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一、MD5算法描述MD5算法是计算机安全领域广泛使用的一种散列算法之一，用以提供消息的完整性保护。本次实验中，对于输入的任意长度的一段数据，输出唯一固定的128位MD5散列值。MD5算法分为以下步骤：1、初始化(填充)首先对于任意长度的消息，将其按照512位进行分组，为保证每个分组都是512位，需要对消息进行填充。填充方法是先在消息末尾填一个1，再在后面填若干个0，使其长度l恰好满足=448(mod512)l，然后在其后附加上64位的(填充前)消息长度,确保不同的消息在填充后不相同消息在填充后不相同。其次将每个分组512位的数据划分为16个32位的子分组，在实现过程中，将其表示为16个32位整数进行运算。初始化四个32位链接变量为：=A0x67452301=B0xefcdab89=C0x98badcfe=D0x103254762、单步操作与主循环MD5共分为4轮，每轮进行16步单步操作，MD5的单步操作如下图其中，(0,1,2,3)kgk是每次运算中用到的非线性函数(每轮一个)，用C语言定义如下数据块X[(i)]k来自于初始化中分好的16个32位数据分组，根据循环步数按以下置换函数选取(i表示循环的第i步)Ti是一些随机数序列，Ti的值如下（按顺序选取）iS表示循环左移iS位，iS的数值如下（按顺序选取）因此，MD5主要的一个单步操作可以表示为(((,,)[][()])[])kabafbcdTiXiSi每轮16步结束后的4个32位数作为下一轮的输入继续循环。四轮结束后的输入再加上初始值即得到最终结果128位的散列值。64步主循环如下图二、程序验证为了验证程序的正确性，我们通过查找Wikipedia上使用的3个测试向量来进行测试，测试向量如下：运行程序，得到的结果如下：可以看到，实验结果与测试向量相同，验证了程序的正确性。三、效率测试为了测试程序的效率，我们调用了C语言中time.h中的clock()函数来记录主程序之间CPU时钟计时单元数，并用这个数据除以CLOCKS_PER_SE换算出程序实际运行的时间，从而计算出程序的实际效率。对于较小的文件，我们计算几组不同的文件的MD5值，再求平均值得到程序的加密效率，结果如下：可以看出，程序实际用的时间分别为0.015秒，0.252秒，0.032秒结合文件长度，计算出效率分别0.1226GB/s,0.1322GB/s,0.1299GB/s求得一个平均的值为0.1282GB/s.对于较大的文件，测试如下：计算可得加密速度为0.058GB/s.通过比较可以看出，对于较大的文件，加密速度更慢，效率更低一点。