DM5详解

1.1描述

某黑客使用各种方法获得了目标计算机的MySQL加密密码，加密后的密码是一些字母和数字的组合，他该如何破解。

1.2目标

• 了解MD5的特点。
• 了解MD5的发展史。
• 了解MD5的应用。
• 掌握使用工具进行MD5的加解密。

1.3什么是MD5

1.3.1MD5简介

MD5(Message-Digest Algorithm 5，信息-摘要算法5)主要用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一(又译摘要算法、哈希算法)，主流编程语言普遍已有MD5实现。将数据(如汉字)运算为另一固定长度值，是杂凑算法的基础原理，MD5的前身有MD2和MD4。

MD5的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被"压缩"成一种保密的格式(就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的十六进制数字串)。除了MD5以外，其中比较有名的还有sha-1、RIPEMD以及Haval等。

1.3.2 MD5特点

MD5算法具有以下特点：

1、压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的。

2、容易计算：从原数据计算出MD5值很容易。

3、抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，所得到的MD5值都有很大区别。

4、强抗碰撞：已知原数据和其MD5值，想找到一个具有相同MD5值的数据(即伪造数据)是非常困难的。

1.4 MD5的发展

1.4.1 MD2

Rivest(李维斯特)在1989年开发出MD2算法。在这个算法中，首先对信息进行数据补位，

使信息的字节长度是16的倍数。然后，以一个16位的检验和追加到信息末尾，并且根据这个新产生的信息计算出散列值。后来，Rogier(罗吉尔)和Chauvaud(肖沃)发现如果忽略了检验将和MD2产生冲突。MD2算法加密后结果是唯一的，即不同信息加密后的结果不同。

1.4.2 MD4

为了加强算法的安全性，Rivest(李维斯特)在1990年又开发出MD4算法。MD4算法同样需要填补信息以确保信息的比特位长度减去448后能被512整除(信息比特位长度mod 512 = 448)。然后，一个以64位二进制表示的信息的最初长度被添加进来。信息被处理成512位damgard/merkle迭代结构的区块，而且每个区块要通过三个不同步骤的处理。Den boer(邓波尔)和Bosselaers(博斯勒)以及其他人很快的发现了攻击MD4版本中第一步和第三步的漏洞。Dobbertin(多柏丁)向大家演示了如何利用一部普通的个人电脑在几分钟内找到MD4完整版本中的冲突，这个冲突实际上是一种漏洞，它将导致对不同的内容进行加密却可能得到相同的加密后结果。

毫无疑问，MD4就此被淘汰掉了。尽管MD4算法在安全上有个这么大的漏洞，但它对在其后才被开发出来的好几种信息安全加密算法的出现却有着不可忽视的引导作用。

1.4.3MD5

1991年，Rivest(李维斯特)开发出技术上更为趋近成熟的md5算法。它在MD4的基础上增加了"安全-带子"(safety-belts)的概念。虽然MD5比MD4复杂度大一些，但却更为安全。这个算法很明显的由四个和MD4设计有少许不同的步骤组成。在MD5算法中，信息-摘要的大小和填充的必要条件与MD4完全相同。Den boer(邓波尔)和Bosselaers(博斯勒)曾发现MD5算法中的假冲突(pseudo-collisions)，但除此之外就没有其他被发现的加密后结果了。

1.5 MD5应用

1.5.1 一致性验证

MD5的典型应用是对一段信息产生信息摘要(Message-Digest)，以防止被篡改。比如，在Unix下有很多软件在下载的时候都有一个文件名相同，文件扩展名为.md5的文件，在这个文件中通常只有一行文本，大致结构如：

MD5 (tanajiya.tar.gz) = 38b8c2c1093dd0fec383a9d9ac940515

图1.2 MD5

这就是tanajiya.tar.gz文件的数字签名。MD5将整个文件当作一个大文本信息，通过其不可逆的字符串变换算法，产生了这个唯一的MD5信息摘要。为了让读者朋友对MD5的应用有个直观的认识，笔者以一个比方和一个实例来简要描述一下其工作过程：大家都知道，地球上任何人都有自己独一无二的指纹，这常常成为司法机关鉴别罪犯身份最值得信赖的方法;与之类似，MD5就可以为任何文件(不管其大小、格式、数量)产生一个同样独一无二的“数字指纹”，如果任何人对文件做了任何改动，其MD5值也就是对应的“数字指纹”都会发生变化。我们常常在某些软件下载站点的某软件信息中看到其MD5值，它的作用就在于我们可以在下载该软件后，对下载回来的文件用专门的软件(如Windows MD5 Check等)做一次MD5校验，以确保我们获得的文件与该站点提供的文件为同一文件。

具体来说文件的MD5值就像是这个文件的“数字指纹”。每个文件的MD5值是不同的，如果任何人对文件做了任何改动，其MD5值也就是对应的“数字指纹”就会发生变化。比如下载服务器针对一个文件预先提供一个MD5值，用户下载完该文件后，用我这个算法重新计算下载文件的MD5值，通过比较这两个值是否相同，就能判断下载的文件是否出错，或者说下载的文件是否被篡改了。利用MD5算法来进行文件校验的方案被大量应用到软件下载站、论坛数据库、系统文件安全等方面。

1.5.2数字签名

MD5的典型应用是对一段字节串产生指纹，以防止被“篡改”。举个例子，你将一段话写在一个叫 readme.txt文件中，并对这个readme.txt产生一个MD5的值并记录在案，然后你可以传播这个文件给别人，别人如果修改了文件中的任何内容，你对这个文件重新计算MD5时就会发现(两个MD5值不相同)。如果再有一个第三方的认证机构，用MD5还可以防止文件作者的“抵赖”，这就是所谓的数字签名应用。

1.5.3安全访问认证

MD5还广泛用于操作系统的登陆认证上，如Unix、各类BSD系统登录密码、数字签名等诸多方面。如在Unix系统中用户的密码是以MD5(或其它类似的算法)经Hash运算后存储在文件系统中。当用户登录的时候，系统把用户输入的密码进行MD5 Hash运算，然后再去和保存在文件系统中的MD5值进行比较，进而确定输入的密码是否正确。通过这样的步骤，系统在并不知道用户密码的明码的情况下就可以确定用户登录系统的合法性。

这可以避免用户的密码被具有系统管理员权限的用户知道。MD5将任意长度的“字节串”映射为一个128bit的大整数，并且是通过该128bit反推原始字符串是困难的，换句话说就是，即使你看到源程序和算法描述，也无法将一个MD5的值变换回原始的字符串，从数学原理上说，是因为原始的字符串有无穷多个，这有点象不存在反函数的数学函数。所以，要遇到了md5密码的问题，比较好的办法是：你可以用这个系统中的md5()函数重新设一个密码，如admin，把生成的一串密码的Hash值覆盖原来的Hash值就行了。

正是因为这个原因，现在被黑客使用最多的一种破译密码的方法就是一种被称为"跑字典"的方法。有两种方法得到字典，一种是日常搜集的用做密码的字符串表，另一种是用排列组合方法生成的，先用MD5程序计算出这些字典项的MD5值，然后再用目标的MD5值在这个字典中检索。我们假设密码的最大长度为8位字节(8 Bytes)，同时密码只能是字母和数字，共26+26+10=62个字节，排列组合出的字典的项数则是P(62,1)+P(62,2)....+P(62,8)，那也已经是一个很天文的数字了，存储这个字典就需要TB级的磁盘阵列，而且这种方法还有一个前提，就是能获得目标账户的密码MD5值的情况下才可以。这种加密技术被广泛的应用于Unix系统中，这也是为什么Unix系统比一般操作系统更为坚固一个重要原因。

图1.2 MD5安全访问认证