MD5加密算法的研究與應(yīng)用

徐蕊

【摘要】 當(dāng)今世界，人們在關(guān)鍵業(yè)務(wù)和行業(yè)部門大量的采用計算系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而帶來了新的威脅和風(fēng)險，如未經(jīng)授權(quán)的訪問、信息竊取和篡改、病毒傳輸?shù)?。文章針對?shù)據(jù)的機密性和完整性提出一種基于MD5單向加密技術(shù)的擴展，并通過對該算法的深入研究，介紹MD5加密算法的基本原理和實現(xiàn)流程，并給出此加密算法利用Java語言編程在實際系統(tǒng)的使用方法和使用效果。

【關(guān)鍵詞】 MD5 加密 Java

一、引言

在信息行業(yè)，安全從未像今天這樣重要。安全是一個涉及面很廣的問題，在信息系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)中都至關(guān)重要。因此，在談到信息安全時，可以指多個領(lǐng)域：應(yīng)用、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、通信、用戶和主機系統(tǒng)等等。在這些領(lǐng)域中，一項共同的安全需求和目標(biāo)是對數(shù)據(jù)的保護，這進一步突出了安全的重要性，要求所有企業(yè)和組織承擔(dān)起倫理和法律責(zé)任，采取適當(dāng)?shù)拇胧┖筒襟E確保信息安全。在各個層面采取安全措施，可確保信息可靠的處理、存儲或傳輸，同時讓任何得到授權(quán)的實體都能夠使用它們。其中，單向數(shù)字簽名散列算法更是使數(shù)據(jù)完整性驗證和通過混淆保護數(shù)據(jù)的機密性成為可能。

二、MD5算法的研究與擴展

2.1 MD5算法的描述

MD5是一種迭代型強加密單向散列函數(shù)。單向散列函數(shù)指的是根據(jù)輸入消息（任何字節(jié)串，如文本字符串、Word文檔、JPG文件等）輸出固定長度數(shù)值的算法，輸出數(shù)值也稱為“散列值”或“消息摘要”，其長度取決于所采用的算法，MD5生成128位的散列值。為了實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的認(rèn)證的目的，散列函數(shù)應(yīng)滿足以下條件：（1）函數(shù)的輸入可以是任意長。（2）函數(shù)的輸出是固定長。（3）已知x，求H（x）較為容易，可用硬件或者軟件實現(xiàn)。（4）已知h，求使得H（x）=h的x在計算上是不可行的，這一性質(zhì)稱為函數(shù)的單向性，稱H（x）為單向散列函數(shù)。（5）已知x，找出y（y≠x）使得H（y）=H（x）在計算上是不可行的。如果單向雜湊函數(shù)滿足這一性質(zhì)，則稱其為弱單向雜湊函數(shù)。（6）找出任意兩個不同的輸入x、y，使得H（y）=H（x）在計算上是不可行的，則稱其為強單向雜湊函數(shù)。MD5算法結(jié)構(gòu)采用迭代型雜湊函數(shù)的一般結(jié)構(gòu)。其中，CV0=IV=n比特長的初值；CVi=f（CVi-1，Yi-1）1≤i≤L；H（M）=CVL；CVi-1，稱為鏈接變量；通常b>n，稱函數(shù)f為壓縮函數(shù)。

2.2 MD5算法的擴展

在數(shù)據(jù)的加密處理方面，MD5總體看來是安全的，目前破解MD5主要依靠大型字典的方法，將常用密碼進行MD5后建立數(shù)據(jù)庫，然后和MD5數(shù)值進行對比，通過這樣的方法來破解MD5。為了應(yīng)對大型字典破譯的問題，提出一種基于MD5算法擴展的加密方法?；贛D5算法的擴展算法流程是，原始的數(shù)據(jù)信息首先經(jīng)過MD5的單向加密得到加密數(shù)據(jù)，然后對加密數(shù)據(jù)再利用雙向加密算法加密。得到最終的加密信息由于采用二次加密，且二次加密算法和對應(yīng)參數(shù)多樣和未知性，如DES、RSA等，從而使MD5大型字典破解方法完全失效。

三、MD5算法的應(yīng)用

3.1 Java安全架構(gòu)與技術(shù)

Java平臺提供了一種通用的面向?qū)ο缶幊陶Z言和一個標(biāo)準(zhǔn)的運行環(huán)境，可用于開發(fā)和實現(xiàn)安全的跨平臺應(yīng)用解決方案。為提供基于Java平臺的應(yīng)用解決方案的端到端安全，Java運行環(huán)境和Java語言在格式和結(jié)構(gòu)方面對代碼及其執(zhí)行環(huán)境做了嚴(yán)格的限制，從而提供了全面的安全基礎(chǔ)。Java之所以能成為安全可靠的運行環(huán)境，在很大程度上應(yīng)歸功于Java架構(gòu)基礎(chǔ)的固有的安全性，該架構(gòu)包括Java虛擬機和Java語言，其中JVM提供了內(nèi)置的安全策略、訪問控制機制和安全擴展。在J2SE中，JCA為Java平臺提供加密服務(wù)和算法，以保護消息的安全。JCA定義了提供者概念及一個用于訪問加密服務(wù)和實現(xiàn)相關(guān)功能的一般API框架。通過標(biāo)準(zhǔn)化API框架和提供者實現(xiàn)，JCA還提供了算法和實現(xiàn)的獨立性。MD5消息摘要是單向安全散列函數(shù)，在J2SE中，JCA提供者支持消息摘要算法：消息摘要算法5（Message Digest 5， MD5），MD5可生成128位散列值。消息摘要使用引擎類java.security.MessageDigest表示，其形式為字節(jié)數(shù)組，MessageDigest.getInstance創(chuàng)建一個實現(xiàn)了指定算法的消息摘要對象實例，條件是提供者支持該算法。方法MessageDigest.update使用由字節(jié)數(shù)組指定的數(shù)據(jù)更新摘要，而方法MessageDigest.digest計算散列值并返回一個字節(jié)數(shù)組。

3.2 MD5算法擴展的應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，擁有著效率高、便捷性強等特性的信息系統(tǒng)被越來越多的企業(yè)和個人使用，信息系統(tǒng)一般都會采取用戶名和密碼結(jié)合的登錄方式進行身份驗證，此時用戶名和密碼及其其他敏感信息會存入數(shù)據(jù)庫中保存，然而如果服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫被人攻破，用戶的密碼將會暴露，從而導(dǎo)致很嚴(yán)重的后果?，F(xiàn)給出基于MD5擴展算法并采用Java語言編程的核心代碼，此算法已應(yīng)用于無線局科技服務(wù)管理系統(tǒng)，用于解決用戶密碼安全問題。

四、結(jié)束語

通過對MD5加密算法的研究分析得出，MD5的核心是壓縮函數(shù)，也正因如此MD5是一種不可逆的安全性很高的加密算法，但卻收到大字典攻擊的威脅，從而導(dǎo)致強度弱的密碼被泄露，通過在MD5加密算法原有基礎(chǔ)上的擴展，克服了外界的攻擊，增強了加密算法的強壯性，這種基于MD5擴展的加密算法，可用于保護數(shù)據(jù)庫敏感信息、身份驗證、數(shù)據(jù)完整性等方面。