文件校验

一、理论部分：

1、预备知识
1.1什么是数据校验
通俗的说，就是为保证数据的完整性，用一种指定的算法对原始数据计算出的一个校验值。接收方用同样的算法计算一次校验值，如果和随数据提供的校验值一样，就说明数据是完整的。
1.2最简单的检验
实现方法：最简单的校验就是把原始数据和待比较数据直接进行比较，看是否完全一样这种方法是最安全最准确的。同时也是效率最低的。
适用范围：简单的数据量极小的通讯。
应用例子：龙珠cpu在线调试工具bbug.exe。它和龙珠cpu间通讯时，bbug发送一个字节cpu返回收到的字节，bbug确认是刚才发送字节后才继续发送下一个字节的。
1.3奇偶校验Parity Check
实现方法：在数据存储和传输中，字节中额外增加一个比特位，用来检验错误。校验位可以通过数据位异或计算出来。
应用例子：单片机串口通讯有一模式就是8位数据通讯，另加第9位用于放校验值。
1.4 bcc异或校验法(block check character)
实现方法：很多基于串口的通讯都用这种既简单又相当准确的方法。它就是把所有数据都和一个指定的初始值（通常是0）异或一次，最后的结果就是校验值，通常
把她附在通讯数据的最后一起发送出去。接收方收到数据后自己也计算一次异或和校验值，如果和收到的校验值一致就说明收到的数据是完整的。
校验值计算的代码类似于：
unsigned uCRC=0;//校验初始值
for(int i=0;i<DataLenth;i++) uCRC^=Data[i];
适用范围：适用于大多数要求不高的数据通讯。
应用例子：ic卡接口通讯、很多单片机系统的串口通讯都使用。
1.5 crc循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check)
实现方法：这是利用除法及余数的原理来进行错误检测的.将接收到的码组进行除法运算
，如果除尽，则说明传输无误；如果未除尽，则表明传输出现差错。crc校验
具还有自动纠错能力。
crc检验主要有计算法和查表法两种方法，网上很多实现代码。
适用范围：CRC-12码通常用来传送6-bit字符串;CRC-16及CRC-CCITT码则用是来传送
8-bit字符。CRC-32：硬盘数据，网络传输等
应用例子：rar,以太网卡芯片、MPEG解码芯片中
1.6 md5校验和数字签名
实现方法：主要有md5和des算法。
适用范围：数据比较大或要求比较高的场合。如md5用于大量数据、文件校验，des用于保密数据的校验（数字签名）等等。
应用例子：文件校验、银行系统的交易数据

2、具体的实现理论
2.1 算法概述
MD5算法是MD4算法的改进算法。Ron Rivest 于1990年提出MD4单向散列函数，MD表示消息摘要(Message Digest),对输入消息，算法产生128位散列值。该算法首次公布之后，Bert den Boer和Antoon Bosselaers 对算法三轮中的后两轮进行了成功的密码分析。在一个不相关的分析结果中,Ralph MerKle成功地攻击了前两轮。尽管这些攻击都没有扩展到整个算法，但Rivest还是改进了其算法，结果就是MD5算法。
 MD5算法是MD4的改进算法，它比MD4更复杂，但设计思想相似，输入的消息可任意长，输出结果也仍为128位，特别适用于高速软件实现，是基于32-位操作数的一些简单的位操作。
2.2 算法步骤
l 将输入消息按512-位分组，最后要填充成为512位的整数倍，且最后一组的后64位用来填充消息长度(填充前)。填充方法为附一个1在消息后，后接所要求的多个0。这样可以确保不同消息在填充后不相同。
l 由于留出64位用来表示消息长度，那么消息的长度最多可达264字节,相当于4G×4G字节，文件的长度是不可能达到这么大，因此通常都是只采用64位中的低32位来表示消息长度，高32位填充0。
l 初始化MD变量。由于每轮输出128位，这128位可用下面四个32位字A,B,C,D来表示。其初始值设为：
A=0x0
B=0x89ABCDEF
C=0xFEDCBA98
D=0x
l 开始进入算法主循环，循环的次数是消息中512位消息分组的数目。先将上面A、B、C、D四个变量分别复制到另外四个变量a、b、c、d中去。主循环有四轮，每轮很相似。每轮进行16次操作，每次操作对a、b、c、d四个变量中的三个作一次非线性函数运算，然后将所得结果加上第四个变量，消息的一个子分组和一个常数。再将所得结果向右环移一个不定的数，并加上a,b,c或d中之一。最后用该结果取代a,b,c或d中之一。
以下是每次操作中用到的四个非线性函数（每轮一个）。
F(X,Y,Z)=(X∧Y)∨(( X)∧Z)
G(X,Y,Z)=(X∧Z)∨(Y∧( Z))
H(X,Y,Z)=X?Y?Z
I(X,Y,Z)=Y?(X∨( Z))
其中，?是异或，∧是与，∨是或， 是反符号。
这些函数是这样设计的：如果X、Y和Z的对应位是独立和均匀的，那么结果的每一位也应是独立和均匀的。函数F是按逐位方式操作：如果X,那么Y,否则Z。函数H是逐位奇偶操作符。
设Mj表示消息的第j个子分组（从0到15），<<<s表示循环左移s，则四种操作为：
FF(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a = b+((a+F(b,c,d)+ Mj + ti)<<<s)
GG(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a = b+((a+G(b,c,d)+ Mj + ti)<<<s)
HH(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a = b+((a+H(b,c,d)+ Mj + ti)<<<s)
II(a,b,c,d,Mj,s,ti)表示a = b+((a+I(b,c,d)+ Mj + ti)<<<s)
四轮(64步)结果略。
注：常数ti的选择：
第i步中，ti是232 ×abs (sin(i))的整数部分，i的单位是弧度。
所有这些完成之后，将A,B,C,D分别加上a,b,c,d。然后用下一分组数据继续运行算法，最后的输出是A,B,C和D的级联。
l 最后得到的A,B,C,D就是输出结果，A是低位，D为高位，DCBA组成128位输出结果。
2.3 MD5的安全性
Ron Rivest概述了MD5安全性[8]：
l 与MD4相比，增加了第四轮。
l 每一步均有唯一的加法常数。
l 为减弱第二轮中函数G的对称性从((X∧Y) ∨(X∧Z) ∨(Y∧Z))变为((X∧Z) ∨(Y∧( Z)))。
l 每一步加上了上一步的结果，引起更快的雪崩效应。
l 改变了第二轮和第三轮中访问消息子分组的次序，使其形式更不相似。
l 近似优化了每一轮中的循环左移位移量以实现更快的雪崩效应。各轮的位移量互不相同。
从安全角度讲，MD5的输出为128位，若采用纯强力攻击寻找一个消息具有给定Hash值的计算困难性为2128,用每秒可试验1 000 000 000个消息的计算机需时1.07×1022年。若采用生日攻击法，寻找有相同Hash值的两个消息需要试验264个消息,用每秒可试验1 000 000 000个消息的计算机需时585年。

二、实现方法
 由于此处的文件校验用到要求比较高的场合，故采用了方法6，md5校验算法，从CodeGuru下载了一个md5校验算法的实现模块，加入自己要校验的文件名，实现完成。下面具体描述一下实现过程：
1、创建一个简单的对话框程序；
2、设置CString类型的变量m_filename和m_strFileChecksum以存放要校验的文件名和校验和；
3、在对话框类中创建ChecksumSelectedFile（）函数，调用md5校验和类（附录中有其实现文件）中的GetMD5计算文件校验和。
4、使用定时器定时巡检该文件的校验和，一旦发现校验和发生变化，立刻出现提示。
三、附录（md5算法实现的源码）
以下代码实现均来自www.codeguru.com。
1、MD5ChecksumDefines.h（定义相关常量的头文件）
//Magic initialization constants
#define MD5_INIT_STATE_0 0x
#define MD5_INIT_STATE_1 0xefcdab89
#define MD5_INIT_STATE_2 0x98badcfe
#define MD5_INIT_STATE_3 0x

//Constants for Transform routine.
#define MD5_S11  7
#define MD5_S12 12
#define MD5_S13 17
#define MD5_S14 22
#define MD5_S21  5
#define MD5_S22  9
#define MD5_S23 14
#define MD5_S24 20
#define MD5_S31  4
#define MD5_S32 11
#define MD5_S33 16
#define MD5_S34 23
#define MD5_S41  6
#define MD5_S42 10
#define MD5_S43 15
#define MD5_S44 21

//Transformation Constants – Round 1
#define MD5_T01  0xd76aa478 //Transformation Constant 1
#define MD5_T02  0xe8c7b756 //Transformation Constant 2
#define MD5_T03  0xdb //Transformation Constant 3
#define MD5_T04  0xc1bdceee //Transformation Constant 4
#define MD5_T05  0xf57c0faf //Transformation Constant 5
#define MD5_T06  0x4787c62a //Transformation Constant 6
#define MD5_T07  0xa //Transformation Constant 7
#define MD5_T08  0xfd //Transformation Constant 8
#define MD5_T09  0xd8 //Transformation Constant 9
#define MD5_T10  0x8b44f7af //Transformation Constant 10
#define MD5_T11  0xffff5bb1 //Transformation Constant 11
#define MD5_T12  0x895cd7be //Transformation Constant 12
#define MD5_T13  0x6b //Transformation Constant 13
#define MD5_T14  0xfd //Transformation Constant 14
#define MD5_T15  0xae //Transformation Constant 15
#define MD5_T16  0x49b40821 //Transformation Constant 16

//Transformation Constants – Round 2
#define MD5_T17  0xf61e2562 //Transformation Constant 17
#define MD5_T18  0xc040b340 //Transformation Constant 18
#define MD5_T19  0x265e5a51 //Transformation Constant 19
#define MD5_T20  0xe9b6c7aa //Transformation Constant 20
#define MD5_T21  0xd62f105d //Transformation Constant 21
#define MD5_T22  0x0 //Transformation Constant 22
#define MD5_T23  0xd8a1e681 //Transformation Constant 23
#define MD5_T24  0xe7d3fbc8 //Transformation Constant 24
#define MD5_T25  0x21e1cde6 //Transformation Constant 25
#define MD5_T26  0xc33707d6 //Transformation Constant 26
#define MD5_T27  0xf4d50d87 //Transformation Constant 27
#define MD5_T28  0x455a14ed //Transformation Constant 28
#define MD5_T29  0xa9e3e905 //Transformation Constant 29
#define MD5_T30  0xfcefa3f8 //Transformation Constant 30
#define MD5_T31  0x676f02d9 //Transformation Constant 31
#define MD5_T32  0x8d2a4c8a //Transformation Constant 32

//Transformation Constants – Round 3
#define MD5_T33  0xfffa3942 //Transformation Constant 33
#define MD5_T34  0x8771f681 //Transformation Constant 34
#define MD5_T35  0x6d9d6122 //Transformation Constant 35
#define MD5_T36  0xfde5380c //Transformation Constant 36
#define MD5_T37  0xa4beea44 //Transformation Constant 37
#define MD5_T38  0x4bdecfa9 //Transformation Constant 38
#define MD5_T39  0xf6bb4b60 //Transformation Constant 39
#define MD5_T40  0xbebfbc70 //Transformation Constant 40
#define MD5_T41  0x289b7ec6 //Transformation Constant 41
#define MD5_T42  0xeaa127fa //Transformation Constant 42
#define MD5_T43  0xd4ef3085 //Transformation Constant 43
#define MD5_T44  0x04881d05 //Transformation Constant 44
#define MD5_T45  0xd9d4d039 //Transformation Constant 45
#define MD5_T46  0xe6db99e5 //Transformation Constant 46
#define MD5_T47  0x1fa27cf8 //Transformation Constant 47
#define MD5_T48  0xc4ac5665 //Transformation Constant 48

//Transformation Constants – Round 4
#define MD5_T49  0xf //Transformation Constant 49
#define MD5_T50  0x432aff97 //Transformation Constant 50
#define MD5_T51  0xab9423a7 //Transformation Constant 51
#define MD5_T52  0xfc93a039 //Transformation Constant 52
#define MD5_T53  0x655b59c3 //Transformation Constant 53
#define MD5_T54  0x8f0ccc92 //Transformation Constant 54
#define MD5_T55  0xffeff47d //Transformation Constant 55
#define MD5_T56  0x85845dd1 //Transformation Constant 56
#define MD5_T57  0x6fa87e4f //Transformation Constant 57
#define MD5_T58  0xfe2ce6e0 //Transformation Constant 58
#define MD5_T59  0xa //Transformation Constant 59
#define MD5_T60  0x4e0811a1 //Transformation Constant 60
#define MD5_T61  0xf7537e82 //Transformation Constant 61
#define MD5_T62  0xbd3af235 //Transformation Constant 62
#define MD5_T63  0x2ad7d2bb //Transformation Constant 63
#define MD5_T64  0xeb86d391 //Transformation Constant 64