = 1; break; } } if (i < (argc - 1)) { fprintf(stderr, "Only one file may be tested with the -c option.\n"); return 2; } } else { for (j = 0; j < sizeof signature; j++) { fprintf(out, hexfmt, signature[j]); } if ((!cdata) && showfile) { fprintf(out, " %s", (in == stdin) ? "-" : ifname); } fprintf(out, "\n"); } } return docheck; } md5.h #ifndef MD5_H #define MD5_H #ifdef __alpha typedef unsigned int uint32; #else typedef unsigned long uint32; #endif struct MD5Context { uint32 buf[4]; uint32 bits[2]; unsigned char in[64]; }; extern void MD5Init(); extern void MD5Update(); extern void MD5Final(); extern void MD5Transform(); typedef struct MD5Context MD5_CTX; #endif /* !MD5_H */ md5.c #include <memory.h> #include "md5.h" #ifdef sgi #define HIGHFIRST #endif #ifdef sun #define HIGHFIRST #endif #ifndef HIGHFIRST #define byteReverse(buf, len) /* Nothing */ #else void byteReverse(buf, longs) unsigned char *buf; unsigned longs; { uint32 t; do { t = (uint32) ((unsigned) buf[3] << 8 | buf[2]) << 16 | ((unsigned) buf[1] << 8 | buf[0]); *(uint32 *) buf = t; buf += 4; } while (--longs); } #endif void MD5Init(ctx) struct MD5Context *ctx; { ctx->buf[0]=0x67452301; ctx->buf[1]=0xefcdab89; ctx->buf[2]=0x98badcfe; ctx->buf[3]=0x10325476; ctx->bits[0] = 0; ctx->bits[1] = 0; } void MD5Update(ctx, buf, len) struct MD5Context *ctx; unsigned char *buf; unsigned len; { uint32 t; t = ctx->bits[0]; if ((ctx->bits[0] = t + ((uint32) len << 3)) < t) ctx->bits[1]++; /* Carry from low to high */ ctx->bits[1] += len >> 29; t = (t >> 3) & 0x3f; /* Bytes already in shsInfo->data */ if (t) { unsigned char *p = (unsigned char *) ctx->in + t; t = 64 - t; if (len < t) { memcpy(p, buf, len); return; } memcpy(p, buf, t); byteReverse(ctx->in, 16); MD5Transform(ctx->buf, (uint32 *) ctx->in); buf += t; len -= t; } while (len >= 64) { /* Process data in 64-byte chunks */ memcpy(ctx->in, buf, 64); byteReverse(ctx->in, 16); MD5Transform(ctx->buf, (uint32 *) ctx->in); buf += 64; len -= 64; } memcpy(ctx->in, buf, len); /* Handle any remaining bytes of data. */ } void MD5Final(digest, ctx) unsigned char digest[16]; struct MD5Context *ctx; { unsigned count; unsigned char *p; count = (ctx->bits[0] >> 3) & 0x3F; /* Compute number of bytes mod 64 */ /* Set the first char of padding to 0x80. This is safe since there is always at least one byte free */ p = ctx->in + count; *p++ = 0x80; count = 64 - 1 - count; /* Bytes of padding needed to make 64 bytes */ /* Pad out to 56 mod 64 */ if (count < 8) { /* Two lots of padding: Pad the first block to 64 bytes */ memset(p, 0, count); byteReverse(ctx->in, 16); MD5Transform(ctx->buf, (uint32 *) ctx->in); /* Now fill the next block with 56 bytes */ memset(ctx->in, 0, 56); } else { /* Pad block to 56 bytes */ memset(p, 0, count - 8); } byteReverse(ctx->in, 14); /* Append length in bits and transform */ ((uint32 *) ctx->in)[14] = ctx->bits[0]; ((uint32 *) ctx->in)[15] = ctx->bits[1]; MD5Transform(ctx->buf, (uint32 *) ctx->in); byteReverse((unsigned char *) ctx->buf, 4); memcpy(digest, ctx->buf, 16); memset(ctx, 0, sizeof(ctx)); /* In case it's sensitive */ } #define F1(x, y, z) (z ^ (x & (y ^ z))) #define F2(x, y, z) F1(z, x, y) #define F3(x, y, z) (x ^ y ^ z) #define F4(x, y, z) (y ^ (x | ~z)) /* This is the central step in the MD5 algorithm. */ #define MD5STEP(f, w, x, y, z, data, s) \ ( w += f(x, y, z) + data, w = w<<s | w>>(32-s), w += x ) /* The core of the MD5 algorithm, this alters an existing MD5 hash to * reflect the addition of 16 longwords of new data. MD5Update blocks * the data and converts bytes into longwords for this routine. */ void MD5Transform(buf, in) uint32 buf[4]; uint32 in[16]; { register uint32 a, b, c, d; a = buf[0]; b = buf[1]; c = buf[2]; d = buf[3]; MD5STEP(F1, a, b, c, d, in[0] + 0xd76aa478, 7); MD5STEP(F1, d, a, b, c, in[1] + 0xe8c7b756, 12); MD5STEP(F1, c, d, a, b, in[2] + 0x242070db, 17); MD5STEP(F1, b, c, d, a, in[3] + 0xc1bdceee, 22); MD5STEP(F1, a, b, c, d, in[4] + 0xf57c0faf, 7); MD5STEP(F1, d, a, b, c, in[5] + 0x4787c62a, 12); MD5STEP(F1, c, d, a, b, in[6] + 0xa8304613, 17); MD5STEP(F1, b, c, d, a, in[7] + 0xfd469501, 22); MD5STEP(F1, a, b, c, d, in[8] + 0x698098d8, 7); MD5STEP(F1, d, a, b, c, in[9] + 0x8b44f7af, 12); MD5STEP(F1, c, d, a, b, in[10] + 0xffff5bb1, 17); MD5STEP(F1, b, c, d, a, in[11] + 0x895cd7be, 22); MD5STEP(F1, a, b, c, d, in[12] + 0x6b901122, 7); MD5STEP(F1, d, a, b, c, in[13] + 0xfd987193, 12); MD5STEP(F1, c, d, a, b, in[14] + 0xa679438e, 17); MD5STEP(F1, b, c, d, a, in[15] + 0x49b40821, 22); MD5STEP(F2, a, b, c, d, in[1] + 0xf61e2562, 5); MD5STEP(F2, d, a, b, c, in[6] + 0xc040b340, 9); MD5STEP(F2, c, d, a, b, in[11] + 0x265e5a51, 14); MD5STEP(F2, b, c, d, a, in[0] + 0xe9b6c7aa, 20); MD5STEP(F2, a, b, c, d, in[5] + 0xd62f105d, 5); MD5STEP(F2, d, a, b, c, in[10] + 0x02441453, 9); MD5STEP(F2, c, d, a, b, in[15] + 0xd8a1e681, 14); MD5STEP(F2, b, c, d, a, in[4] + 0xe7d3fbc8, 20); MD5STEP(F2, a, b, c, d, in[9] + 0x21e1cde6, 5); MD5STEP(F2, d, a, b, c, in[14] + 0xc33707d6, 9); MD5STEP(F2, c, d, a, b, in[3] + 0xf4d50d87, 14); MD5STEP(F2, b, c, d, a, in[8] + 0x455a14ed, 20); MD5STEP(F2, a, b, c, d, in[13] + 0xa9e3e905, 5); MD5STEP(F2, d, a, b, c, in[2] + 0xfcefa3f8, 9); MD5STEP(F2, c, d, a, b, in[7] + 0x676f02d9, 14); MD5STEP(F2, b, c, d, a, in[12] + 0x8d2a4c8a, 20); MD5STEP(F3, a, b, c, d, in[5] + 0xfffa3942, 4); MD5STEP(F3, d, a, b, c, in[8] + 0x8771f681, 11); MD5STEP(F3, c, d, a, b, in[11] + 0x6d9d6122, 16); MD5STEP(F3, b, c, d, a, in[14] + 0xfde5380c, 23); MD5STEP(F3, a, b, c, d, in[1] + 0xa4beea44, 4); MD5STEP(F3, d, a, b, c, in[4] + 0x4bdecfa9, 11); MD5STEP(F3, c, d, a, b, in[7] + 0xf6bb4b60, 16); MD5STEP(F3, b, c, d, a, in[10] + 0xbebfbc70, 23); MD5STEP(F3, a, b, c, d, in[13] + 0x289b7ec6, 4); MD5STEP(F3, d, a, b, c, in[0] + 0xeaa127fa, 11); MD5STEP(F3, c, d, a, b, in[3] + 0xd4ef3085, 16); MD5STEP(F3, b, c, d, a, in[6] + 0x04881d05, 23); MD5STEP(F3, a, b, c, d, in[9] + 0xd9d4d039, 4); MD5STEP(F3, d, a, b, c, in[12] + 0xe6db99e5, 11); MD5STEP(F3, c, d, a, b, in[15] + 0x1fa27cf8, 16); MD5STEP(F3, b, c, d, a, in[2] + 0xc4ac5665, 23); MD5STEP(F4, a, b, c, d, in[0] + 0xf4292244, 6); MD5STEP(F4, d, a, b, c, in[7] + 0x432aff97, 10); MD5STEP(F4, c, d, a, b, in[14] + 0xab9423a7, 15); MD5STEP(F4, b, c, d, a, in[5] + 0xfc93a039, 21); MD5STEP(F4, a, b, c, d, in[12] + 0x655b59c3, 6); MD5STEP(F4, d, a, b, c, in[3] + 0x8f0ccc92, 10); MD5STEP(F4, c, d, a, b, in[10] + 0xffeff47d, 15); MD5STEP(F4, b, c, d, a, in[1] + 0x85845dd1, 21); MD5STEP(F4, a, b, c, d, in[8] + 0x6fa87e4f, 6); MD5STEP(F4, d, a, b, c, in[15] + 0xfe2ce6e0, 10); MD5STEP(F4, c, d, a, b, in[6] + 0xa3014314, 15); MD5STEP(F4, b, c, d, a, in[13] + 0x4e0811a1, 21); MD5STEP(F4, a, b, c, d, in[4] + 0xf7537e82, 6); MD5STEP(F4, d, a, b, c, in[11] + 0xbd3af235, 10); MD5STEP(F4, c, d, a, b, in[2] + 0x2ad7d2bb, 15); MD5STEP(F4, b, c, d, a, in[9] + 0xeb86d391, 21); buf[0] += a; buf[1] += b; buf[2] += c; buf[3] += d; } Результати виконання програми: 1. Вхідний текст: "Laboratorna robota nomer 4 z kursu Zahyst informatsiyi v kompyuternyh systemah -- Algorytm heshuvann'a MD5" Його 128-бітовий хеш: A3FEBB9522C850A048E17C3D3D0B8A73 2. Вхідний текст: "abc" Його 128-бітовий хеш: 900150983CD24FB0D6963F7D28E17F72 3. Вхідний текст: "message digest" Його 128-бітовий хеш: F96B697D7CB7938D525A2F31AAF161D0 Висновок: виконуючи цю лабораторну роботу, я навчився створювати хеш для будь-якої вхідної послідовності за допомогою алгоритму хешування MD5.