DM5詳解
1.1描述
某黑客使用各種方法獲得了目標計算機的MySQL加密密碼，加密后的密碼是一些字母和數字的組合，他該如何破解。
1.2目標
- 了解MD5的特點。
- 了解MD5的發展史。
- 了解MD5的應用。
- 掌握使用工具進行MD5的加解密。
1.3什么是MD5
1.3.1MD5簡介
MD5（Message-Digest Algorithm 5，信息-摘要算法5）主要用於確保信息傳輸完整一致。是計算機廣泛使用的雜湊算法之一（又譯摘要算法、哈希算法），主流編程語言普遍已有MD5實現。將數據（如漢字）運算為另一固定長度值，是雜湊算法的基礎原理，MD5的前身有MD2和MD4。
MD5的作用是讓大容量信息在用數字簽名軟件簽署私人密鑰前被"壓縮"成一種保密的格式（就是把一個任意長度的字節串變換成一定長的十六進制數字串）。除了MD5以外，其中比較有名的還有sha-1、RIPEMD以及Haval等。
1.3.2 MD5特點
MD5算法具有以下特點：
1、壓縮性：任意長度的數據，算出的MD5值長度都是固定的。
2、容易計算：從原數據計算出MD5值很容易。
3、抗修改性：對原數據進行任何改動，哪怕只修改1個字節，所得到的MD5值都有很大區別。
4、強抗碰撞：已知原數據和其MD5值，想找到一個具有相同MD5值的數據(即偽造數據)是非常困難的。
1.4 MD5的發展
1.4.1 MD2
Rivest（李維斯特）在1989年開發出MD2算法。在這個算法中，首先對信息進行數據補位，
使信息的字節長度是16的倍數。然后，以一個16位的檢驗和追加到信息末尾，並且根據這個新產生的信息計算出散列值。后來，Rogier（羅吉爾）和Chauvaud（肖沃）發現如果忽略了檢驗將和MD2產生沖突。MD2算法加密后結果是唯一的，即不同信息加密后的結果不同。
1.4.2 MD4
為了加強算法的安全性，Rivest（李維斯特）在1990年又開發出MD4算法。MD4算法同樣需要填補信息以確保信息的比特位長度減去448后能被512整除（信息比特位長度mod 512 = 448）。然后，一個以64位二進制表示的信息的最初長度被添加進來。信息被處理成512位damgard/merkle迭代結構的區塊，而且每個區塊要通過三個不同步驟的處理。Den boer（鄧波爾）和Bosselaers（博斯勒）以及其他人很快的發現了攻擊MD4版本中第一步和第三步的漏洞。Dobbertin（多柏丁）向大家演示了如何利用一部普通的個人電腦在幾分鍾內找到MD4完整版本中的沖突，這個沖突實際上是一種漏洞，它將導致對不同的內容進行加密卻可能得到相同的加密后結果。
毫無疑問，MD4就此被淘汰掉了。盡管MD4算法在安全上有個這么大的漏洞，但它對在其后才被開發出來的好幾種信息安全加密算法的出現卻有着不可忽視的引導作用。
1.4.3MD5
1991年，Rivest（李維斯特）開發出技術上更為趨近成熟的md5算法。它在MD4的基礎上增加了"安全-帶子"（safety-belts）的概念。雖然MD5比MD4復雜度大一些，但卻更為安全。這個算法很明顯的由四個和MD4設計有少許不同的步驟組成。在MD5算法中，信息-摘要的大小和填充的必要條件與MD4完全相同。Den boer（鄧波爾）和Bosselaers（博斯勒）曾發現MD5算法中的假沖突（pseudo-collisions），但除此之外就沒有其他被發現的加密后結果了。
1.5 MD5應用
1.5.1 一致性驗證
MD5的典型應用是對一段信息產生信息摘要（Message-Digest），以防止被篡改。比如，在Unix下有很多軟件在下載的時候都有一個文件名相同，文件擴展名為.md5的文件，在這個文件中通常只有一行文本，大致結構如：
MD5 (tanajiya.tar.gz) = 38b8c2c1093dd0fec383a9d9ac940515
圖1.2 MD5
這就是tanajiya.tar.gz文件的數字簽名。MD5將整個文件當作一個大文本信息，通過其不可逆的字符串變換算法，產生了這個唯一的MD5信息摘要。為了讓讀者朋友對MD5的應用有個直觀的認識，筆者以一個比方和一個實例來簡要描述一下其工作過程：大家都知道，地球上任何人都有自己獨一無二的指紋，這常常成為司法機關鑒別罪犯身份最值得信賴的方法；與之類似，MD5就可以為任何文件（不管其大小、格式、數量）產生一個同樣獨一無二的“數字指紋”，如果任何人對文件做了任何改動，其MD5值也就是對應的“數字指紋”都會發生變化。我們常常在某些軟件下載站點的某軟件信息中看到其MD5值，它的作用就在於我們可以在下載該軟件后，對下載回來的文件用專門的軟件（如Windows MD5 Check等）做一次MD5校驗，以確保我們獲得的文件與該站點提供的文件為同一文件。
具體來說文件的MD5值就像是這個文件的“數字指紋”。每個文件的MD5值是不同的，如果任何人對文件做了任何改動，其MD5值也就是對應的“數字指紋”就會發生變化。比如下載服務器針對一個文件預先提供一個MD5值，用戶下載完該文件后，用我這個算法重新計算下載文件的MD5值，通過比較這兩個值是否相同，就能判斷下載的文件是否出錯，或者說下載的文件是否被篡改了。利用MD5算法來進行文件校驗的方案被大量應用到軟件下載站、論壇數據庫、系統文件安全等方面。
1.5.2數字簽名
MD5的典型應用是對一段字節串產生指紋，以防止被“篡改”。舉個例子，你將一段話寫在一個叫 readme.txt文件中，並對這個readme.txt產生一個MD5的值並記錄在案，然后你可以傳播這個文件給別人，別人如果修改了文件中的任何內容，你對這個文件重新計算MD5時就會發現（兩個MD5值不相同）。如果再有一個第三方的認證機構，用MD5還可以防止文件作者的“抵賴”，這就是所謂的數字簽名應用。
1.5.3安全訪問認證
MD5還廣泛用於操作系統的登陸認證上，如Unix、各類BSD系統登錄密碼、數字簽名等諸多方面。如在Unix系統中用戶的密碼是以MD5（或其它類似的算法）經Hash運算后存儲在文件系統中。當用戶登錄的時候，系統把用戶輸入的密碼進行MD5 Hash運算，然后再去和保存在文件系統中的MD5值進行比較，進而確定輸入的密碼是否正確。通過這樣的步驟，系統在並不知道用戶密碼的明碼的情況下就可以確定用戶登錄系統的合法性。
這可以避免用戶的密碼被具有系統管理員權限的用戶知道。MD5將任意長度的“字節串”映射為一個128bit的大整數，並且是通過該128bit反推原始字符串是困難的，換句話說就是，即使你看到源程序和算法描述，也無法將一個MD5的值變換回原始的字符串，從數學原理上說，是因為原始的字符串有無窮多個，這有點象不存在反函數的數學函數。所以，要遇到了md5密碼的問題，比較好的辦法是：你可以用這個系統中的md5()函數重新設一個密碼，如admin，把生成的一串密碼的Hash值覆蓋原來的Hash值就行了。
正是因為這個原因，現在被黑客使用最多的一種破譯密碼的方法就是一種被稱為"跑字典"的方法。有兩種方法得到字典，一種是日常搜集的用做密碼的字符串表，另一種是用排列組合方法生成的，先用MD5程序計算出這些字典項的MD5值，然后再用目標的MD5值在這個字典中檢索。我們假設密碼的最大長度為8位字節（8 Bytes），同時密碼只能是字母和數字，共26+26+10=62個字節，排列組合出的字典的項數則是P（62,1）+P（62,2）....+P（62,8），那也已經是一個很天文的數字了，存儲這個字典就需要TB級的磁盤陣列，而且這種方法還有一個前提，就是能獲得目標賬戶的密碼MD5值的情況下才可以。這種加密技術被廣泛的應用於Unix系統中，這也是為什么Unix系統比一般操作系統更為堅固一個重要原因。
圖1.2 MD5安全訪問認證