Алгоритм md5

Алгоритм MD5 (Message Digest №5) разработан Роналдом Риверсом. MD5 использует 4 многократно повторяющиеся преобразования над тремя 32-битными величинами U, V и W:

f(U,V,W)=(U AND V) OR ((NOT U) AND W)

g(U,V,W)=(U AND W) OR (V AND (NOT W))

h(U,V,W)=U XOR V XOR W

k(U,V,W)=V XOR (U OR (NOT W)).

Алгоритм MD5, основанный на предыдущей разработке Роналда Риверса MD4, был призван дать еще больший запас прочности к криптоатакам.

MD5 очень похож на MD4. Отличие состоит в простейших изменениях в алгоритмах наложения и в том, что в MD4 48 проходов основного преобразования, а в MD5 - 64.

Несмотря на большую популярность, MD4 был в конце концов взломан. Сначала появились публикации об атаках на упрощенный алгоритм. Затем было заявлено о возможности найти два входных блока сжимающей функции MD4, которые порождают одинаковый выход.

В 1995 году было показано, что найти «хэш-двойник» к произвольному документу, можно менее чем за минуту, а добиться «осмысленности» фальшивого документа (т.е. наличия в нем только ASCII-символов с определенными «разумными» законами расположения) - всего лишь за несколько дней.

Алгоритм безопасного хэширования sна

Алгоритм безопасного хэширования SНА (Secure Hash Algorithm) разработан в 1992 г. и предназначен для использования совместно с алгоритмом цифровой подписи DSA.

При вводе сообщения М произвольной длины менее 264 бит алгоритм SНА вырабатывает 160-битовое выходное сообщение, называемое дайджестом сообщения MD (Message Digest).

Затем этот дайджест сообщения используется в качестве входа в алгоритм DSА, который вычисляет цифровую подпись сообщения М. Формирование цифровой подписи для дайджеста сообщения, а не для самого сообщения повышает эффективность процесса подписания, поскольку дайджест сообщения обычно намного короче самого сообщения.

Такой же дайджест сообщения должен вычисляться пользователем, проверяющим полученную подпись, при этом в качестве входа в алгоритм SНА используется полученное сообщение М.

Алгоритм хэширования SHA назван безопасным, потому что он спроектирован таким образом, чтобы было вычислительно невозможно восстановить сообщение, соответствующее данному дайджесту, а также найти два различных сообщения, которые дадут одинаковый дайджест. Любое изменение сообщения при передаче с очень большой вероятностью вызовет изменение дайджеста, и принятая цифровая подпись не пройдет проверку.

Рассмотрим подробнее работу алгоритма хэширования SHA. Прежде всего, исходное сообщение М дополняют так, чтобы оно стало кратным 512 битам. Дополнительная набивка сообщения выполняется следующим образом: сначала добавляется единица, затем следует столько нулей, сколько необходимо для получения сообщения, которое на 64 бита короче, чем кратное 512, и наконец, добавляют 64-битовое представление длины исходного сообщения.

Инициализируется пять 32-битовых переменных в виде:

А = 0х67452301

В = 0хЕFСDАВ89

С = 0х98ВАDСFЕ

D = 0x10325476

Е = 0хС3D2Е1F0

Затем начинается главный цикл алгоритма. В нем обрабатывается по 512 бит сообщения поочередно для всех 512-битовых блоков, имеющихся в сообщении. Первые пять переменных А, В, С, D, Е копируются в другие переменные a, b, с, d, е:

а = А, b = В, с = С, d = D, е = Е

Главный цикл содержит четыре цикла по 20 операций каждый. Каждая операция реализует нелинейную функцию от трех из пяти переменных а, b, с, d, е, а затем производит сдвиг и сложение.

Блок сообщения преобразуется из шестнадцати 32-битовых слов (М₀...М₁₅) в восемьдесят 32-битовых слов (W₀...W₇₉).

С учетом введенных обозначений главный цикл из восьмидесяти операций можно описать так:

цикл по t от 0 до 79

ТЕМР = (а <<< 5) + f_t (b, c, d) + е + W_t + К_t

е = d

d = с

с = (b <<< 30)

b = а

а = ТЕМР

конец_цикла

После окончания главного цикла значения а, b, с, d, е складываются с А, В, С, D, Е соответственно, и алгоритм приступает к обработке следующего 512-битового блока данных. Окончательный выход формируется в виде конкатенации значений А, В, С, D, Е.

Отличия SHA от MD5 состоят в следующем:

• SHA выдает 160-битовое хэш-значение, поэтому он более устойчив к атакам полного перебора, чем MD5, формирующий 128-битовые хэш-значения.

• Сжимающая функция SHA состоит из 80 шагов, а не из 64 как в MD5.

• Расширение входных данных производится не простым их повторением в другом порядке, а рекуррентной формулой.

• Усложнен процесс перемешивания.