Einführung in den MD5-Algorithmus

Vor dem Erlernen des MD5-Algorithmus ist es sehr wichtig zu verstehen, was Kryptographie ist und wie der MD5-Algorithmus ins Bild kam. Kryptographie ist eine Übung und ein Studium von Techniken, mit denen ein einfacher Text in unverständlichen Text umgewandelt wird, der nur vom Empfänger verstanden werden kann. Aus Sicherheitsgründen ist es sehr wichtig, die Daten zu verschlüsseln und in einem bestimmten Format zu senden und zu speichern, damit sie nicht verloren gehen und somit missbraucht werden können. MD5 ist einer der Algorithmen, mit denen die Daten codiert werden. Es gibt so viele Algorithmen, die für die sichere Übertragung und Speicherung von Daten mit eigenen Vor- und Nachteilen entwickelt wurden. Diese Algorithmen schützen nicht nur die Daten vor Diebstahl, sondern bieten auch eine Benutzerauthentifizierung.

MD5 ist eine der am häufigsten verwendeten kryptografischen Hash-Funktionen, die Eingaben beliebiger Länge akzeptieren und eine Ausgabe mit festem 128-Bit-Hash-Wert erzeugen. Es wird in einer Vielzahl von Sicherheitsanwendungen eingesetzt. MD5 ist eine erweiterte Version von MD4, die von Professor Ronald Rivest vom MIT entwickelt wurde. MD5 wurde als starker kryptografischer Algorithmus zur Authentifizierung digitaler Signaturen entwickelt (ein digitaler Code, der mit einem elektronischen Dokument zur Überprüfung seines Inhalts und seiner Geschlechtsidentität versehen ist).

Verwendung des MD5-Algorithmus

Der MD5-Algorithmus wurde mit dem Hauptmotiv der Sicherheit entwickelt, da er eine Eingabe beliebiger Größe akzeptiert und eine Ausgabe erzeugt, wenn ein 128-Bit-Hashwert vorliegt. Um als kryptografisch sicher zu gelten, muss MD5 zwei Anforderungen erfüllen:

  1. Es ist unmöglich, zwei Eingaben zu generieren, die nicht dieselbe Hash-Funktion erzeugen können.
  2. Es ist unmöglich, eine Nachricht mit demselben Hashwert zu generieren.

Ursprünglich wurde MD5 entwickelt, um einen Einweg-Hash eines Kennworts zu speichern, und einige Dateiserver bieten auch eine vorberechnete MD5-Prüfsumme einer Datei an, damit der Benutzer die Prüfsumme der heruntergeladenen Datei damit vergleichen kann. Die meisten Unix-basierten Betriebssysteme enthalten MD5-Prüfsummen-Dienstprogramme in ihren Distributionspaketen.

Wie funktioniert der MD5-Algorithmus?

Wie wir alle wissen, erzeugt MD5 eine Ausgabe mit einem 128-Bit-Hashwert. Diese Verschlüsselung von Eingaben beliebiger Größe in Hash-Werte durchläuft 5 Schritte und jeder Schritt hat eine vordefinierte Aufgabe.

Schritt 1: Füllbits anhängen

  • Auffüllen bedeutet, der ursprünglichen Nachricht zusätzliche Bits hinzuzufügen. In MD5 wird die ursprüngliche Nachricht so aufgefüllt, dass ihre Länge in Bits kongruent zu 448 Modulo 512 ist. Das Auffüllen erfolgt so, dass die Gesamtbits 64 weniger sind, was einem Vielfachen von 512 Bit Länge entspricht.
  • Das Auffüllen erfolgt auch dann, wenn die Länge der ursprünglichen Nachricht bereits mit 448 modulo 512 kongruent ist. Beim Auffüllen von Bits ist das einzige erste Bit 1 und der Rest der Bits ist 0.

Schritt 2: Länge anhängen

Nach dem Auffüllen werden am Ende 64 Bit eingefügt, mit denen die Länge der ursprünglichen Eingabe aufgezeichnet wird. Modulo 2 64. Zu diesem Zeitpunkt hat die resultierende Nachricht ein Längenvielfaches von 512 Bits.

Schritt 3: MD-Puffer initialisieren

Ein Vierwortpuffer (A, B, C, D) wird verwendet, um die Werte für den Nachrichtenauszug zu berechnen. Hier sind A, B, C, D 32-Bit-Register und werden auf folgende Weise initialisiert

Wort A01234567
Wort B89AbCDEf
Wort CFeDcBa98
Wort D76543210

Schritt 4: Nachricht im 16-Wort-Block verarbeiten

MD5 verwendet die Hilfsfunktionen, die die Eingabe als drei 32-Bit-Zahlen annehmen und eine 32-Bit-Ausgabe erzeugen. Diese Funktionen verwenden logische Operatoren wie OR, XOR, NOR.

F (X, Y, Z)XY v nicht (X) Z
G (X, Y, Z)XZ gegen Y nicht (Z)
H (X, Y, Z)X x oder Y x oder Z.
I (X, Y, Z)Y xor (X v nicht (Z))

Der Inhalt von vier Puffern wird mit der Eingabe unter Verwendung dieses Hilfspuffers gemischt, und 16 Runden werden unter Verwendung von 16 Grundoperationen durchgeführt.

Ausgabe-

Immerhin haben Runden den Puffer A, B, C, D ausgeführt, der die MD5-Ausgabe beginnend mit dem niedrigeren Bit A und endend mit dem höheren Bit D enthält.

Beispiel:

Eingabe: Dies ist ein Artikel über den Kryptografiealgorithmus
Ausgabe: e4d909c290dfb1ca068ffaddd22cbb0

Vor- und Nachteile des MD5-Algorithmus:

  • MD5-Algorithmen sind nützlich, weil es einfacher ist, diese kleineren Hashes zu vergleichen und zu speichern, als einen großen Text variabler Länge zu speichern. Der MD5-Algorithmus ist ein weit verbreiteter Algorithmus für One-Way-Hashes, die zur Verifizierung verwendet werden, ohne dass der ursprüngliche Wert angegeben werden muss. Der MD5-Algorithmus wird von Unix-Systemen verwendet, um die Passwörter des Benutzers in einem 128-Bit-verschlüsselten Format zu speichern. MD5-Algorithmen werden häufig verwendet, um die Integrität der Dateien zu überprüfen.
  • Darüber hinaus ist es mit diesem Algorithmus sehr einfach, einen Nachrichtenauszug der ursprünglichen Nachricht zu generieren. Der MD5-Algorithmus kann den Nachrichtenauszug einer Nachricht mit einer beliebigen Anzahl von Bits ausführen. Er ist im Gegensatz zu MD5sum which nicht auf Nachrichten in Vielfachen von 8 beschränkt ist auf Oktette beschränkt.
  • Aber seit vielen Jahren ist MD5 anfällig für Hash-Kollisionsschwächen, dh es ist möglich, dieselbe Hash-Funktion für zwei verschiedene Eingaben zu erstellen. MD5 bietet keine Sicherheit für diese Kollisionsangriffe. Anstelle von MD5 ist SHA (Secure Hash-Algorithmus, der einen 160-Bit-Nachrichten-Digest erstellt und von NSA als Teil des Algorithmus für digitale Signaturen entworfen wurde) jetzt im kryptografischen Bereich zur Erzeugung der Hash-Funktion zulässig, da es nicht einfach ist, SHA zu erstellen -Ich Kollision und bis jetzt wurde noch keine Kollision produziert.
  • Darüber hinaus ist der MD5-Algorithmus ziemlich langsam als der optimierte SHA-Algorithmus. SHA ist viel sicherer als der MD5-Algorithmus und kann im Gegensatz zu MD5 in vorhandene Technologien mit überdurchschnittlichen Raten implementiert werden. Heutzutage kommen neue Hashing-Algorithmen auf den Markt, um die höhere Sicherheit von Daten wie SHA256 (die eine 256-Bit-Signatur eines Textes erzeugen) zu berücksichtigen.

Fazit

Bei der Speicherung aller Daten in der Cloud und im Internet ist es heutzutage sehr wichtig, die Sicherheit dieser Daten an oberster Stelle zu halten. Der sicherste Algorithmus sollte zum Verschlüsseln privater Daten verwendet werden. Jüngste Studien zeigen, dass dem SHA-Algorithmus gegenüber MD5 höchste Bedeutung beigemessen werden sollte, da MD5 anfälliger für Kollisionsangriffe ist. Obwohl Forscher neue Algorithmen vorschlagen, die sicher und am wenigsten anfällig für Angriffe wie SHA256 sind.

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