一、MD5介紹

MD5（Message Digest Algorithm 5）是一種常用的哈希函數算法。將任意長度的數據作為輸入，并生成一個唯一的、固定長度（通常是128位）的哈希值，稱為MD5值。MD5算法以其高度可靠性和廣泛應用而聞名。

MD5算法主要具備以下特點：

（1）不可逆性：給定MD5值無法通過逆運算得到原始數據。

（2）唯一性：不同的輸入數據會生成不同的MD5值。

（3）高效性：對于給定的數據，計算其MD5值是非常快速的。

MD5值的應用場景包括：

（1）數據完整性驗證：MD5值可以用于驗證文件是否在傳輸過程中被篡改。發送方計算文件的MD5值并發送給接收方，接收方在接收到文件后重新計算MD5值，然后與發送方的MD5值進行比較，如果一致，則說明文件未被篡改。

（2）密碼存儲：在許多系統中，用戶密碼通常不會以明文形式存儲，而是將其轉換為MD5值后存儲。當用戶登錄時，系統會將用戶輸入的密碼轉換為MD5值，然后與存儲的MD5值進行比較，以驗證密碼的正確性。

（3）安全認證：MD5值也可用于數字證書等安全認證中，用于驗證文件的完整性和認證信息的真實性。

（4）數據指紋：MD5值可以作為數據的唯一標識符，用于快速比對和查找重復數據。

二、示例代碼

2.1 獲取數據MD5值（openssl庫）

在C語言中獲取一段數據的MD5值，可以使用現有的第三方庫實現。以下是一個使用 OpenSSL 庫計算數據的MD5值的示例代碼：

（1）需要安裝 OpenSSL 庫（如果尚未安裝）并包含相關頭文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/md5.h>

（2）創建一個子函數來計算數據的MD5值：

void calculate_md5(const unsigned char* data, size_t length, unsigned char* md5_hash) {MD5_CTX ctx;MD5_Init(&ctx);MD5_Update(&ctx, data, length);MD5_Final(md5_hash, &ctx);
}

該函數接受三個參數：data 為待計算的數據指針，length 為數據長度，md5_hash 為存儲MD5值的數組。

下面是一個完整的程序，展示如何調用以上子函數并打印MD5值：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/md5.h>void calculate_md5(const unsigned char* data, size_t length, unsigned char* md5_hash) {MD5_CTX ctx;MD5_Init(&ctx);MD5_Update(&ctx, data, length);MD5_Final(md5_hash, &ctx);
}void print_md5(const unsigned char* md5_hash) {for (int i = 0; i < MD5_DIGEST_LENGTH; i++) {printf("%02x", md5_hash[i]);}printf("\n");
}int main() {const unsigned char data[] = "Hello, World!";size_t length = sizeof(data) - 1; // 減去字符串末尾的空字符unsigned char md5_hash[MD5_DIGEST_LENGTH];calculate_md5(data, length, md5_hash);printf("MD5: ");print_md5(md5_hash);return 0;
}

這個示例程序將輸出一段數據的MD5值。可以將待計算的數據存儲在 data 數組中，并根據需要調整數據長度。

這里使用的是 OpenSSL 提供的 MD5 函數。在編譯時，需要鏈接 OpenSSL 庫。在 Linux 系統上，可以使用 -lssl -lcrypto 參數進行鏈接。在 Windows 系統上，需要下載并安裝 OpenSSL 庫，并配置正確的鏈接路徑和庫文件名稱。

2.2 獲取文件的MD5值(openssl庫)

以下是使用 OpenSSL 庫計算文件的MD5值的示例代碼：

（1）需要安裝 OpenSSL 庫（如果尚未安裝）并包含相關頭文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/md5.h>

（2）創建一個子函數來計算文件的MD5值：

void calculate_file_md5(const char* filename, unsigned char* md5_hash) {FILE* file = fopen(filename, "rb");if (file == NULL) {printf("Failed to open file: %s\n", filename);return;}MD5_CTX ctx;MD5_Init(&ctx);unsigned char buffer[1024];size_t read;while ((read = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), file)) != 0) {MD5_Update(&ctx, buffer, read);}fclose(file);MD5_Final(md5_hash, &ctx);
}

該函數接受兩個參數：filename 為待計算的文件名，md5_hash 為存儲MD5值的數組。

下面是一個完整的示例程序，展示如何調用以上子函數并打印文件的MD5值：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/md5.h>void calculate_file_md5(const char* filename, unsigned char* md5_hash) {// ... 函數實現見上文 ...void print_md5(const unsigned char* md5_hash) {for (int i = 0; i < MD5_DIGEST_LENGTH; i++) {printf("%02x", md5_hash[i]);}printf("\n");
}int main() {const char* filename = "path/to/file";unsigned char md5_hash[MD5_DIGEST_LENGTH];calculate_file_md5(filename, md5_hash);printf("MD5: ");print_md5(md5_hash);return 0;
}

這個示例程序將打開指定文件并計算其MD5值。需要將文件路徑存儲在 filename 字符串中，并根據需要調整該字符串。

請這里使用的是 OpenSSL 提供的 MD5 函數。在編譯時，需要鏈接 OpenSSL 庫。在 Linux 系統上，可以使用 -lssl -lcrypto 參數進行鏈接。在 Windows 系統上，需要下載并安裝 OpenSSL 庫，并配置正確的鏈接路徑和庫文件名稱。

2.3 自己寫算法獲取MD5值

實現MD5算法比較復雜，涉及位操作、邏輯運算、位移等。

以下是一個簡化版本的純C語言MD5算法實現：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>typedef unsigned char uint8;
typedef unsigned int uint32;// MD5常量定義
const uint32 MD5_CONSTANTS[] = {0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee,0xf57c0faf, 0x4787c62a, 0xa8304613, 0xfd469501,0x698098d8, 0x8b44f7af, 0xffff5bb1, 0x895cd7be,0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e, 0x49b40821,0xf61e2562, 0xc040b340, 0x265e5a51, 0xe9b6c7aa,0xd62f105d, 0x02441453, 0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8,0x21e1cde6, 0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed,0xa9e3e905, 0xfcefa3f8, 0x676f02d9, 0x8d2a4c8a,0xfffa3942, 0x8771f681, 0x6d9d6122, 0xfde5380c,0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70,0x289b7ec6, 0xeaa127fa, 0xd4ef3085, 0x04881d05,0xd9d4d039, 0xe6db99e5, 0x1fa27cf8, 0xc4ac5665,0xf4292244, 0x432aff97, 0xab9423a7, 0xfc93a039,0x655b59c3, 0x8f0ccc92, 0xffeff47d, 0x85845dd1,0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0, 0xa3014314, 0x4e0811a1,0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391
};// 循環左移
#define LEFT_ROTATE(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32 - (n))))// 轉換為大端字節序
void to_big_endian(uint32 value, uint8* buffer) {buffer[0] = (uint8)(value & 0xff);buffer[1] = (uint8)((value >> 8) & 0xff);buffer[2] = (uint8)((value >> 16) & 0xff);buffer[3] = (uint8)((value >> 24) & 0xff);
}// 處理消息塊
void process_block(const uint8* block, uint32* state) {uint32 a = state[0];uint32 b = state[1];uint32 c = state[2];uint32 d = state[3];uint32 m[16];// 將消息塊劃分為16個32位字，并進行字節序轉換for (int i = 0; i < 16; i++) {m[i] = (((uint32)block[i * 4 + 0]) << 0) |(((uint32)block[i * 4 + 1]) << 8) |(((uint32)block[i * 4 + 2]) << 16) |(((uint32)block[i * 4 + 3]) << 24);}// MD5循環運算for (int i = 0; i < 64; i++) {uint32 f, g;if (i < 16) {f = (b & c) | ((~b) & d);g = i;} else if (i < 32) {f = (d & b) | ((~d) & c);g = (5 * i + 1) % 16;} else if (i < 48) {f = b ^ c ^ d;g = (3 * i + 5) % 16;} else {f = c ^ (b | (~d));g = (7 * i) % 16;}uint32 temp = d;d = c;c = b;b = b + LEFT_ROTATE((a + f + MD5_CONSTANTS[i] + m[g]), 7);a = temp;}// 更新狀態state[0] += a;state[1] += b;state[2] += c;state[3] += d;
}// 計算MD5值
void calculate_md5(const uint8* message, size_t length, uint8* digest) {// 初始化狀態uint32 state[4] = { 0x67452301, 0xefcdab89, 0x98badcfe, 0x10325476 };// 填充消息size_t padded_length = ((length + 8) / 64 + 1) * 64;uint8* padded_message = (uint8*)calloc(padded_length, 1);memcpy(padded_message, message, length);padded_message[length] = 0x80;  // 添加一個1to_big_endian((uint32)(length * 8), padded_message + padded_length - 8);  // 添加長度（以位為單位）// 處理消息塊for (size_t i = 0; i < padded_length; i += 64) {process_block(padded_message + i, state);}// 生成摘要for (int i = 0; i < 4; i++) {to_big_endian(state[i], digest + i * 4);}free(padded_message);
}// 打印MD5值
void print_md5(const uint8* digest) {for (int i = 0; i < 16; i++) {printf("%02x", digest[i]);}printf("\n");
}int main() {const char* message = "Hello, World!";size_t length = strlen(message);uint8 digest[16];calculate_md5((const uint8*)message, length, digest);printf("MD5: ");print_md5(digest);return 0;
}

這個程序可以計算給定字符串的MD5值。將待計算的數據存儲在 message 字符串中，根據需要調整數據長度。