Message-Digest Algorithm 5: Unterschied zwischen den Versionen

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K Dirkwagner verschob die Seite Md5 nach Message-Digest Algorithm 5
 
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'''topic''' - Kurzbeschreibung
'''Message-Digest Algorithm 5''' (MD5) - [[Kryptografie/Hash]], die aus einer beliebigen Nachricht einen 128-Bit-Hashwert berechnet
 
== Beschreibung ==
== Beschreibung ==
'''Message-Digest Algorithm 5''' ('''MD5''') ist eine verbreitete [[kryptographische Hashfunktion]], die aus einer beliebigen Nachricht einen 128-Bit-Hashwert berechnet. Sie wurde 1991 von [[Ronald L. Rivest]] am [[Massachusetts Institute of Technology]] als Nachfolger von [[Message-Digest Algorithm 4|MD4]] entwickelt. Der englische Begriff „Message Digest“ steht für einen kurzen Zahlenwert fester Länge, der [[Determinismus (Algorithmus)|deterministisch]] aus der gegebenen Nachricht berechnet wird.
'''Message-Digest Algorithm 5''' ('''MD5''') ist eine verbreitete [[kryptographische Hashfunktion]], die aus einer beliebigen Nachricht einen 128-Bit-Hashwert berechnet
* Sie wurde 1991 von [[Ronald L. Rivest]] am [[Massachusetts Institute of Technology]] als Nachfolger von [[Message-Digest Algorithm 4|MD4]] entwickelt
* Der englische Begriff „Message Digest“ steht für einen kurzen Zahlenwert fester Länge, der [[Determinismus (Algorithmus)|deterministisch]] aus der gegebenen Nachricht berechnet wird


Inzwischen ist bekannt, dass MD5 keine [[Kollisionsresistenz]] bietet und somit unsicher ist. Auch die [[Preimage-Angriff|Preimage-Resistenz]] ist theoretisch gebrochen, allerdings ist ein Preimage-Angriff gegen MD5 nicht praktikabel.
; Sicherheit
Inzwischen ist bekannt, dass MD5 keine [[Kollisionsresistenz]] bietet und somit unsicher ist
* Auch die [[Preimage-Angriff|Preimage-Resistenz]] ist theoretisch gebrochen, allerdings ist ein Preimage-Angriff gegen MD5 nicht praktikabel


== MD5-Hashwert ==
== MD5-Hashwert ==
Die 128 Bit langen MD5-Hashwerte werden üblicherweise als 32-stellige [[Hexadezimal]]zahl notiert. Beispiel für eine 59 Byte lange [[American Standard Code for Information Interchange|ASCII]]-Eingabe mit zugehörigem MD5-Hashwert:
Die 128 Bit langen MD5-Hashwerte werden üblicherweise als 32-stellige [[Hexadezimal]]zahl notiert
* Beispiel für eine 59 Byte lange [[American Standard Code for Information Interchange|ASCII]]-Eingabe mit zugehörigem MD5-Hashwert:


  md5("Franz jagt im komplett verwahrlosten Taxi quer durch Bayern") =
  md5("Franz jagt im komplett verwahrlosten Taxi quer durch Bayern") =
  a3cca2b2aa1e3b5b3b5aad99a8529074
  a3cca2b2aa1e3b5b3b5aad99a8529074


Es ist praktisch unmöglich, eine weitere Nachricht, die genau diesen Hashwert ergibt, zu bestimmen. Eine beliebige Änderung des Textes (im Folgenden wird nur ein Buchstabe verändert) erzeugt aufgrund des [[Lawineneffekt (Kryptographie)|Lawineneffekts]] einen komplett anderen Hashwert:
Es ist praktisch unmöglich, eine weitere Nachricht, die genau diesen Hashwert ergibt, zu bestimmen
* Eine beliebige Änderung des Textes (im Folgenden wird nur ein Buchstabe verändert) erzeugt aufgrund des [[Lawineneffekt (Kryptographie)|Lawineneffekts]] einen komplett anderen Hashwert:


  md5("Fran'''k''' jagt im komplett verwahrlosten Taxi quer durch Bayern") =
  md5("Fran'''k''' jagt im komplett verwahrlosten Taxi quer durch Bayern") =
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Der Hash einer Zeichenfolge der Länge null ist:
Der Hash einer Zeichenfolge der Länge null ist:
  md5("") =
  md5("") =
  d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
  d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e


== Verwendung und Verfügbarkeit ==
== Verwendung und Verfügbarkeit ==
Unter den meisten [[Linux]]-Distributionen wird das Programm md5sum als Bestandteil der [[GNU Core Utilities|coreutils]] standardmäßig installiert.
Unter den meisten [[Linux]]-Distributionen wird das Programm md5sum als Bestandteil der [[GNU Core Utilities|coreutils]] standardmäßig installiert


Auf [[Berkeley Software Distribution|BSD]]-abgeleiteten Betriebssystemen wie [[macOS]] gibt es das Kommando md5. In [[Python (Programmiersprache)|Python]] ist MD5 in der [[Programmbibliothek|Programmbibliothek (hashlib)]] enthalten.
Auf [[Berkeley Software Distribution|BSD]]-abgeleiteten Betriebssystemen wie [[macOS]] gibt es das Kommando md5
* In [[Python (Programmiersprache)|Python]] ist MD5 in der [[Programmbibliothek|Programmbibliothek (hashlib)]] enthalten


Auf vielen anderen [[Unix]]-Derivaten ist Python installiert oder man kann sich mit dem meist installierten Programm [[OpenSSL]] behelfen. Python kann auch online aufgerufen werden. [[Microsoft Windows|Microsoft-Windows]]-Betriebssysteme ab den Versionen [[Microsoft Windows 8#Windows 8.1|Windows 8.1]] bzw. [[Microsoft Windows Server 2012#Windows Server 2012 R2|Windows Server 2012 R2]] verfügen standardmäßig über das [[PowerShell]] Cmdlet Get-Filehash.<ref>[https://docs.microsoft.com/en-us/powershell/module/microsoft.powershell.utility/get-filehash?view=powershell-4.0 ''Beschreibung des Powershell Cmdlet Get-Filehash''.]</ref>
Auf vielen anderen [[Unix]]-Derivaten ist Python installiert oder man kann sich mit dem meist installierten Programm [[OpenSSL]] behelfen
* Python kann auch online aufgerufen werden. [[Microsoft Windows|Microsoft-Windows]]-Betriebssysteme ab den Versionen [[Microsoft Windows 8#Windows 8.1|Windows 8.1]] bzw. [[Microsoft Windows Server 2012#Windows Server 2012 R2|Windows Server 2012 R2]] verfügen standardmäßig über das [[PowerShell]] Cmdlet Get-Filehash


=== Prüfsumme einer Datei ===
=== Prüfsumme einer Datei ===
Nach erfolgreichem Download einer oder mehrerer Dateien kann der Anbieter der Daten in einer weiteren Datei den dazugehörigen MD5-Hashwert zur Verfügung stellen. Über ein Prüfprogramm kann der Hashwert aus der heruntergeladenen Datei berechnet werden, der dann mit dem zur Verfügung gestellten Hashwert verglichen wird. Sind beide Hashwerte identisch, ist die [[Integrität (Informationssicherheit)|Integrität]] der heruntergeladenen Datei bestätigt. Demnach traten beim Download der Datei keine Übertragungsfehler auf, was dem Anwendungszweck einer [[Prüfsumme]] entspricht. Dies bietet keine Sicherheit hinsichtlich einer gezielten Datenmanipulation durch einen Angreifer ([[Man-in-the-Middle-Angriff]]), da der Angreifer neben den übertragenen Daten auch den angebotenen MD5-Hashwert manipulieren kann. Bei Verwendung eines [[Spiegelserver]]s für den Download stellt beispielsweise der Betreiber des Spiegelservers einen möglichen Angreifer dar. Um eine Manipulation durch diesen auszuschließen, muss entweder der MD5-Hashwert aus einer vertrauenswürdigen Quelle über einen sicheren Kanal bezogen werden, oder die [[Authentizität]] der Datei muss durch ein anderes Verfahren sichergestellt werden. Dazu eignet sich eine [[digitale Signatur]] oder ein [[Message Authentication Code]], der eine Hashfunktion mit einem schlüsselbasierten, kryptographischen Mechanismus kombiniert.
Nach erfolgreichem Download einer oder mehrerer Dateien kann der Anbieter der Daten in einer weiteren Datei den dazugehörigen MD5-Hashwert zur Verfügung stellen. Über ein Prüfprogramm kann der Hashwert aus der heruntergeladenen Datei berechnet werden, der dann mit dem zur Verfügung gestellten Hashwert verglichen wird
* Sind beide Hashwerte identisch, ist die [[Integrität (Informationssicherheit)|Integrität]] der heruntergeladenen Datei bestätigt
* Demnach traten beim Download der Datei keine Übertragungsfehler auf, was dem Anwendungszweck einer [[Prüfsumme]] entspricht
* Dies bietet keine Sicherheit hinsichtlich einer gezielten Datenmanipulation durch einen Angreifer ([[Man-in-the-Middle-Angriff]]), da der Angreifer neben den übertragenen Daten auch den angebotenen MD5-Hashwert manipulieren kann
* Bei Verwendung eines [[Spiegelserver]]s für den Download stellt beispielsweise der Betreiber des Spiegelservers einen möglichen Angreifer dar
* Um eine Manipulation durch diesen auszuschließen, muss entweder der MD5-Hashwert aus einer vertrauenswürdigen Quelle über einen sicheren Kanal bezogen werden, oder die [[Authentizität]] der Datei muss durch ein anderes Verfahren sichergestellt werden
* Dazu eignet sich eine [[digitale Signatur]] oder ein [[Message Authentication Code]], der eine Hashfunktion mit einem schlüsselbasierten, kryptographischen Mechanismus kombiniert


=== Zufallsgenerator ===
=== Zufallsgenerator ===
Wie jede kryptographische Hashfunktion kann MD5 als deterministischer Generator von [[Kryptographisch sicherer Zufallszahlengenerator|Pseudo-Zufallszahlen]] genutzt werden. Dadurch lässt sich zum Beispiel eine [[Stromverschlüsselung]] realisieren.
Wie jede kryptographische Hashfunktion kann MD5 als deterministischer Generator von [[Kryptographisch sicherer Zufallszahlengenerator|Pseudo-Zufallszahlen]] genutzt werden
 
* Dadurch lässt sich zum Beispiel eine [[Stromverschlüsselung]] realisieren
== Pseudocode ==
Es folgt der [[Pseudocode]] für den MD5-[[Algorithmus]].
 
<span style="color:green;">// ''Beachte: Alle Variablen sind vorzeichenlose (unsigned) 32-Bit-Werte und''
// ''verhalten sich bei Berechnungen [[Kongruenz (Zahlentheorie)|kongruent (≡)]] modulo 2^32''</span>
 
<span style="color:green;"> ''// Definition der linksrotation Funktion, c ist der übergebene Wert von s[i] - siehe Hauptschleife''</span>
'''linksrotation'''(x, c)
    '''return''' (x << c)binär '''or''' (x >> (32-c));
 
<span style="color:green;">// ''s definiert die Anzahl der Bits, die pro Runde rotiert werden:''</span>
'''var''' ''uint''[64] s, K
s[ 0..15] := { 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22}
s[16..31] := { 5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20}
s[32..47] := { 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23}
s[48..63] := { 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21}
 
<span style="color:green;">// ''Verwende den binären Vorkommateil vom 2^32-fachen Betrag des Sinus''
// ''von Integerwerten als Konstanten:''</span>
'''für alle''' i '''von''' 0 '''bis''' 63
(
    K[i] := floor(abs(sin(i + 1)) × 2^32)
)
 
// Alternativ kann man auch folgende Tabelle nutzen:
K[ 0.. 3] := { 0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee }
K[ 4.. 7] := { 0xf57c0faf, 0x4787c62a, 0xa8304613, 0xfd469501 }
K[ 8..11] := { 0x698098d8, 0x8b44f7af, 0xffff5bb1, 0x895cd7be }
K[12..15] := { 0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e, 0x49b40821 }
K[16..19] := { 0xf61e2562, 0xc040b340, 0x265e5a51, 0xe9b6c7aa }
K[20..23] := { 0xd62f105d, 0x02441453, 0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8 }
K[24..27] := { 0x21e1cde6, 0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed }
K[28..31] := { 0xa9e3e905, 0xfcefa3f8, 0x676f02d9, 0x8d2a4c8a }
K[32..35] := { 0xfffa3942, 0x8771f681, 0x6d9d6122, 0xfde5380c }
K[36..39] := { 0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70 }
K[40..43] := { 0x289b7ec6, 0xeaa127fa, 0xd4ef3085, 0x04881d05 }
K[44..47] := { 0xd9d4d039, 0xe6db99e5, 0x1fa27cf8, 0xc4ac5665 }
K[48..51] := { 0xf4292244, 0x432aff97, 0xab9423a7, 0xfc93a039 }
K[52..55] := { 0x655b59c3, 0x8f0ccc92, 0xffeff47d, 0x85845dd1 }
K[56..59] := { 0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0, 0xa3014314, 0x4e0811a1 }
K[60..63] := { 0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391 }
 
<span style="color:green;">// ''Initialisiere die Variablen: (laut <nowiki>RFC&nbsp;1321</nowiki>)''</span>
'''var''' ''uint'' a0 := 0x67452301
'''var''' ''uint'' b0 := 0xEFCDAB89
'''var''' ''uint'' c0 := 0x98BADCFE
'''var''' ''uint'' d0 := 0x10325476
 
<span style="color:green;">// ''Vorbereitung der Nachricht 'message':''</span>
'''var''' ''uint'' message_laenge := bit_length(message)
'''erweitere''' message '''um''' bit "1"
'''erweitere''' message '''um''' bits "0" '''bis''' Länge von message in bits [[Kongruenz (Zahlentheorie)|≡]] 448 (mod 512)
'''erweitere''' message '''um''' message_laenge als ''64-Bit [[Little endian|little-endian]] Integer''
 
<span style="color:green;">// ''Verarbeite die Nachricht in aufeinander folgenden 512-Bit-Blöcken:''</span>
'''für alle''' ''512-Bit'' Block '''von''' message
(
    unterteile Block in 16 32-bit [[Little endian|little-endian]] Worte M[i], 0 ≤ i ≤ 15
 
    <span style="color:green;">// ''Initialisiere den Hash-Wert für diesen Block:''</span>
    '''var''' ''uint'' A := a0
    '''var''' ''uint'' B := b0
    '''var''' ''uint'' C := c0
    '''var''' ''uint'' D := d0
 
    <span style="color:green;">// ''Hauptschleife:''</span>
    <span style="color:green;">// '''not''' Operator entspricht dem [[Einerkomplement]]</span>
    '''für alle''' i '''von''' 0 '''bis''' 63
    (
        '''wenn''' 0 ≤ i ≤ 15 '''dann'''
            F := (B '''and''' C) '''or''' (('''not''' B) '''and''' D)
            g := i
        '''sonst wenn''' 16 ≤ i ≤ 31 '''dann'''
            F := (B '''and''' D) '''or''' (C '''and''' ('''not''' D))
            g := (5×i + 1) '''mod''' 16
        '''sonst wenn''' 32 ≤ i ≤ 47 '''dann'''
            F := B '''xor''' C '''xor''' D
            g := (3×i + 5) '''mod''' 16
        '''sonst wenn''' 48 ≤ i ≤ 63 '''dann'''
            F := C '''xor''' (B '''or''' ('''not''' D))
            g := (7×i) '''mod''' 16
        '''wenn_ende'''
 
        temp := D
        D := C
        C := B
        B := B + '''linksrotation'''((A + F + K[i] + M[g]), s[i])
        A := temp
    )
 
    <span style="color:green;">// ''Addiere den Hash-Wert des Blocks zur Summe der vorherigen Hashes:''</span>
    a0 := a0 + A
    b0 := b0 + B
    c0 := c0 + C
    d0 := d0 + D
)
 
'''var''' ''uint'' digest := a0 '''anfügen''' b0 '''anfügen''' c0 '''anfügen''' d0 <span style="color:green;">// ''Darstellung als [[Little endian|little-endian]]''</span>
 
Anstatt der Originalformulierung aus dem <nowiki>RFC&nbsp;1321</nowiki> kann zur Effizienzsteigerung Folgendes verwendet werden:


( 0 ≤ i ≤ 15): F := D '''xor''' (B '''and''' (C '''xor''' D))
(16 ≤ i ≤ 31): F := C '''xor''' (D '''and''' (B '''xor''' C))


<noinclude>
<noinclude>
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=== RFC ===
=== RFC ===
RFC-Internet |RFC=1321 |Titel=The MD5 Message-Digest Algorithm |Datum=1992-04 |Autor=R. Rivest
* RFC-Internet |RFC=1321 |Titel=The MD5 Message-Digest Algorithm |Datum=1992-04 |Autor=R.&nbsp;Rivest


[[Kategorie:Kryptographische Hashfunktion]]
[[Kategorie:Md5]]
</noinclude>
</noinclude>

Aktuelle Version vom 2. März 2024, 10:43 Uhr

Message-Digest Algorithm 5 (MD5) - Kryptografie/Hash, die aus einer beliebigen Nachricht einen 128-Bit-Hashwert berechnet

Beschreibung

Message-Digest Algorithm 5 (MD5) ist eine verbreitete kryptographische Hashfunktion, die aus einer beliebigen Nachricht einen 128-Bit-Hashwert berechnet

Sicherheit

Inzwischen ist bekannt, dass MD5 keine Kollisionsresistenz bietet und somit unsicher ist

  • Auch die Preimage-Resistenz ist theoretisch gebrochen, allerdings ist ein Preimage-Angriff gegen MD5 nicht praktikabel

MD5-Hashwert

Die 128 Bit langen MD5-Hashwerte werden üblicherweise als 32-stellige Hexadezimalzahl notiert

  • Beispiel für eine 59 Byte lange ASCII-Eingabe mit zugehörigem MD5-Hashwert:
md5("Franz jagt im komplett verwahrlosten Taxi quer durch Bayern") =
a3cca2b2aa1e3b5b3b5aad99a8529074

Es ist praktisch unmöglich, eine weitere Nachricht, die genau diesen Hashwert ergibt, zu bestimmen

  • Eine beliebige Änderung des Textes (im Folgenden wird nur ein Buchstabe verändert) erzeugt aufgrund des Lawineneffekts einen komplett anderen Hashwert:
md5("Frank jagt im komplett verwahrlosten Taxi quer durch Bayern") =
7e716d0e702df0505fc72e2b89467910

Der Hash einer Zeichenfolge der Länge null ist: 

md5("") =
d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e

Verwendung und Verfügbarkeit

Unter den meisten Linux-Distributionen wird das Programm md5sum als Bestandteil der coreutils standardmäßig installiert

Auf BSD-abgeleiteten Betriebssystemen wie macOS gibt es das Kommando md5

Auf vielen anderen Unix-Derivaten ist Python installiert oder man kann sich mit dem meist installierten Programm OpenSSL behelfen

Prüfsumme einer Datei

Nach erfolgreichem Download einer oder mehrerer Dateien kann der Anbieter der Daten in einer weiteren Datei den dazugehörigen MD5-Hashwert zur Verfügung stellen. Über ein Prüfprogramm kann der Hashwert aus der heruntergeladenen Datei berechnet werden, der dann mit dem zur Verfügung gestellten Hashwert verglichen wird

  • Sind beide Hashwerte identisch, ist die Integrität der heruntergeladenen Datei bestätigt
  • Demnach traten beim Download der Datei keine Übertragungsfehler auf, was dem Anwendungszweck einer Prüfsumme entspricht
  • Dies bietet keine Sicherheit hinsichtlich einer gezielten Datenmanipulation durch einen Angreifer (Man-in-the-Middle-Angriff), da der Angreifer neben den übertragenen Daten auch den angebotenen MD5-Hashwert manipulieren kann
  • Bei Verwendung eines Spiegelservers für den Download stellt beispielsweise der Betreiber des Spiegelservers einen möglichen Angreifer dar
  • Um eine Manipulation durch diesen auszuschließen, muss entweder der MD5-Hashwert aus einer vertrauenswürdigen Quelle über einen sicheren Kanal bezogen werden, oder die Authentizität der Datei muss durch ein anderes Verfahren sichergestellt werden
  • Dazu eignet sich eine digitale Signatur oder ein Message Authentication Code, der eine Hashfunktion mit einem schlüsselbasierten, kryptographischen Mechanismus kombiniert

Zufallsgenerator

Wie jede kryptographische Hashfunktion kann MD5 als deterministischer Generator von Pseudo-Zufallszahlen genutzt werden



Anhang

Siehe auch

Links

Weblinks
  1. https://de.wikipedia.org/wiki/Message-Digest_Algorithm_5

RFC

  • RFC-Internet |RFC=1321 |Titel=The MD5 Message-Digest Algorithm |Datum=1992-04 |Autor=R. Rivest
Abgerufen von „https://wiki.foxtom.de/index.php?title=Message-Digest_Algorithm_5&oldid=96258“