android MD5校验码的生成与算法实现

在Java中，java.security.MessageDigest （rt.jar中）已经定义了 MD5 的计算，所以我们只需要简单地调用即可得到 MD5 的128 位整数。然后将此 128 位计 16 个字节转换成 16 进制表示即可。 

下面是一个可生成字符串或文件MD5校验码的例子，测试过，可当做工具类直接使用，其中最主要的是getMD5String(String s)和getFileMD5String(File file)两个方法，分别用于生成字符串的md5校验值和生成文件的md5校验值，getFileMD5String_old(File file)方法可删除，不建议使用：

package com.why.md5; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.nio.MappedByteBuffer; import java.nio.channels.FileChannel; import java.security.MessageDigest; import java.security.NoSuchAlgorithmException; public class MD5Util { 
       /   * 默认的密码字符串组合，用来将字节转换成 16 进制表示的字符,apache校验下载的文件的正确性用的就是默认的这个组合   */  protected static char hexDigits[] = { '0' , '1' , '2' , '3' , '4' , '5' , '6' ,    '7' , '8' , '9' , 'a' , 'b' , 'c' , 'd' , 'e' , 'f' };  protected static MessageDigest messagedigest = null ;  static {   try {    messagedigest = MessageDigest.getInstance("MD5" );   } catch (NoSuchAlgorithmException nsaex) {    System.err.println(MD5Util.class .getName()      + "初始化失败，MessageDigest不支持MD5Util。" );    nsaex.printStackTrace();   }  }    /   * 生成字符串的md5校验值   *   * @param s   * @return   */  public static String getMD5String(String s) { 
        return getMD5String(s.getBytes());  }    /   * 判断字符串的md5校验码是否与一个已知的md5码相匹配   *   * @param password 要校验的字符串   * @param md5PwdStr 已知的md5校验码   * @return   */  public static boolean checkPassword(String password, String md5PwdStr) {   String s = getMD5String(password);   return s.equals(md5PwdStr);  }    /   * 生成文件的md5校验值   *   * @param file   * @return   * @throws IOException   */  public static String getFileMD5String(File file) throws IOException {   InputStream fis;   fis = new FileInputStream(file);   byte [] buffer = new byte [ 1024 ];   int numRead = 0 ;   while ((numRead = fis.read(buffer)) > 0 ) {    messagedigest.update(buffer, 0 , numRead);   }   fis.close();   return bufferToHex(messagedigest.digest());  }  /   * JDK1.4中不支持以MappedByteBuffer类型为参数update方法，并且网上有讨论要慎用MappedByteBuffer，   * 原因是当使用 FileChannel.map 方法时，MappedByteBuffer 已经在系统内占用了一个句柄，   * 而使用 FileChannel.close 方法是无法释放这个句柄的，且FileChannel有没有提供类似 unmap 的方法，   * 因此会出现无法删除文件的情况。   *   * 不推荐使用   *   * @param file   * @return   * @throws IOException   */  public static String getFileMD5String_old(File file) throws IOException {   FileInputStream in = new FileInputStream(file);   FileChannel ch = in.getChannel();   MappedByteBuffer byteBuffer = ch.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0 ,     file.length());   messagedigest.update(byteBuffer);   return bufferToHex(messagedigest.digest());  }  public static String getMD5String( byte [] bytes) {   messagedigest.update(bytes);   return bufferToHex(messagedigest.digest());  }  private static String bufferToHex( byte bytes[]) {   return bufferToHex(bytes, 0 , bytes.length);  }  private static String bufferToHex( byte bytes[], int m, int n) {   StringBuffer stringbuffer = new StringBuffer( 2 * n);   int k = m + n;   for ( int l = m; l < k; l++) {    appendHexPair(bytes[l], stringbuffer);   }   return stringbuffer.toString();  }  private static void appendHexPair( byte bt, StringBuffer stringbuffer) {   char c0 = hexDigits[(bt & 0xf0 ) >> 4 ]; // 取字节中高 4 位的数字转换, >>> 为逻辑右移，将符号位一起右移,此处未发现两种符号有何不同    char c1 = hexDigits[bt & 0xf ]; // 取字节中低 4 位的数字转换    stringbuffer.append(c0);   stringbuffer.append(c1);  }    public static void main(String[] args) throws IOException {   long begin = System.currentTimeMillis();   File file = new File( "C:/12345.txt" );   String md5 = getFileMD5String(file); // String md5 = getMD5String("a");       long end = System.currentTimeMillis();   System.out.println("md5:" + md5 + " time:" + ((end - begin) / 1000 ) + "s" );  } }

MD5的全称是Message-digest Algorithm 5（信息-摘要算法），用于确保信息传输完整一致。90年代初由MIT的计算机科学实验室和RSA Data Security Inc的Ronald L. Rivest开发出来，经MD2、MD3和MD4发展而来。

任何一个字符串或文件，无论是可执行程序、图像文件、临时文件或者其他任何类型的文件，也不管它体积多大，都有且只有一个独一无二的MD5信息码，并且如果这个文件被修改过，它的MD5码也将随之改变。

Message-Digest泛指字节串(Message)的Hash变换，就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数。注意这里说的是“字节串”而不是“字符串”，因为这种变换只与字节的值有关，与字符集或编码方式无关。

MD5用的是哈希函数，在计算机网络中应用较多的不可逆加密算法有RSA公司发明的MD5算法和由美国国家技术标准研究所建议的安全散列算法SHA。

MD5将任意长度的“字节串”变换成一个128bit的大整数，并且它是一个不可逆的字符串变换算法，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。

MD5的典型应用是对一段Message(字节串)产生fingerprint(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。

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个字符，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。

MD5以512位分组来处理输入的信息，且每一分组又被划分为16个32位子分组，经过了一系列的处理后，算法的输出由四个32位分组组成，将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值。

MD5算法的计算步骤：

MD5的算法在RFC1321中实际上已经提供了C的实现，需要注意的是，很多早期的C编译器的int类型是16 bit的，MD5使用了unsigned long int，并认为它是32bit的无符号整数。而在Java中int是32 bit的，long是64 bit的。在MD5的C实现中，使用了大量的位操作。这里需要指出的一点是，尽管Java提供了位操作，由于Java没有unsigned类型，对于右移 位操作多提供了一个无符号右移：>>>，等价于C中的 >> 对于unsigned 数的处理。

下面是一个MD5算法的Java实现：

package com.why.md5; /* * MD5_SRC 类实现了RSA Data Security, Inc.在提交给IETF的RFC1321中的MD5_SRC message-digest * 算法。 / public class MD5_SRC { 
       /*   * 下面这些S11-S44实际上是一个4*4的矩阵，在原始的C实现中是用#define 实现的， 这里把它们实现成为static   * final是表示了只读，且能在同一个进程空间内的多个 Instance间共享   */  static final int S11 = 7 ;  static final int S12 = 12 ;  static final int S13 = 17 ;  static final int S14 = 22 ;  static final int S21 = 5 ;  static final int S22 = 9 ;  static final int S23 = 14 ;  static final int S24 = 20 ;  static final int S31 = 4 ;  static final int S32 = 11 ;  static final int S33 = 16 ;  static final int S34 = 23 ;  static final int S41 = 6 ;  static final int S42 = 10 ;  static final int S43 = 15 ;  static final int S44 = 21 ;  static final byte [] PADDING = { - 128 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 ,    0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 ,    0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 ,    0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 };  /*   * 下面的三个成员是keyBean计算过程中用到的3个核心数据，在原始的C实现中 被定义到keyBean_CTX结构中   */  private long [] state = new long [ 4 ]; // state (ABCD)   private long [] count = new long [ 2 ]; // number of bits, modulo 2^64 (lsb first)   private byte [] buffer = new byte [ 64 ]; // input buffer   /*   * digestHexStr是keyBean的唯一一个公共成员，是最新一次计算结果的 16进制ASCII表示.   */  public String digestHexStr;  /*   * digest,是最新一次计算结果的2进制内部表示，表示128bit的keyBean值.   */  private byte [] digest = new byte [ 16 ];  /*   * getkeyBeanofStr是类keyBean最主要的公共方法，入口参数是你想要进行keyBean变换的字符串   * 返回的是变换完的结果，这个结果是从公共成员digestHexStr取得的．   */  public String getkeyBeanofStr(String inbuf) {   keyBeanInit();   keyBeanUpdate(inbuf.getBytes(), inbuf.length());   keyBeanFinal();   digestHexStr = "" ;   for ( int i = 0 ; i < 16 ; i++) {    digestHexStr += byteHEX(digest[i]);   }   return digestHexStr;  }  // 这是keyBean这个类的标准构造函数，JavaBean要求有一个public的并且没有参数的构造函数   public MD5_SRC() {   keyBeanInit();   return ;  }  /* keyBeanInit是一个初始化函数，初始化核心变量，装入标准的幻数 */  private void keyBeanInit() {   count[0 ] = 0L;   count[1 ] = 0L;   // /* Load magic initialization constants.    state[0 ] = 0xL;   state[1 ] = 0xefcdab89L;   state[2 ] = 0x98badcfeL;   state[3 ] = 0xL;   return ;  }  /*   * F, G, H ,I 是4 个基本的keyBean函数，在原始的keyBean的C实现中，由于它们是   * 简单的位运算，可能出于效率的考虑把它们实现成了宏，在java中，我们把它们 实现成了private 方法，名字保持了原来C中的。   */  private long F( long x, long y, long z) {   return (x & y) | ((~x) & z);  }  private long G( long x, long y, long z) {   return (x & z) | (y & (~z));  }  private long H( long x, long y, long z) {   return x ^ y ^ z;  }  private long I( long x, long y, long z) {   return y ^ (x | (~z));  }  /*   * FF,GG,HH和II将调用F,G,H,I进行近一步变换 FF, GG, HH, and II transformations for   * rounds 1, 2, 3, and 4. Rotation is separate from addition to prevent   * recomputation.   */  private long FF( long a, long b, long c, long d, long x, long s, long ac) {   a += F(b, c, d) + x + ac;   a = ((int ) a << s) | (( int ) a >>> ( 32 - s));   a += b;   return a;  }  private long GG( long a, long b, long c, long d, long x, long s, long ac) {   a += G(b, c, d) + x + ac;   a = ((int ) a << s) | (( int ) a >>> ( 32 - s));   a += b;   return a;  }  private long HH( long a, long b, long c, long d, long x, long s, long ac) {   a += H(b, c, d) + x + ac;   a = ((int ) a << s) | (( int ) a >>> ( 32 - s));   a += b;   return a;  }  private long II( long a, long b, long c, long d, long x, long s, long ac) {   a += I(b, c, d) + x + ac;   a = ((int ) a << s) | (( int ) a >>> ( 32 - s));   a += b;   return a;  }  /*   * keyBeanUpdate是keyBean的主计算过程，inbuf是要变换的字节串，inputlen是长度，这个   * 函数由getkeyBeanofStr调用，调用之前需要调用keyBeaninit，因此把它设计成private的   */  private void keyBeanUpdate( byte [] inbuf, int inputLen) {   int i, index, partLen;   byte [] block = new byte [ 64 ];   index = (int ) (count[ 0 ] >>> 3 ) & 0x3F ;   // /* Update number of bits */    if ((count[ 0 ] += (inputLen << 3 )) < (inputLen << 3 ))    count[1 ]++;   count[1 ] += (inputLen >>> 29 );   partLen = 64 - index;   // Transform as many times as possible.    if (inputLen >= partLen) {    keyBeanMemcpy(buffer, inbuf, index, 0 , partLen);    keyBeanTransform(buffer);    for (i = partLen; i + 63 < inputLen; i += 64 ) {     keyBeanMemcpy(block, inbuf, 0 , i, 64 );     keyBeanTransform(block);    }    index = 0 ;   } else    i = 0 ;   // /* Buffer remaining input */    keyBeanMemcpy(buffer, inbuf, index, i, inputLen - i);  }  /*   * keyBeanFinal整理和填写输出结果   */  private void keyBeanFinal() {   byte [] bits = new byte [ 8 ];   int index, padLen;   // /* Save number of bits */    Encode(bits, count, 8 );   // /* Pad out to 56 mod 64.    index = (int ) (count[ 0 ] >>> 3 ) & 0x3f ;   padLen = (index < 56 ) ? ( 56 - index) : ( 120 - index);   keyBeanUpdate(PADDING, padLen);   // /* Append length (before padding) */    keyBeanUpdate(bits, 8 );   // /* Store state in digest */    Encode(digest, state, 16 );  }  /*   * keyBeanMemcpy是一个内部使用的byte数组的块拷贝函数，从input的inpos开始把len长度的   * 字节拷贝到output的outpos位置开始   */  private void keyBeanMemcpy( byte [] output, byte [] input, int outpos,    int inpos, int len) {   int i;   for (i = 0 ; i < len; i++)    output[outpos + i] = input[inpos + i];  }  /*   * keyBeanTransform是keyBean核心变换程序，由keyBeanUpdate调用，block是分块的原始字节   */  private void keyBeanTransform( byte block[]) {   long a = state[ 0 ], b = state[ 1 ], c = state[ 2 ], d = state[ 3 ];   long [] x = new long [ 16 ];   Decode(x, block, 64 );   /* Round 1 */   a = FF(a, b, c, d, x[0 ], S11, 0xd76aa478L); /* 1 */   d = FF(d, a, b, c, x[1 ], S12, 0xe8c7b756L); /* 2 */   c = FF(c, d, a, b, x[2 ], S13, 0xdbL); /* 3 */   b = FF(b, c, d, a, x[3 ], S14, 0xc1bdceeeL); /* 4 */   a = FF(a, b, c, d, x[4 ], S11, 0xf57c0fafL); /* 5 */   d = FF(d, a, b, c, x[5 ], S12, 0x4787c62aL); /* 6 */   c = FF(c, d, a, b, x[6 ], S13, 0xaL); /* 7 */   b = FF(b, c, d, a, x[7 ], S14, 0xfdL); /* 8 */   a = FF(a, b, c, d, x[8 ], S11, 0xd8L); /* 9 */   d = FF(d, a, b, c, x[9 ], S12, 0x8b44f7afL); /* 10 */   c = FF(c, d, a, b, x[10 ], S13, 0xffff5bb1L); /* 11 */   b = FF(b, c, d, a, x[11 ], S14, 0x895cd7beL); /* 12 */   a = FF(a, b, c, d, x[12 ], S11, 0x6bL); /* 13 */   d = FF(d, a, b, c, x[13 ], S12, 0xfdL); /* 14 */   c = FF(c, d, a, b, x[14 ], S13, 0xaeL); /* 15 */   b = FF(b, c, d, a, x[15 ], S14, 0x49b40821L); /* 16 */   /* Round 2 */   a = GG(a, b, c, d, x[1 ], S21, 0xf61e2562L); /* 17 */   d = GG(d, a, b, c, x[6 ], S22, 0xc040b340L); /* 18 */   c = GG(c, d, a, b, x[11 ], S23, 0x265e5a51L); /* 19 */   b = GG(b, c, d, a, x[0 ], S24, 0xe9b6c7aaL); /* 20 */   a = GG(a, b, c, d, x[5 ], S21, 0xd62f105dL); /* 21 */   d = GG(d, a, b, c, x[10 ], S22, 0xL); /* 22 */   c = GG(c, d, a, b, x[15 ], S23, 0xd8a1e681L); /* 23 */   b = GG(b, c, d, a, x[4 ], S24, 0xe7d3fbc8L); /* 24 */   a = GG(a, b, c, d, x[9 ], S21, 0x21e1cde6L); /* 25 */   d = GG(d, a, b, c, x[14 ], S22, 0xc33707d6L); /* 26 */   c = GG(c, d, a, b, x[3 ], S23, 0xf4d50d87L); /* 27 */   b = GG(b, c, d, a, x[8 ], S24, 0x455a14edL); /* 28 */   a = GG(a, b, c, d, x[13 ], S21, 0xa9e3e905L); /* 29 */   d = GG(d, a, b, c, x[2 ], S22, 0xfcefa3f8L); /* 30 */   c = GG(c, d, a, b, x[7 ], S23, 0x676f02d9L); /* 31 */   b = GG(b, c, d, a, x[12 ], S24, 0x8d2a4c8aL); /* 32 */   /* Round 3 */   a = HH(a, b, c, d, x[5 ], S31, 0xfffa3942L); /* 33 */   d = HH(d, a, b, c, x[8 ], S32, 0x8771f681L); /* 34 */   c = HH(c, d, a, b, x[11 ], S33, 0x6d9d6122L); /* 35 */   b = HH(b, c, d, a, x[14 ], S34, 0xfde5380cL); /* 36 */   a = HH(a, b, c, d, x[1 ], S31, 0xa4beea44L); /* 37 */   d = HH(d, a, b, c, x[4 ], S32, 0x4bdecfa9L); /* 38 */   c = HH(c, d, a, b, x[7 ], S33, 0xf6bb4b60L); /* 39 */   b = HH(b, c, d, a, x[10 ], S34, 0xbebfbc70L); /* 40 */   a = HH(a, b, c, d, x[13 ], S31, 0x289b7ec6L); /* 41 */   d = HH(d, a, b, c, x[0 ], S32, 0xeaa127faL); /* 42 */   c = HH(c, d, a, b, x[3 ], S33, 0xd4ef3085L); /* 43 */   b = HH(b, c, d, a, x[6 ], S34, 0x4881d05L); /* 44 */   a = HH(a, b, c, d, x[9 ], S31, 0xd9d4d039L); /* 45 */   d = HH(d, a, b, c, x[12 ], S32, 0xe6db99e5L); /* 46 */   c = HH(c, d, a, b, x[15 ], S33, 0x1fa27cf8L); /* 47 */   b = HH(b, c, d, a, x[2 ], S34, 0xc4ac5665L); /* 48 */   /* Round 4 */   a = II(a, b, c, d, x[0 ], S41, 0xfL); /* 49 */   d = II(d, a, b, c, x[7 ], S42, 0x432aff97L); /* 50 */   c = II(c, d, a, b, x[14 ], S43, 0xab9423a7L); /* 51 */   b = II(b, c, d, a, x[5 ], S44, 0xfc93a039L); /* 52 */   a = II(a, b, c, d, x[12 ], S41, 0x655b59c3L); /* 53 */   d = II(d, a, b, c, x[3 ], S42, 0x8f0ccc92L); /* 54 */   c = II(c, d, a, b, x[10 ], S43, 0xffeff47dL); /* 55 */   b = II(b, c, d, a, x[1 ], S44, 0x85845dd1L); /* 56 */   a = II(a, b, c, d, x[8 ], S41, 0x6fa87e4fL); /* 57 */   d = II(d, a, b, c, x[15 ], S42, 0xfe2ce6e0L); /* 58 */   c = II(c, d, a, b, x[6 ], S43, 0xaL); /* 59 */   b = II(b, c, d, a, x[13 ], S44, 0x4e0811a1L); /* 60 */   a = II(a, b, c, d, x[4 ], S41, 0xf7537e82L); /* 61 */   d = II(d, a, b, c, x[11 ], S42, 0xbd3af235L); /* 62 */   c = II(c, d, a, b, x[2 ], S43, 0x2ad7d2bbL); /* 63 */   b = II(b, c, d, a, x[9 ], S44, 0xeb86d391L); /* 64 */   state[0 ] += a;   state[1 ] += b;   state[2 ] += c;   state[3 ] += d;  }  /*   * Encode把long数组按顺序拆成byte数组，因为java的long类型是64bit的，只拆低32bit，以适应原始C实现的用途   */  private void Encode( byte [] output, long [] input, int len) {   int i, j;   for (i = 0 , j = 0 ; j < len; i++, j += 4 ) {    output[j] = (byte ) (input[i] & 0xffL);    output[j + 1 ] = ( byte ) ((input[i] >>> 8 ) & 0xffL);    output[j + 2 ] = ( byte ) ((input[i] >>> 16 ) & 0xffL);    output[j + 3 ] = ( byte ) ((input[i] >>> 24 ) & 0xffL);   }  }  /*   * Decode把byte数组按顺序合成成long数组，因为java的long类型是64bit的，   * 只合成低32bit，高32bit清零，以适应原始C实现的用途   */  private void Decode( long [] output, byte [] input, int len) {   int i, j;   for (i = 0 , j = 0 ; j < len; i++, j += 4 )    output[i] = b2iu(input[j]) | (b2iu(input[j + 1 ]) << 8 )      | (b2iu(input[j + 2 ]) << 16 ) | (b2iu(input[j + 3 ]) << 24 );   return ;  }  /*   * b2iu是我写的一个把byte按照不考虑正负号的原则的”升位”程序，因为java没有unsigned运算   */  public static long b2iu( byte b) {   return b < 0 ? b & 0x7F + 128 : b;  }  /*   * byteHEX()，用来把一个byte类型的数转换成十六进制的ASCII表示，   * 因为java中的byte的toString无法实现这一点，我们又没有C语言中的 sprintf(outbuf,"%02X",ib)   */  public static String byteHEX( byte ib) {   char [] Digit = { '0' , '1' , '2' , '3' , '4' , '5' , '6' , '7' , '8' , '9' , 'A' ,     'B' , 'C' , 'D' , 'E' , 'F' };   char [] ob = new char [ 2 ];   ob[0 ] = Digit[(ib >>> 4 ) & 0X0F ];   ob[1 ] = Digit[ib & 0X0F ];   String s = new String(ob);   return s;  }  public static void main(String args[]) {   MD5_SRC m = new MD5_SRC();   System.out.println("keyBean Test suite:" );   System.out.println("keyBean(\"\"):" +m.getkeyBeanofStr( "" ));   System.out.println("keyBean(\"a\"):" +m.getkeyBeanofStr( "a" ));   System.out.println("keyBean(\"abc\"):" +m.getkeyBeanofStr( "abc" ));   System.out.println("keyBean(\"message digest\"):" +m.getkeyBeanofStr( "message digest" ));   System.out.println("keyBean(\"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz\"):" +     m.getkeyBeanofStr("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz" ));   System.out.println("keyBean(\"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0\"):" +     m.getkeyBeanofStr("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0" ));     } }