home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ PC World 2004 July & August / PCWorld_2004-07-08_cd.bin / Software / vyzkuste / extreme / extrememm2.6b6sharefull.exe / {app} / rivest-md5.txt < prev   
Encoding:
Text File  |  1998-10-29  |  35.5 KB  |  1,180 lines
  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6. Network Working Group                                          R. Rivest
  7. Request for Comments: 1321           MIT Laboratory for Computer Science
  8.                                              and RSA Data Security, Inc.
  9.                                                               April 1992
  10.  
  11.  
  12.                      The MD5 Message-Digest Algorithm
  13.  
  14. Status of this Memo
  15.  
  16.    This memo provides information for the Internet community.  It does
  17.    not specify an Internet standard.  Distribution of this memo is
  18.    unlimited.
  19.  
  20. Acknowlegements
  21.  
  22.    We would like to thank Don Coppersmith, Burt Kaliski, Ralph Merkle,
  23.    David Chaum, and Noam Nisan for numerous helpful comments and
  24.    suggestions.
  25.  
  26. Table of Contents
  27.  
  28.    1. Executive Summary                                                1
  29.    2. Terminology and Notation                                         2
  30.    3. MD5 Algorithm Description                                        3
  31.    4. Summary                                                          6
  32.    5. Differences Between MD4 and MD5                                  6
  33.    References                                                          7
  34.    APPENDIX A - Reference Implementation                               7
  35.    Security Considerations                                            21
  36.    Author's Address                                                   21
  37.  
  38. 1. Executive Summary
  39.  
  40.    This document describes the MD5 message-digest algorithm. The
  41.    algorithm takes as input a message of arbitrary length and produces
  42.    as output a 128-bit "fingerprint" or "message digest" of the input.
  43.    It is conjectured that it is computationally infeasible to produce
  44.    two messages having the same message digest, or to produce any
  45.    message having a given prespecified target message digest. The MD5
  46.    algorithm is intended for digital signature applications, where a
  47.    large file must be "compressed" in a secure manner before being
  48.    encrypted with a private (secret) key under a public-key cryptosystem
  49.    such as RSA.
  50.  
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55.  
  56.  
  57. Rivest                                                          [Page 1]
  58.  
  59. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  60.  
  61.  
  62.    The MD5 algorithm is designed to be quite fast on 32-bit machines. In
  63.    addition, the MD5 algorithm does not require any large substitution
  64.    tables; the algorithm can be coded quite compactly.
  65.  
  66.    The MD5 algorithm is an extension of the MD4 message-digest algorithm
  67.    1,2]. MD5 is slightly slower than MD4, but is more "conservative" in
  68.    design. MD5 was designed because it was felt that MD4 was perhaps
  69.    being adopted for use more quickly than justified by the existing
  70.    critical review; because MD4 was designed to be exceptionally fast,
  71.    it is "at the edge" in terms of risking successful cryptanalytic
  72.    attack. MD5 backs off a bit, giving up a little in speed for a much
  73.    greater likelihood of ultimate security. It incorporates some
  74.    suggestions made by various reviewers, and contains additional
  75.    optimizations. The MD5 algorithm is being placed in the public domain
  76.    for review and possible adoption as a standard.
  77.  
  78.    For OSI-based applications, MD5's object identifier is
  79.  
  80.    md5 OBJECT IDENTIFIER ::=
  81.      iso(1) member-body(2) US(840) rsadsi(113549) digestAlgorithm(2) 5}
  82.  
  83.    In the X.509 type AlgorithmIdentifier [3], the parameters for MD5
  84.    should have type NULL.
  85.  
  86. 2. Terminology and Notation
  87.  
  88.    In this document a "word" is a 32-bit quantity and a "byte" is an
  89.    eight-bit quantity. A sequence of bits can be interpreted in a
  90.    natural manner as a sequence of bytes, where each consecutive group
  91.    of eight bits is interpreted as a byte with the high-order (most
  92.    significant) bit of each byte listed first. Similarly, a sequence of
  93.    bytes can be interpreted as a sequence of 32-bit words, where each
  94.    consecutive group of four bytes is interpreted as a word with the
  95.    low-order (least significant) byte given first.
  96.  
  97.    Let x_i denote "x sub i". If the subscript is an expression, we
  98.    surround it in braces, as in x_{i+1}. Similarly, we use ^ for
  99.    superscripts (exponentiation), so that x^i denotes x to the i-th
  100.    power.
  101.  
  102.    Let the symbol "+" denote addition of words (i.e., modulo-2^32
  103.    addition). Let X <<< s denote the 32-bit value obtained by circularly
  104.    shifting (rotating) X left by s bit positions. Let not(X) denote the
  105.    bit-wise complement of X, and let X v Y denote the bit-wise OR of X
  106.    and Y. Let X xor Y denote the bit-wise XOR of X and Y, and let XY
  107.    denote the bit-wise AND of X and Y.
  108.  
  109.  
  110.  
  111.  
  112.  
  113. Rivest                                                          [Page 2]
  114.  
  115. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  116.  
  117.  
  118. 3. MD5 Algorithm Description
  119.  
  120.    We begin by supposing that we have a b-bit message as input, and that
  121.    we wish to find its message digest. Here b is an arbitrary
  122.    nonnegative integer; b may be zero, it need not be a multiple of
  123.    eight, and it may be arbitrarily large. We imagine the bits of the
  124.    message written down as follows:
  125.  
  126.           m_0 m_1 ... m_{b-1}
  127.  
  128.    The following five steps are performed to compute the message digest
  129.    of the message.
  130.  
  131. 3.1 Step 1. Append Padding Bits
  132.  
  133.    The message is "padded" (extended) so that its length (in bits) is
  134.    congruent to 448, modulo 512. That is, the message is extended so
  135.    that it is just 64 bits shy of being a multiple of 512 bits long.
  136.    Padding is always performed, even if the length of the message is
  137.    already congruent to 448, modulo 512.
  138.  
  139.    Padding is performed as follows: a single "1" bit is appended to the
  140.    message, and then "0" bits are appended so that the length in bits of
  141.    the padded message becomes congruent to 448, modulo 512. In all, at
  142.    least one bit and at most 512 bits are appended.
  143.  
  144. 3.2 Step 2. Append Length
  145.  
  146.    A 64-bit representation of b (the length of the message before the
  147.    padding bits were added) is appended to the result of the previous
  148.    step. In the unlikely event that b is greater than 2^64, then only
  149.    the low-order 64 bits of b are used. (These bits are appended as two
  150.    32-bit words and appended low-order word first in accordance with the
  151.    previous conventions.)
  152.  
  153.    At this point the resulting message (after padding with bits and with
  154.    b) has a length that is an exact multiple of 512 bits. Equivalently,
  155.    this message has a length that is an exact multiple of 16 (32-bit)
  156.    words. Let M[0 ... N-1] denote the words of the resulting message,
  157.    where N is a multiple of 16.
  158.  
  159. 3.3 Step 3. Initialize MD Buffer
  160.  
  161.    A four-word buffer (A,B,C,D) is used to compute the message digest.
  162.    Here each of A, B, C, D is a 32-bit register. These registers are
  163.    initialized to the following values in hexadecimal, low-order bytes
  164.    first):
  165.  
  166.  
  167.  
  168.  
  169. Rivest                                                          [Page 3]
  170.  
  171. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  172.  
  173.  
  174.           word A: 01 23 45 67
  175.           word B: 89 ab cd ef
  176.           word C: fe dc ba 98
  177.           word D: 76 54 32 10
  178.  
  179. 3.4 Step 4. Process Message in 16-Word Blocks
  180.  
  181.    We first define four auxiliary functions that each take as input
  182.    three 32-bit words and produce as output one 32-bit word.
  183.  
  184.           F(X,Y,Z) = XY v not(X) Z
  185.           G(X,Y,Z) = XZ v Y not(Z)
  186.           H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z
  187.           I(X,Y,Z) = Y xor (X v not(Z))
  188.  
  189.    In each bit position F acts as a conditional: if X then Y else Z.
  190.    The function F could have been defined using + instead of v since XY
  191.    and not(X)Z will never have 1's in the same bit position.) It is
  192.    interesting to note that if the bits of X, Y, and Z are independent
  193.    and unbiased, the each bit of F(X,Y,Z) will be independent and
  194.    unbiased.
  195.  
  196.    The functions G, H, and I are similar to the function F, in that they
  197.    act in "bitwise parallel" to produce their output from the bits of X,
  198.    Y, and Z, in such a manner that if the corresponding bits of X, Y,
  199.    and Z are independent and unbiased, then each bit of G(X,Y,Z),
  200.    H(X,Y,Z), and I(X,Y,Z) will be independent and unbiased. Note that
  201.    the function H is the bit-wise "xor" or "parity" function of its
  202.    inputs.
  203.  
  204.    This step uses a 64-element table T[1 ... 64] constructed from the
  205.    sine function. Let T[i] denote the i-th element of the table, which
  206.    is equal to the integer part of 4294967296 times abs(sin(i)), where i
  207.    is in radians. The elements of the table are given in the appendix.
  208.  
  209.    Do the following:
  210.  
  211.    /* Process each 16-word block. */
  212.    For i = 0 to N/16-1 do
  213.  
  214.      /* Copy block i into X. */
  215.      For j = 0 to 15 do
  216.        Set X[j] to M[i*16+j].
  217.      end /* of loop on j */
  218.  
  219.      /* Save A as AA, B as BB, C as CC, and D as DD. */
  220.      AA = A
  221.      BB = B
  222.  
  223.  
  224.  
  225. Rivest                                                          [Page 4]
  226.  
  227. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  228.  
  229.  
  230.      CC = C
  231.      DD = D
  232.  
  233.      /* Round 1. */
  234.      /* Let [abcd k s i] denote the operation
  235.           a = b + ((a + F(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
  236.      /* Do the following 16 operations. */
  237.      [ABCD  0  7  1]  [DABC  1 12  2]  [CDAB  2 17  3]  [BCDA  3 22  4]
  238.      [ABCD  4  7  5]  [DABC  5 12  6]  [CDAB  6 17  7]  [BCDA  7 22  8]
  239.      [ABCD  8  7  9]  [DABC  9 12 10]  [CDAB 10 17 11]  [BCDA 11 22 12]
  240.      [ABCD 12  7 13]  [DABC 13 12 14]  [CDAB 14 17 15]  [BCDA 15 22 16]
  241.  
  242.      /* Round 2. */
  243.      /* Let [abcd k s i] denote the operation
  244.           a = b + ((a + G(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
  245.      /* Do the following 16 operations. */
  246.      [ABCD  1  5 17]  [DABC  6  9 18]  [CDAB 11 14 19]  [BCDA  0 20 20]
  247.      [ABCD  5  5 21]  [DABC 10  9 22]  [CDAB 15 14 23]  [BCDA  4 20 24]
  248.      [ABCD  9  5 25]  [DABC 14  9 26]  [CDAB  3 14 27]  [BCDA  8 20 28]
  249.      [ABCD 13  5 29]  [DABC  2  9 30]  [CDAB  7 14 31]  [BCDA 12 20 32]
  250.  
  251.      /* Round 3. */
  252.      /* Let [abcd k s t] denote the operation
  253.           a = b + ((a + H(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
  254.      /* Do the following 16 operations. */
  255.      [ABCD  5  4 33]  [DABC  8 11 34]  [CDAB 11 16 35]  [BCDA 14 23 36]
  256.      [ABCD  1  4 37]  [DABC  4 11 38]  [CDAB  7 16 39]  [BCDA 10 23 40]
  257.      [ABCD 13  4 41]  [DABC  0 11 42]  [CDAB  3 16 43]  [BCDA  6 23 44]
  258.      [ABCD  9  4 45]  [DABC 12 11 46]  [CDAB 15 16 47]  [BCDA  2 23 48]
  259.  
  260.      /* Round 4. */
  261.      /* Let [abcd k s t] denote the operation
  262.           a = b + ((a + I(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
  263.      /* Do the following 16 operations. */
  264.      [ABCD  0  6 49]  [DABC  7 10 50]  [CDAB 14 15 51]  [BCDA  5 21 52]
  265.      [ABCD 12  6 53]  [DABC  3 10 54]  [CDAB 10 15 55]  [BCDA  1 21 56]
  266.      [ABCD  8  6 57]  [DABC 15 10 58]  [CDAB  6 15 59]  [BCDA 13 21 60]
  267.      [ABCD  4  6 61]  [DABC 11 10 62]  [CDAB  2 15 63]  [BCDA  9 21 64]
  268.  
  269.      /* Then perform the following additions. (That is increment each
  270.         of the four registers by the value it had before this block
  271.         was started.) */
  272.      A = A + AA
  273.      B = B + BB
  274.      C = C + CC
  275.      D = D + DD
  276.  
  277.    end /* of loop on i */
  278.  
  279.  
  280.  
  281. Rivest                                                          [Page 5]
  282.  
  283. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  284.  
  285.  
  286. 3.5 Step 5. Output
  287.  
  288.    The message digest produced as output is A, B, C, D. That is, we
  289.    begin with the low-order byte of A, and end with the high-order byte
  290.    of D.
  291.  
  292.    This completes the description of MD5. A reference implementation in
  293.    C is given in the appendix.
  294.  
  295. 4. Summary
  296.  
  297.    The MD5 message-digest algorithm is simple to implement, and provides
  298.    a "fingerprint" or message digest of a message of arbitrary length.
  299.    It is conjectured that the difficulty of coming up with two messages
  300.    having the same message digest is on the order of 2^64 operations,
  301.    and that the difficulty of coming up with any message having a given
  302.    message digest is on the order of 2^128 operations. The MD5 algorithm
  303.    has been carefully scrutinized for weaknesses. It is, however, a
  304.    relatively new algorithm and further security analysis is of course
  305.    justified, as is the case with any new proposal of this sort.
  306.  
  307. 5. Differences Between MD4 and MD5
  308.  
  309.      The following are the differences between MD4 and MD5:
  310.  
  311.        1.   A fourth round has been added.
  312.  
  313.        2.   Each step now has a unique additive constant.
  314.  
  315.        3.   The function g in round 2 was changed from (XY v XZ v YZ) to
  316.        (XZ v Y not(Z)) to make g less symmetric.
  317.  
  318.        4.   Each step now adds in the result of the previous step.  This
  319.        promotes a faster "avalanche effect".
  320.  
  321.        5.   The order in which input words are accessed in rounds 2 and
  322.        3 is changed, to make these patterns less like each other.
  323.  
  324.        6.   The shift amounts in each round have been approximately
  325.        optimized, to yield a faster "avalanche effect." The shifts in
  326.        different rounds are distinct.
  327.  
  328.  
  329.  
  330.  
  331.  
  332.  
  333.  
  334.  
  335.  
  336.  
  337. Rivest                                                          [Page 6]
  338.  
  339. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  340.  
  341.  
  342. References
  343.  
  344.    [1] Rivest, R., "The MD4 Message Digest Algorithm", RFC 1320, MIT and
  345.        RSA Data Security, Inc., April 1992.
  346.  
  347.    [2] Rivest, R., "The MD4 message digest algorithm", in A.J.  Menezes
  348.        and S.A. Vanstone, editors, Advances in Cryptology - CRYPTO '90
  349.        Proceedings, pages 303-311, Springer-Verlag, 1991.
  350.  
  351.    [3] CCITT Recommendation X.509 (1988), "The Directory -
  352.        Authentication Framework."
  353.  
  354. APPENDIX A - Reference Implementation
  355.  
  356.    This appendix contains the following files taken from RSAREF: A
  357.    Cryptographic Toolkit for Privacy-Enhanced Mail:
  358.  
  359.      global.h -- global header file
  360.  
  361.      md5.h -- header file for MD5
  362.  
  363.      md5c.c -- source code for MD5
  364.  
  365.    For more information on RSAREF, send email to <rsaref@rsa.com>.
  366.  
  367.    The appendix also includes the following file:
  368.  
  369.      mddriver.c -- test driver for MD2, MD4 and MD5
  370.  
  371.    The driver compiles for MD5 by default but can compile for MD2 or MD4
  372.    if the symbol MD is defined on the C compiler command line as 2 or 4.
  373.  
  374.    The implementation is portable and should work on many different
  375.    plaforms. However, it is not difficult to optimize the implementation
  376.    on particular platforms, an exercise left to the reader. For example,
  377.    on "little-endian" platforms where the lowest-addressed byte in a 32-
  378.    bit word is the least significant and there are no alignment
  379.    restrictions, the call to Decode in MD5Transform can be replaced with
  380.    a typecast.
  381.  
  382. A.1 global.h
  383.  
  384. /* GLOBAL.H - RSAREF types and constants
  385.  */
  386.  
  387. /* PROTOTYPES should be set to one if and only if the compiler supports
  388.   function argument prototyping.
  389. The following makes PROTOTYPES default to 0 if it has not already
  390.  
  391.  
  392.  
  393. Rivest                                                          [Page 7]
  394.  
  395. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  396.  
  397.  
  398.   been defined with C compiler flags.
  399.  */
  400. #ifndef PROTOTYPES
  401. #define PROTOTYPES 0
  402. #endif
  403.  
  404. /* POINTER defines a generic pointer type */
  405. typedef unsigned char *POINTER;
  406.  
  407. /* UINT2 defines a two byte word */
  408. typedef unsigned short int UINT2;
  409.  
  410. /* UINT4 defines a four byte word */
  411. typedef unsigned long int UINT4;
  412.  
  413. /* PROTO_LIST is defined depending on how PROTOTYPES is defined above.
  414. If using PROTOTYPES, then PROTO_LIST returns the list, otherwise it
  415.   returns an empty list.
  416.  */
  417. #if PROTOTYPES
  418. #define PROTO_LIST(list) list
  419. #else
  420. #define PROTO_LIST(list) ()
  421. #endif
  422.  
  423. A.2 md5.h
  424.  
  425. /* MD5.H - header file for MD5C.C
  426.  */
  427.  
  428. /* Copyright (C) 1991-2, RSA Data Security, Inc. Created 1991. All
  429. rights reserved.
  430.  
  431. License to copy and use this software is granted provided that it
  432. is identified as the "RSA Data Security, Inc. MD5 Message-Digest
  433. Algorithm" in all material mentioning or referencing this software
  434. or this function.
  435.  
  436. License is also granted to make and use derivative works provided
  437. that such works are identified as "derived from the RSA Data
  438. Security, Inc. MD5 Message-Digest Algorithm" in all material
  439. mentioning or referencing the derived work.
  440.  
  441. RSA Data Security, Inc. makes no representations concerning either
  442. the merchantability of this software or the suitability of this
  443. software for any particular purpose. It is provided "as is"
  444. without express or implied warranty of any kind.
  445.  
  446.  
  447.  
  448.  
  449. Rivest                                                          [Page 8]
  450.  
  451. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  452.  
  453.  
  454. These notices must be retained in any copies of any part of this
  455. documentation and/or software.
  456.  */
  457.  
  458. /* MD5 context. */
  459. typedef struct {
  460.   UINT4 state[4];                                   /* state (ABCD) */
  461.   UINT4 count[2];        /* number of bits, modulo 2^64 (lsb first) */
  462.   unsigned char buffer[64];                         /* input buffer */
  463. } MD5_CTX;
  464.  
  465. void MD5Init PROTO_LIST ((MD5_CTX *));
  466. void MD5Update PROTO_LIST
  467.   ((MD5_CTX *, unsigned char *, unsigned int));
  468. void MD5Final PROTO_LIST ((unsigned char [16], MD5_CTX *));
  469.  
  470. A.3 md5c.c
  471.  
  472. /* MD5C.C - RSA Data Security, Inc., MD5 message-digest algorithm
  473.  */
  474.  
  475. /* Copyright (C) 1991-2, RSA Data Security, Inc. Created 1991. All
  476. rights reserved.
  477.  
  478. License to copy and use this software is granted provided that it
  479. is identified as the "RSA Data Security, Inc. MD5 Message-Digest
  480. Algorithm" in all material mentioning or referencing this software
  481. or this function.
  482.  
  483. License is also granted to make and use derivative works provided
  484. that such works are identified as "derived from the RSA Data
  485. Security, Inc. MD5 Message-Digest Algorithm" in all material
  486. mentioning or referencing the derived work.
  487.  
  488. RSA Data Security, Inc. makes no representations concerning either
  489. the merchantability of this software or the suitability of this
  490. software for any particular purpose. It is provided "as is"
  491. without express or implied warranty of any kind.
  492.  
  493. These notices must be retained in any copies of any part of this
  494. documentation and/or software.
  495.  */
  496.  
  497. #include "global.h"
  498. #include "md5.h"
  499.  
  500. /* Constants for MD5Transform routine.
  501.  */
  502.  
  503.  
  504.  
  505. Rivest                                                          [Page 9]
  506.  
  507. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  508.  
  509.  
  510. #define S11 7
  511. #define S12 12
  512. #define S13 17
  513. #define S14 22
  514. #define S21 5
  515. #define S22 9
  516. #define S23 14
  517. #define S24 20
  518. #define S31 4
  519. #define S32 11
  520. #define S33 16
  521. #define S34 23
  522. #define S41 6
  523. #define S42 10
  524. #define S43 15
  525. #define S44 21
  526.  
  527. static void MD5Transform PROTO_LIST ((UINT4 [4], unsigned char [64]));
  528. static void Encode PROTO_LIST
  529.   ((unsigned char *, UINT4 *, unsigned int));
  530. static void Decode PROTO_LIST
  531.   ((UINT4 *, unsigned char *, unsigned int));
  532. static void MD5_memcpy PROTO_LIST ((POINTER, POINTER, unsigned int));
  533. static void MD5_memset PROTO_LIST ((POINTER, int, unsigned int));
  534.  
  535. static unsigned char PADDING[64] = {
  536.   0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  537.   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  538.   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
  539. };
  540.  
  541. /* F, G, H and I are basic MD5 functions.
  542.  */
  543. #define F(x, y, z) (((x) & (y)) | ((~x) & (z)))
  544. #define G(x, y, z) (((x) & (z)) | ((y) & (~z)))
  545. #define H(x, y, z) ((x) ^ (y) ^ (z))
  546. #define I(x, y, z) ((y) ^ ((x) | (~z)))
  547.  
  548. /* ROTATE_LEFT rotates x left n bits.
  549.  */
  550. #define ROTATE_LEFT(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32-(n))))
  551.  
  552. /* FF, GG, HH, and II transformations for rounds 1, 2, 3, and 4.
  553. Rotation is separate from addition to prevent recomputation.
  554.  */
  555. #define FF(a, b, c, d, x, s, ac) { \
  556.  (a) += F ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
  557.  (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
  558.  
  559.  
  560.  
  561. Rivest                                                         [Page 10]
  562.  
  563. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  564.  
  565.  
  566.  (a) += (b); \
  567.   }
  568. #define GG(a, b, c, d, x, s, ac) { \
  569.  (a) += G ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
  570.  (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
  571.  (a) += (b); \
  572.   }
  573. #define HH(a, b, c, d, x, s, ac) { \
  574.  (a) += H ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
  575.  (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
  576.  (a) += (b); \
  577.   }
  578. #define II(a, b, c, d, x, s, ac) { \
  579.  (a) += I ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
  580.  (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
  581.  (a) += (b); \
  582.   }
  583.  
  584. /* MD5 initialization. Begins an MD5 operation, writing a new context.
  585.  */
  586. void MD5Init (context)
  587. MD5_CTX *context;                                        /* context */
  588. {
  589.   context->count[0] = context->count[1] = 0;
  590.   /* Load magic initialization constants.
  591. */
  592.   context->state[0] = 0x67452301;
  593.   context->state[1] = 0xefcdab89;
  594.   context->state[2] = 0x98badcfe;
  595.   context->state[3] = 0x10325476;
  596. }
  597.  
  598. /* MD5 block update operation. Continues an MD5 message-digest
  599.   operation, processing another message block, and updating the
  600.   context.
  601.  */
  602. void MD5Update (context, input, inputLen)
  603. MD5_CTX *context;                                        /* context */
  604. unsigned char *input;                                /* input block */
  605. unsigned int inputLen;                     /* length of input block */
  606. {
  607.   unsigned int i, index, partLen;
  608.  
  609.   /* Compute number of bytes mod 64 */
  610.   index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3F);
  611.  
  612.   /* Update number of bits */
  613.   if ((context->count[0] += ((UINT4)inputLen << 3))
  614.  
  615.  
  616.  
  617. Rivest                                                         [Page 11]
  618.  
  619. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  620.  
  621.  
  622.    < ((UINT4)inputLen << 3))
  623.  context->count[1]++;
  624.   context->count[1] += ((UINT4)inputLen >> 29);
  625.  
  626.   partLen = 64 - index;
  627.  
  628.   /* Transform as many times as possible.
  629. */
  630.   if (inputLen >= partLen) {
  631.  MD5_memcpy
  632.    ((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)input, partLen);
  633.  MD5Transform (context->state, context->buffer);
  634.  
  635.  for (i = partLen; i + 63 < inputLen; i += 64)
  636.    MD5Transform (context->state, &input[i]);
  637.  
  638.  index = 0;
  639.   }
  640.   else
  641.  i = 0;
  642.  
  643.   /* Buffer remaining input */
  644.   MD5_memcpy
  645.  ((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)&input[i],
  646.   inputLen-i);
  647. }
  648.  
  649. /* MD5 finalization. Ends an MD5 message-digest operation, writing the
  650.   the message digest and zeroizing the context.
  651.  */
  652. void MD5Final (digest, context)
  653. unsigned char digest[16];                         /* message digest */
  654. MD5_CTX *context;                                       /* context */
  655. {
  656.   unsigned char bits[8];
  657.   unsigned int index, padLen;
  658.  
  659.   /* Save number of bits */
  660.   Encode (bits, context->count, 8);
  661.  
  662.   /* Pad out to 56 mod 64.
  663. */
  664.   index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3f);
  665.   padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index);
  666.   MD5Update (context, PADDING, padLen);
  667.  
  668.   /* Append length (before padding) */
  669.   MD5Update (context, bits, 8);
  670.  
  671.  
  672.  
  673. Rivest                                                         [Page 12]
  674.  
  675. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  676.  
  677.  
  678.   /* Store state in digest */
  679.   Encode (digest, context->state, 16);
  680.  
  681.   /* Zeroize sensitive information.
  682. */
  683.   MD5_memset ((POINTER)context, 0, sizeof (*context));
  684. }
  685.  
  686. /* MD5 basic transformation. Transforms state based on block.
  687.  */
  688. static void MD5Transform (state, block)
  689. UINT4 state[4];
  690. unsigned char block[64];
  691. {
  692.   UINT4 a = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16];
  693.  
  694.   Decode (x, block, 64);
  695.  
  696.   /* Round 1 */
  697.   FF (a, b, c, d, x[ 0], S11, 0xd76aa478); /* 1 */
  698.   FF (d, a, b, c, x[ 1], S12, 0xe8c7b756); /* 2 */
  699.   FF (c, d, a, b, x[ 2], S13, 0x242070db); /* 3 */
  700.   FF (b, c, d, a, x[ 3], S14, 0xc1bdceee); /* 4 */
  701.   FF (a, b, c, d, x[ 4], S11, 0xf57c0faf); /* 5 */
  702.   FF (d, a, b, c, x[ 5], S12, 0x4787c62a); /* 6 */
  703.   FF (c, d, a, b, x[ 6], S13, 0xa8304613); /* 7 */
  704.   FF (b, c, d, a, x[ 7], S14, 0xfd469501); /* 8 */
  705.   FF (a, b, c, d, x[ 8], S11, 0x698098d8); /* 9 */
  706.   FF (d, a, b, c, x[ 9], S12, 0x8b44f7af); /* 10 */
  707.   FF (c, d, a, b, x[10], S13, 0xffff5bb1); /* 11 */
  708.   FF (b, c, d, a, x[11], S14, 0x895cd7be); /* 12 */
  709.   FF (a, b, c, d, x[12], S11, 0x6b901122); /* 13 */
  710.   FF (d, a, b, c, x[13], S12, 0xfd987193); /* 14 */
  711.   FF (c, d, a, b, x[14], S13, 0xa679438e); /* 15 */
  712.   FF (b, c, d, a, x[15], S14, 0x49b40821); /* 16 */
  713.  
  714.  /* Round 2 */
  715.   GG (a, b, c, d, x[ 1], S21, 0xf61e2562); /* 17 */
  716.   GG (d, a, b, c, x[ 6], S22, 0xc040b340); /* 18 */
  717.   GG (c, d, a, b, x[11], S23, 0x265e5a51); /* 19 */
  718.   GG (b, c, d, a, x[ 0], S24, 0xe9b6c7aa); /* 20 */
  719.   GG (a, b, c, d, x[ 5], S21, 0xd62f105d); /* 21 */
  720.   GG (d, a, b, c, x[10], S22,  0x2441453); /* 22 */
  721.   GG (c, d, a, b, x[15], S23, 0xd8a1e681); /* 23 */
  722.   GG (b, c, d, a, x[ 4], S24, 0xe7d3fbc8); /* 24 */
  723.   GG (a, b, c, d, x[ 9], S21, 0x21e1cde6); /* 25 */
  724.   GG (d, a, b, c, x[14], S22, 0xc33707d6); /* 26 */
  725.   GG (c, d, a, b, x[ 3], S23, 0xf4d50d87); /* 27 */
  726.  
  727.  
  728.  
  729. Rivest                                                         [Page 13]
  730.  
  731. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  732.  
  733.  
  734.   GG (b, c, d, a, x[ 8], S24, 0x455a14ed); /* 28 */
  735.   GG (a, b, c, d, x[13], S21, 0xa9e3e905); /* 29 */
  736.   GG (d, a, b, c, x[ 2], S22, 0xfcefa3f8); /* 30 */
  737.   GG (c, d, a, b, x[ 7], S23, 0x676f02d9); /* 31 */
  738.   GG (b, c, d, a, x[12], S24, 0x8d2a4c8a); /* 32 */
  739.  
  740.   /* Round 3 */
  741.   HH (a, b, c, d, x[ 5], S31, 0xfffa3942); /* 33 */
  742.   HH (d, a, b, c, x[ 8], S32, 0x8771f681); /* 34 */
  743.   HH (c, d, a, b, x[11], S33, 0x6d9d6122); /* 35 */
  744.   HH (b, c, d, a, x[14], S34, 0xfde5380c); /* 36 */
  745.   HH (a, b, c, d, x[ 1], S31, 0xa4beea44); /* 37 */
  746.   HH (d, a, b, c, x[ 4], S32, 0x4bdecfa9); /* 38 */
  747.   HH (c, d, a, b, x[ 7], S33, 0xf6bb4b60); /* 39 */
  748.   HH (b, c, d, a, x[10], S34, 0xbebfbc70); /* 40 */
  749.   HH (a, b, c, d, x[13], S31, 0x289b7ec6); /* 41 */
  750.   HH (d, a, b, c, x[ 0], S32, 0xeaa127fa); /* 42 */
  751.   HH (c, d, a, b, x[ 3], S33, 0xd4ef3085); /* 43 */
  752.   HH (b, c, d, a, x[ 6], S34,  0x4881d05); /* 44 */
  753.   HH (a, b, c, d, x[ 9], S31, 0xd9d4d039); /* 45 */
  754.   HH (d, a, b, c, x[12], S32, 0xe6db99e5); /* 46 */
  755.   HH (c, d, a, b, x[15], S33, 0x1fa27cf8); /* 47 */
  756.   HH (b, c, d, a, x[ 2], S34, 0xc4ac5665); /* 48 */
  757.  
  758.   /* Round 4 */
  759.   II (a, b, c, d, x[ 0], S41, 0xf4292244); /* 49 */
  760.   II (d, a, b, c, x[ 7], S42, 0x432aff97); /* 50 */
  761.   II (c, d, a, b, x[14], S43, 0xab9423a7); /* 51 */
  762.   II (b, c, d, a, x[ 5], S44, 0xfc93a039); /* 52 */
  763.   II (a, b, c, d, x[12], S41, 0x655b59c3); /* 53 */
  764.   II (d, a, b, c, x[ 3], S42, 0x8f0ccc92); /* 54 */
  765.   II (c, d, a, b, x[10], S43, 0xffeff47d); /* 55 */
  766.   II (b, c, d, a, x[ 1], S44, 0x85845dd1); /* 56 */
  767.   II (a, b, c, d, x[ 8], S41, 0x6fa87e4f); /* 57 */
  768.   II (d, a, b, c, x[15], S42, 0xfe2ce6e0); /* 58 */
  769.   II (c, d, a, b, x[ 6], S43, 0xa3014314); /* 59 */
  770.   II (b, c, d, a, x[13], S44, 0x4e0811a1); /* 60 */
  771.   II (a, b, c, d, x[ 4], S41, 0xf7537e82); /* 61 */
  772.   II (d, a, b, c, x[11], S42, 0xbd3af235); /* 62 */
  773.   II (c, d, a, b, x[ 2], S43, 0x2ad7d2bb); /* 63 */
  774.   II (b, c, d, a, x[ 9], S44, 0xeb86d391); /* 64 */
  775.  
  776.   state[0] += a;
  777.   state[1] += b;
  778.   state[2] += c;
  779.   state[3] += d;
  780.  
  781.   /* Zeroize sensitive information.
  782.  
  783.  
  784.  
  785. Rivest                                                         [Page 14]
  786.  
  787. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  788.  
  789.  
  790. */
  791.   MD5_memset ((POINTER)x, 0, sizeof (x));
  792. }
  793.  
  794. /* Encodes input (UINT4) into output (unsigned char). Assumes len is
  795.   a multiple of 4.
  796.  */
  797. static void Encode (output, input, len)
  798. unsigned char *output;
  799. UINT4 *input;
  800. unsigned int len;
  801. {
  802.   unsigned int i, j;
  803.  
  804.   for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) {
  805.  output[j] = (unsigned char)(input[i] & 0xff);
  806.  output[j+1] = (unsigned char)((input[i] >> 8) & 0xff);
  807.  output[j+2] = (unsigned char)((input[i] >> 16) & 0xff);
  808.  output[j+3] = (unsigned char)((input[i] >> 24) & 0xff);
  809.   }
  810. }
  811.  
  812. /* Decodes input (unsigned char) into output (UINT4). Assumes len is
  813.   a multiple of 4.
  814.  */
  815. static void Decode (output, input, len)
  816. UINT4 *output;
  817. unsigned char *input;
  818. unsigned int len;
  819. {
  820.   unsigned int i, j;
  821.  
  822.   for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4)
  823.  output[i] = ((UINT4)input[j]) | (((UINT4)input[j+1]) << 8) |
  824.    (((UINT4)input[j+2]) << 16) | (((UINT4)input[j+3]) << 24);
  825. }
  826.  
  827. /* Note: Replace "for loop" with standard memcpy if possible.
  828.  */
  829.  
  830. static void MD5_memcpy (output, input, len)
  831. POINTER output;
  832. POINTER input;
  833. unsigned int len;
  834. {
  835.   unsigned int i;
  836.  
  837.   for (i = 0; i < len; i++)
  838.  
  839.  
  840.  
  841. Rivest                                                         [Page 15]
  842.  
  843. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  844.  
  845.  
  846.  output[i] = input[i];
  847. }
  848.  
  849. /* Note: Replace "for loop" with standard memset if possible.
  850.  */
  851. static void MD5_memset (output, value, len)
  852. POINTER output;
  853. int value;
  854. unsigned int len;
  855. {
  856.   unsigned int i;
  857.  
  858.   for (i = 0; i < len; i++)
  859.  ((char *)output)[i] = (char)value;
  860. }
  861.  
  862. A.4 mddriver.c
  863.  
  864. /* MDDRIVER.C - test driver for MD2, MD4 and MD5
  865.  */
  866.  
  867. /* Copyright (C) 1990-2, RSA Data Security, Inc. Created 1990. All
  868. rights reserved.
  869.  
  870. RSA Data Security, Inc. makes no representations concerning either
  871. the merchantability of this software or the suitability of this
  872. software for any particular purpose. It is provided "as is"
  873. without express or implied warranty of any kind.
  874.  
  875. These notices must be retained in any copies of any part of this
  876. documentation and/or software.
  877.  */
  878.  
  879. /* The following makes MD default to MD5 if it has not already been
  880.   defined with C compiler flags.
  881.  */
  882. #ifndef MD
  883. #define MD MD5
  884. #endif
  885.  
  886. #include <stdio.h>
  887. #include <time.h>
  888. #include <string.h>
  889. #include "global.h"
  890. #if MD == 2
  891. #include "md2.h"
  892. #endif
  893. #if MD == 4
  894.  
  895.  
  896.  
  897. Rivest                                                         [Page 16]
  898.  
  899. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  900.  
  901.  
  902. #include "md4.h"
  903. #endif
  904. #if MD == 5
  905. #include "md5.h"
  906. #endif
  907.  
  908. /* Length of test block, number of test blocks.
  909.  */
  910. #define TEST_BLOCK_LEN 1000
  911. #define TEST_BLOCK_COUNT 1000
  912.  
  913. static void MDString PROTO_LIST ((char *));
  914. static void MDTimeTrial PROTO_LIST ((void));
  915. static void MDTestSuite PROTO_LIST ((void));
  916. static void MDFile PROTO_LIST ((char *));
  917. static void MDFilter PROTO_LIST ((void));
  918. static void MDPrint PROTO_LIST ((unsigned char [16]));
  919.  
  920. #if MD == 2
  921. #define MD_CTX MD2_CTX
  922. #define MDInit MD2Init
  923. #define MDUpdate MD2Update
  924. #define MDFinal MD2Final
  925. #endif
  926. #if MD == 4
  927. #define MD_CTX MD4_CTX
  928. #define MDInit MD4Init
  929. #define MDUpdate MD4Update
  930. #define MDFinal MD4Final
  931. #endif
  932. #if MD == 5
  933. #define MD_CTX MD5_CTX
  934. #define MDInit MD5Init
  935. #define MDUpdate MD5Update
  936. #define MDFinal MD5Final
  937. #endif
  938.  
  939. /* Main driver.
  940.  
  941. Arguments (may be any combination):
  942.   -sstring - digests string
  943.   -t       - runs time trial
  944.   -x       - runs test script
  945.   filename - digests file
  946.   (none)   - digests standard input
  947.  */
  948. int main (argc, argv)
  949. int argc;
  950.  
  951.  
  952.  
  953. Rivest                                                         [Page 17]
  954.  
  955. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  956.  
  957.  
  958. char *argv[];
  959. {
  960.   int i;
  961.  
  962.   if (argc > 1)
  963.  for (i = 1; i < argc; i++)
  964.    if (argv[i][0] == '-' && argv[i][1] == 's')
  965.      MDString (argv[i] + 2);
  966.    else if (strcmp (argv[i], "-t") == 0)
  967.      MDTimeTrial ();
  968.    else if (strcmp (argv[i], "-x") == 0)
  969.      MDTestSuite ();
  970.    else
  971.      MDFile (argv[i]);
  972.   else
  973.  MDFilter ();
  974.  
  975.   return (0);
  976. }
  977.  
  978. /* Digests a string and prints the result.
  979.  */
  980. static void MDString (string)
  981. char *string;
  982. {
  983.   MD_CTX context;
  984.   unsigned char digest[16];
  985.   unsigned int len = strlen (string);
  986.  
  987.   MDInit (&context);
  988.   MDUpdate (&context, string, len);
  989.   MDFinal (digest, &context);
  990.  
  991.   printf ("MD%d (\"%s\") = ", MD, string);
  992.   MDPrint (digest);
  993.   printf ("\n");
  994. }
  995.  
  996. /* Measures the time to digest TEST_BLOCK_COUNT TEST_BLOCK_LEN-byte
  997.   blocks.
  998.  */
  999. static void MDTimeTrial ()
  1000. {
  1001.   MD_CTX context;
  1002.   time_t endTime, startTime;
  1003.   unsigned char block[TEST_BLOCK_LEN], digest[16];
  1004.   unsigned int i;
  1005.  
  1006.  
  1007.  
  1008.  
  1009. Rivest                                                         [Page 18]
  1010.  
  1011. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  1012.  
  1013.  
  1014.   printf
  1015.  ("MD%d time trial. Digesting %d %d-byte blocks ...", MD,
  1016.   TEST_BLOCK_LEN, TEST_BLOCK_COUNT);
  1017.  
  1018.   /* Initialize block */
  1019.   for (i = 0; i < TEST_BLOCK_LEN; i++)
  1020.  block[i] = (unsigned char)(i & 0xff);
  1021.  
  1022.   /* Start timer */
  1023.   time (&startTime);
  1024.  
  1025.   /* Digest blocks */
  1026.   MDInit (&context);
  1027.   for (i = 0; i < TEST_BLOCK_COUNT; i++)
  1028.  MDUpdate (&context, block, TEST_BLOCK_LEN);
  1029.   MDFinal (digest, &context);
  1030.  
  1031.   /* Stop timer */
  1032.   time (&endTime);
  1033.  
  1034.   printf (" done\n");
  1035.   printf ("Digest = ");
  1036.   MDPrint (digest);
  1037.   printf ("\nTime = %ld seconds\n", (long)(endTime-startTime));
  1038.   printf
  1039.  ("Speed = %ld bytes/second\n",
  1040.   (long)TEST_BLOCK_LEN * (long)TEST_BLOCK_COUNT/(endTime-startTime));
  1041. }
  1042.  
  1043. /* Digests a reference suite of strings and prints the results.
  1044.  */
  1045. static void MDTestSuite ()
  1046. {
  1047.   printf ("MD%d test suite:\n", MD);
  1048.  
  1049.   MDString ("");
  1050.   MDString ("a");
  1051.   MDString ("abc");
  1052.   MDString ("message digest");
  1053.   MDString ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
  1054.   MDString
  1055.  ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789");
  1056.   MDString
  1057.  ("1234567890123456789012345678901234567890\
  1058. 1234567890123456789012345678901234567890");
  1059. }
  1060.  
  1061. /* Digests a file and prints the result.
  1062.  
  1063.  
  1064.  
  1065. Rivest                                                         [Page 19]
  1066.  
  1067. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  1068.  
  1069.  
  1070.  */
  1071. static void MDFile (filename)
  1072. char *filename;
  1073. {
  1074.   FILE *file;
  1075.   MD_CTX context;
  1076.   int len;
  1077.   unsigned char buffer[1024], digest[16];
  1078.  
  1079.   if ((file = fopen (filename, "rb")) == NULL)
  1080.  printf ("%s can't be opened\n", filename);
  1081.  
  1082.   else {
  1083.  MDInit (&context);
  1084.  while (len = fread (buffer, 1, 1024, file))
  1085.    MDUpdate (&context, buffer, len);
  1086.  MDFinal (digest, &context);
  1087.  
  1088.  fclose (file);
  1089.  
  1090.  printf ("MD%d (%s) = ", MD, filename);
  1091.  MDPrint (digest);
  1092.  printf ("\n");
  1093.   }
  1094. }
  1095.  
  1096. /* Digests the standard input and prints the result.
  1097.  */
  1098. static void MDFilter ()
  1099. {
  1100.   MD_CTX context;
  1101.   int len;
  1102.   unsigned char buffer[16], digest[16];
  1103.  
  1104.   MDInit (&context);
  1105.   while (len = fread (buffer, 1, 16, stdin))
  1106.  MDUpdate (&context, buffer, len);
  1107.   MDFinal (digest, &context);
  1108.  
  1109.   MDPrint (digest);
  1110.   printf ("\n");
  1111. }
  1112.  
  1113. /* Prints a message digest in hexadecimal.
  1114.  */
  1115. static void MDPrint (digest)
  1116. unsigned char digest[16];
  1117. {
  1118.  
  1119.  
  1120.  
  1121. Rivest                                                         [Page 20]
  1122.  
  1123. RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  1124.  
  1125.  
  1126.   unsigned int i;
  1127.  
  1128.   for (i = 0; i < 16; i++)
  1129.  printf ("%02x", digest[i]);
  1130. }
  1131.  
  1132. A.5 Test suite
  1133.  
  1134.    The MD5 test suite (driver option "-x") should print the following
  1135.    results:
  1136.  
  1137. MD5 test suite:
  1138. MD5 ("") = d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
  1139. MD5 ("a") = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661
  1140. MD5 ("abc") = 900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72
  1141. MD5 ("message digest") = f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0
  1142. MD5 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b
  1143. MD5 ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789") =
  1144. d174ab98d277d9f5a5611c2c9f419d9f
  1145. MD5 ("123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456
  1146. 78901234567890") = 57edf4a22be3c955ac49da2e2107b67a
  1147.  
  1148. Security Considerations
  1149.  
  1150.    The level of security discussed in this memo is considered to be
  1151.    sufficient for implementing very high security hybrid digital-
  1152.    signature schemes based on MD5 and a public-key cryptosystem.
  1153.  
  1154. Author's Address
  1155.  
  1156.    Ronald L. Rivest
  1157.    Massachusetts Institute of Technology
  1158.    Laboratory for Computer Science
  1159.    NE43-324
  1160.    545 Technology Square
  1161.    Cambridge, MA  02139-1986
  1162.  
  1163.    Phone: (617) 253-5880
  1164.    EMail: rivest@theory.lcs.mit.edu
  1165.  
  1166.  
  1167.  
  1168.  
  1169.  
  1170.  
  1171.  
  1172.  
  1173.  
  1174.  
  1175.  
  1176.  
  1177. Rivest                                                         [Page 21]
  1178.  
  1179.  
  1180.