เอ็มดี5

เอ็มดี5 (อังกฤษ: Message-Digest algorithm 5: MD5) เป็นฟังก์ชันแฮชในวิทยาการเข้ารหัสลับ เช่นการเก็บรหัสผ่าน และนอกจากนี้ยังมีการนำมาใช้ในการตรวจสอบความสมบูรณ์ของไฟล์ (Md5sum) แต่ถึงกระนั้นก็มีการพบว่า MD5 นั้นไม่เป็นแฮชฟังก์ชันที่ป้องกันการทับซ้อน (collision resistant) จึงไม่เหมาะสมที่จะนำมาใช้ในแอปพลิเคชันบางอย่างเช่น SSL หรือ Digital Signature

ขั้นตอนวิธี

เราจะเริ่มจากการสมมติให้มีอินพุทเป็นข้อความ M ขนาด b-bit ซึ่ง b เป็นจำนวนเต็มที่ไม่ติดลบ ไม่จำเป็นต้องหาร 8 ลงตัว และมีความยาวได้ไม่จำกัด ซึ่งจะเขียนใหม่ได้เป็น m_0 m_1 m_2 … m_b-1 จากนั้นจะทำการหา MD5 โดยการผ่านขั้นตอนต่อไปนี้

เติมบิตท้าย

เติม “ 10 ” ท้ายข้อความแล้ว เติม “ 0 ” ไปเรื่อยๆ จนกว่าข้อความจะมีขนาดที่คอนกลูเอนกับ 448 (mod 512)

เติมขนาดข้อความ

เติมขนาดของข้อความความยาว 64 บิต ท้ายข้อความ หากขนาดของข้อความใหญ่เกินที่ 64 บิตจะเก็บได้ก็ให้ใช้ 64 บิตหลังของขนาดเท่านั้น สุดท้ายจะได้ข้อความที่แต่งเติมแล้วมีขนาดที่สามารถหาร 512 ลงตัวพอดี นั่นคือจะสามารถแบ่งข้อความได้เป็นชุด ชุดละ 512 บิต หรือ 32 ไบต์ หรือ 16-word block

กำหนดค่าเริ่มต้นของ MD Buffer

ตั้งค่าเริ่มต้นของ buffer ขนาด 32 บิต 4 ตัวดังนี้

A = 0x67452301 , B = 0xEFCDAB89 , C =0x98BADCFE , D = 0x76543210

คำนวณข้อความใน 16-word block

ลำดับแรกเราจะกำหนดฟังก์ชันรับอินพุท 32 บิต และเอาต์พุต 32 บิต ดังนี้

$F(X,Y,Z)=(X\wedge {Y})\vee (\neg {X}\wedge {Z})$

$G(X,Y,Z)=(X\wedge {Z})\vee (Y\wedge \neg {Z})$

$H(X,Y,Z)=X\oplus Y\oplus Z$

$I(X,Y,Z)=Y\oplus (X\vee \neg {Z})$

$\oplus ,\wedge ,\vee ,\neg$ แทนการดำเนินการ XOR, AND, OR และ NOT ในขั้นตอนนี้ยังต้องใช้ ตารางขนาด 64 ช่อง T[1…64] ซึ่ง T[i] สามารถหาค่าได้จาก ⌊ 2^32 x |sin ⁡i | ⌋ โดย i มีค่าเป็นเรเดียน จากนั้นทำตามขั้นตอนวิธีดังนี้

   //ดำเนินการทุก 16-word block 
   For i = 0 to N/16-1 do
    //คัดลอก block ที่ i เก็บไว้ที่ X
    For j = 0 to 15 do
      Set X[j] to M[i*16+j].
    end /* of loop on j */

     // เก็บ A ใน AA, B ใน BB, C ใน CC, และ D ใน DD
    AA = A
    BB = B
    CC = C
    DD = D

    // รอบที่ 1
    /* ให้ [abcd k s i] แทน
         a = b + ((a + F (b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s)
         สัญลักษณ์ <<< แทน left rotate
    */
    // ดำเนินการ 16 ครั้งดังนี้ 
    [ABCD  0  7  1]  [DABC  1 12  2]  [CDAB  2 17  3]  [BCDA  3 22  4]
    [ABCD  4  7  5]  [DABC  5 12  6]  [CDAB  6 17  7]  [BCDA  7 22  8]
    [ABCD  8  7  9]  [DABC  9 12 10]  [CDAB 10 17 11]  [BCDA 11 22 12]
    [ABCD 12  7 13]  [DABC 13 12 14]  [CDAB 14 17 15]  [BCDA 15 22 16]

     // รอบที่ 2
    /* ให้ [abcd k s i] แทน
         a = b + ((a + G (b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s) */
    // ดำเนินการ 16 ครั้งดังนี้ 
    [ABCD  1  5 17]  [DABC  6  9 18]  [CDAB 11 14 19]  [BCDA  0 20 20]
    [ABCD  5  5 21]  [DABC 10  9 22]  [CDAB 15 14 23]  [BCDA  4 20 24]
    [ABCD  9  5 25]  [DABC 14  9 26]  [CDAB  3 14 27]  [BCDA  8 20 28]
    [ABCD 13  5 29]  [DABC  2  9 30]  [CDAB  7 14 31]  [BCDA 12 20 32]

     // รอบที่ 3
    /* ให้ [abcd k s i] แทน
         a = b + ((a + H (b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s) */
    // ดำเนินการ 16 ครั้งดังนี้ 
    [ABCD  5  4 33]  [DABC  8 11 34]  [CDAB 11 16 35]  [BCDA 14 23 36]
    [ABCD  1  4 37]  [DABC  4 11 38]  [CDAB  7 16 39]  [BCDA 10 23 40]
    [ABCD 13  4 41]  [DABC  0 11 42]  [CDAB  3 16 43]  [BCDA  6 23 44]
    [ABCD  9  4 45]  [DABC 12 11 46]  [CDAB 15 16 47]  [BCDA  2 23 48]

     // รอบที่ 4
    /* ให้ [abcd k s i] แทน
         a = b + ((a + I (b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s) */
    // ดำเนินการ 16 ครั้งดังนี้.
    [ABCD  0  6 49]  [DABC  7 10 50]  [CDAB 14 15 51]  [BCDA  5 21 52]
    [ABCD 12  6 53]  [DABC  3 10 54]  [CDAB 10 15 55]  [BCDA  1 21 56]
    [ABCD  8  6 57]  [DABC 15 10 58]  [CDAB  6 15 59]  [BCDA 13 21 60]
    [ABCD  4  6 61]  [DABC 11 10 62]  [CDAB  2 15 63]  [BCDA  9 21 64]

     //นำค่าที่ได้กลับไปบวกกับค่าเดิม 
    A = A + AA
    B = B + BB
    C = C + CC
    D = D + DD
  end // ของวงวน i 

แสดงเอาต์พุต

ค่ารหัสที่ได้จะเก็บอยู่ในสมารถแสดงได้โดยนำเลขฐาน 16 ของ A, B, C, D มาต่อกัน

อ้างอิง

• วรเศรษฐ์ สุวรรณิก (2553). วิทยาการรหัสลับ Cryptography. กรุงเทพฯ: วรรณิก. pp. 123–139. ISBN 978-616-90224-2-8.

แหล่งข้อมูลอื่น

• RFC 1321 The MD5 Message-Digest Algorithm
• W3C recommendation on MD5

• REXX MD5 test suite covers MD5 examples in various RFCs (incl. errata)
• Source Code for Cryptography เก็บถาวร 2011-07-28 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน (Just a touch)