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| 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. |
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| == Pseudocode ==
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| Es folgt der [[Pseudocode]] für den MD5-[[Algorithmus]].
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| <span style="color:green;">// ''Beachte: Alle Variablen sind vorzeichenlose (unsigned) 32-Bit-Werte und''
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| // ''verhalten sich bei Berechnungen [[Kongruenz (Zahlentheorie)|kongruent (≡)]] modulo 2^32''</span>
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| <span style="color:green;"> ''// Definition der linksrotation Funktion, c ist der übergebene Wert von s[i] - siehe Hauptschleife''</span>
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| '''linksrotation'''(x, c)
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| '''return''' (x << c)binär '''or''' (x >> (32-c));
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| <span style="color:green;">// ''s definiert die Anzahl der Bits, die pro Runde rotiert werden:''</span>
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| '''var''' ''uint''[64] s, K
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| s[ 0..15] := { 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22, 7, 12, 17, 22}
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| s[16..31] := { 5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20, 5, 9, 14, 20}
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| s[32..47] := { 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23, 4, 11, 16, 23}
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| s[48..63] := { 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21, 6, 10, 15, 21}
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| <span style="color:green;">// ''Verwende den binären Vorkommateil vom 2^32-fachen Betrag des Sinus''
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| // ''von Integerwerten als Konstanten:''</span>
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| '''für alle''' i '''von''' 0 '''bis''' 63
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| (
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| K[i] := floor(abs(sin(i + 1)) × 2^32)
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| )
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| // Alternativ kann man auch folgende Tabelle nutzen:
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| K[ 0.. 3] := { 0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee }
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| K[ 4.. 7] := { 0xf57c0faf, 0x4787c62a, 0xa8304613, 0xfd469501 }
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| K[ 8..11] := { 0x698098d8, 0x8b44f7af, 0xffff5bb1, 0x895cd7be }
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| K[12..15] := { 0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e, 0x49b40821 }
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| K[16..19] := { 0xf61e2562, 0xc040b340, 0x265e5a51, 0xe9b6c7aa }
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| K[20..23] := { 0xd62f105d, 0x02441453, 0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8 }
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| K[24..27] := { 0x21e1cde6, 0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed }
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| K[28..31] := { 0xa9e3e905, 0xfcefa3f8, 0x676f02d9, 0x8d2a4c8a }
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| K[32..35] := { 0xfffa3942, 0x8771f681, 0x6d9d6122, 0xfde5380c }
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| K[36..39] := { 0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70 }
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| K[40..43] := { 0x289b7ec6, 0xeaa127fa, 0xd4ef3085, 0x04881d05 }
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| K[44..47] := { 0xd9d4d039, 0xe6db99e5, 0x1fa27cf8, 0xc4ac5665 }
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| K[48..51] := { 0xf4292244, 0x432aff97, 0xab9423a7, 0xfc93a039 }
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| K[52..55] := { 0x655b59c3, 0x8f0ccc92, 0xffeff47d, 0x85845dd1 }
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| K[56..59] := { 0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0, 0xa3014314, 0x4e0811a1 }
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| K[60..63] := { 0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391 }
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| <span style="color:green;">// ''Initialisiere die Variablen: (laut <nowiki>RFC 1321</nowiki>)''</span>
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| '''var''' ''uint'' a0 := 0x67452301
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| '''var''' ''uint'' b0 := 0xEFCDAB89
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| '''var''' ''uint'' c0 := 0x98BADCFE
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| '''var''' ''uint'' d0 := 0x10325476
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| <span style="color:green;">// ''Vorbereitung der Nachricht 'message':''</span>
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| '''var''' ''uint'' message_laenge := bit_length(message)
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| '''erweitere''' message '''um''' bit "1"
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| '''erweitere''' message '''um''' bits "0" '''bis''' Länge von message in bits [[Kongruenz (Zahlentheorie)|≡]] 448 (mod 512)
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| '''erweitere''' message '''um''' message_laenge als ''64-Bit [[Little endian|little-endian]] Integer''
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| <span style="color:green;">// ''Verarbeite die Nachricht in aufeinander folgenden 512-Bit-Blöcken:''</span>
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| '''für alle''' ''512-Bit'' Block '''von''' message
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| (
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| unterteile Block in 16 32-bit [[Little endian|little-endian]] Worte M[i], 0 ≤ i ≤ 15
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| <span style="color:green;">// ''Initialisiere den Hash-Wert für diesen Block:''</span>
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| '''var''' ''uint'' A := a0
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| '''var''' ''uint'' B := b0
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| '''var''' ''uint'' C := c0
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| '''var''' ''uint'' D := d0
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| <span style="color:green;">// ''Hauptschleife:''</span>
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| <span style="color:green;">// '''not''' Operator entspricht dem [[Einerkomplement]]</span>
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| '''für alle''' i '''von''' 0 '''bis''' 63
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| (
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| '''wenn''' 0 ≤ i ≤ 15 '''dann'''
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| F := (B '''and''' C) '''or''' (('''not''' B) '''and''' D)
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| g := i
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| '''sonst wenn''' 16 ≤ i ≤ 31 '''dann'''
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| F := (B '''and''' D) '''or''' (C '''and''' ('''not''' D))
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| g := (5×i + 1) '''mod''' 16
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| '''sonst wenn''' 32 ≤ i ≤ 47 '''dann'''
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| F := B '''xor''' C '''xor''' D
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| g := (3×i + 5) '''mod''' 16
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| '''sonst wenn''' 48 ≤ i ≤ 63 '''dann'''
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| F := C '''xor''' (B '''or''' ('''not''' D))
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| g := (7×i) '''mod''' 16
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| '''wenn_ende'''
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| temp := D
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| D := C
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| C := B
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| B := B + '''linksrotation'''((A + F + K[i] + M[g]), s[i])
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| A := temp
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| )
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| <span style="color:green;">// ''Addiere den Hash-Wert des Blocks zur Summe der vorherigen Hashes:''</span>
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| a0 := a0 + A
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| b0 := b0 + B
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| c0 := c0 + C
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| d0 := d0 + D
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| )
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| '''var''' ''uint'' digest := a0 '''anfügen''' b0 '''anfügen''' c0 '''anfügen''' d0 <span style="color:green;">// ''Darstellung als [[Little endian|little-endian]]''</span>
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| Anstatt der Originalformulierung aus dem <nowiki>RFC 1321</nowiki> kann zur Effizienzsteigerung Folgendes verwendet werden:
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| ( 0 ≤ i ≤ 15): F := D '''xor''' (B '''and''' (C '''xor''' D))
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| (16 ≤ i ≤ 31): F := C '''xor''' (D '''and''' (B '''xor''' C))
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topic - Kurzbeschreibung
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 MD4 entwickelt. Der englische Begriff „Message Digest“ steht für einen kurzen Zahlenwert fester Länge, der deterministisch aus der gegebenen Nachricht berechnet wird.
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. In Python ist MD5 in der 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-Betriebssysteme ab den Versionen Windows 8.1 bzw. Windows Server 2012 R2 verfügen standardmäßig über das PowerShell Cmdlet Get-Filehash.[1]
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. Dadurch lässt sich zum Beispiel eine Stromverschlüsselung realisieren.
Anhang
Siehe auch
Links
Weblinks
- 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