Разработка программы для подсчета хэш-суммы файла и текста с графическим интерфейсом
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?иптостойкость и т. п.).
Выбор той или иной хэш-функции определяется спецификой решаемой задачи, в данной курсовой работе пойдет речь об алгоритме MD5.
MD5 - это улучшенная версия MD4. Хотя она сложнее MD4, их схемы похожи, и результатом MD5 также является 128-битовое хэш-значение.
После некоторой первоначальной обработки MD5 обрабатывает входной текст 512-битовыми блоками, разбитыми на 16 32-битовых подблоков. Выходом алгоритма является набор из четырех 32-битовых блоков, которые объединяются в единое 128-битовое хэш-значение. Во первых, сообщение дополняется так, чтобы его длина была на 64 бита короче числа, кратного 512. Этим дополнением является 1, за которой вплоть до конца сообщения следует столько нулей, сколько нужно . Затем, к результату добавляется 64-битовое представление длины сообщения (истинной, до дополнения). Эти два действия служат для того, чтобы длина сообщения была кратна 512 битам (что требуется для оставшейся части алгоритма), и чтобы гарантировать, что разные сообщения не будут выглядеть одинаково после дополнения. Инициализируются четыре переменных:
А = Ox01234567
В = Ox89abcdef
С = Oxfedcba98= Ox76543210
Они называются переменными сцепления.
Теперь перейдем к основному циклу алгоритма. Этот цикл продолжается, пока не исчерпаются 512-битовые блоки сообщения. Четыре переменных копируются в другие переменные: A в a, B в b, C в c и D в d.
Главный цикл состоит из четырех очень похожих этапов (у MD4 было только три этапа). На каждом этапе 16 раз используются различные операции. Каждая операция представляет собой нелинейную функцию над тремя из а, b, с и d. Затем она добавляет этот результат к четвертой переменной, подблоку текста и константе. Далее результат циклически сдвигается вправо на переменное число битов и добавляет результат к одной из переменных а, Ь, с и d. Наконец результат заменяет одну из переменных а, b, с и d. Существуют четыре нелинейных функции, используемые по одной в каждой операции (для каждого этапа - другая функция).
Рис. 0. Главный цикл MD5
Рис. 2. Одна операция MD5
F(X,Y,Z) = (X Y) ((X) Z)
G(X,Y,Z) = (X Z) (Y (Z))(X,Y,Z) = X Y Z(X,Y,Z) = Y (X (Z))
( - это XOR, - AND, - OR, а - NOT.)
Эти функции спроектированы так, чтобы, если соответствующие биты X, Y и Z независимы и не смещены, каждый бит результата также был бы независимым и несмещенным. Функция F - это побитовое условие: если X, то Y, иначе Z. Функция H - побитовая операция четности.
Если Mj обозначает j-ый подблок сообщения (от 0 до 15), а <<<s обозначает циклический сдвиг влево на s битов, то используются следующие четыре операции:
FF(a,b,c,d,Mj,s,ti) означает a = b + ((a + F(b,c,d) + Mj + ti) <<<s)(a,b,c,d,Mj,s,ti) означает a = b + ((a + G(b,c,d) + Mj + ti) <<<s)(a,b,c,d,Mj,s,ti) означает a = b + ((a + H(b,c,d) + Mj + ti) <<<s)(a,b,c,d,Mj,s,ti) означает a = b + ((a + I(b,c,d) + Mj + ti) <<<s)
Четыре этапа (64 действия выглядят следующим образом):
Этап 1:(a, b, c, d, M0, 7, 0xd76aa478)(d, a, b, c, M1, 12, 0xe8c7b756)(c, d, a, b, M2, 17, 0x242070db)(b, c, d, a, M3, 22, 0xc1bdceee)(a, b, c, d, M4, 7, 0xf57c0faf)(d, a, b, c, M5, 12, 0x4787c62a)(c, d, a, b, M6, 17, 0xa8304613)(b, c, d, a, M7, 22, 0xfd469501)(a, b, c, d, M8, 7, 0x698098d8)(d, a, b, c, M9, 12, 0x8b44f7af)(c, d, a, b, M10, 17, 0xffff5bb1)(b, c, d, a, M11, 22, 0x895cd7be)(a, b, c, d, M12, 7, 0x6b901122)(d, a, b, c, M13, 12, 0xfd987193)(c, d, a, b, M14, 17, 0xa679438e)(b, c, d, a, M15, 22, 0x49b40821)
Этап 2:(a, b, c, d, M1, 5, 0xf61e2562)(d, a, b, c, M6, 9, 0xc040b340)(c, d, a, b, M11, 14, 0x265e5a51)(b, c, d, a, M0, 20, 0xe9b6c7aa)(a, b, c, d, M5, 5, 0xd62fl05d)(d, a, b, c, M10, 9, 0x02441453)(c, d, a, b, M15, 14, 0xd8ale681)(b, c, d, a, M4, 20, 0xe7d3fbc8)(a, b, c, d, M9, 5, 0x2,lelcde6)(d, a, b, c, M14, 9, 0xc33707d6)(c, d, a, b, M3, 14, 0xf4d50d87)(b, c, d, a, M8, 20, 0x455al4ed)(a, b, c, d, M13, 5, 0xa9e3e905)(d, a, b, c, M2, 9, 0xfcefa3f8)(c, d, a, b, M7, 14, 0x676f02d9)(b, c, d, a, M12, 20, 0x8d2a4c8a)
Этап 3:(a, b, c, d, M5, 4, 0xfffa3942)(d, a, b, c, M8, 11, 0x8771f681)(c, d, a, b, M11, 16, 0x6d9d6122)(b, c, d, a, M14, 23, 0xfde5380c)(a, b, c, d, M1, 4, 0xa4beea44)(d, a, b, c, M4, 11, 0x4bdecfa9)(c, d, a, b, M7, 16, 0xf6bb4b60)(b, c, d, a, M10, 23, 0xbebfbc70)(a, b, c, d, M13, 4, 0x289b7ec6)(d, a, b, c, M0, 11, 0xeaa127fa)(c, d, a, b, M3, 16, 0xd4ef3085)(b, c, d, a, M6, 23, 0x04881d05)(a, b, c, d, M9, 4, 0xd9d4d039)(d, a, b, c, M12, 11, 0xe6db99e5)(c, d, a, b, M15, 16, 0x1fa27cf8)(b, c, d, a, M2, 23, 0xc4ac5665)
Этап 4:(a, b, c, d, M0, 6, 0xf4292244)(d, a, b, c, M7, 10, 0x432aff97)(c, d, a, b, M14, 15, 0xab9423a7)(b, c, d, a, M5, 21, 0xfc93a039)(a, b, c, d, M12, 6, 0x655b59c3)(d, a, b, c, M3, 10, 0x8f0ccc92)(c, d, a, b, M10, 15, 0xffeff47d)(b, c, d, a, M1, 21, 0x85845ddl)(a, b, c, d, M8, 6, 0x6fa87e4f)(d, a, b, c, M15, 10, 0xfe2ce6e0)(c, d, a, b, M6, 15, 0xa3014314)(b, c, d, a, M13, 21, 0x4e081lal)(a, b, c, d, M4, 6, 0xf7537e82)(d, a, b, c, M11, 10, 0xbd3af235)(c, d, a, b, M2, 15, 0x2ad7d2bb)(b, c, d, a, M9, 21, 0xeb86d391)
Эти константы, ti, выбирались следующим образом:
На i-ом этапе ti является целой частью 232*abs(sin(i)), где i измеряется в радианах.
После всего этого a, b, c и d добавляются к A, B, C и D, соответственно, и алгоритм продолжается для следующего блока данных. Окончательным результатом служит объединение A, B, C и D.
1.4 Безопасность MD5
Рон Ривест привел следующие улучшения MD5 в сравнении с MD4:
- Добавился четвертый этап.
- Теперь в каждом действии используется уникальная прибавляемая константа.
- Функция G на этапе 2 с ((XY)(XZ)(YZ)) была изменена на (XZ)(Y(Z)), чтобы сделать G менее симметричной.
- Теперь каждое действие добавляется к результату предыдущего этапа. Это обеспечивает более быстрый лавинный эффект.
- Изменился порядок, в котором использовались подблоки сообщения на этапах 2 и 3, чтобы сделать шаблоны менее похожими.
- Значения циклического сдвига влево на каждом этапе были приближенно оптимизированы для ускорения лавинного эффекта.
- Четыре сдвига, используемые на каждом этапе, отличаются от значений, используемых на других этапах.
Том Берсон (Tom Berson) попытался применить дифференциальный криптоанализ к одному этапу MD5, но его вскрытие не оказалось эффективным ни для одного из четырех этапов. Более успеш?/p>