C语言实例_获取文件MD5值

DS小龙哥

发布于 2023-08-19 01:56:42

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一、MD5介绍

MD5（Message Digest Algorithm 5）是一种常用的哈希函数算法。将任意长度的数据作为输入，并生成一个唯一的、固定长度（通常是128位）的哈希值，称为MD5值。MD5算法以其高度可靠性和广泛应用而闻名。

MD5算法主要具备以下特点：

（1）不可逆性：给定MD5值无法通过逆运算得到原始数据。

（2）唯一性：不同的输入数据会生成不同的MD5值。

（3）高效性：对于给定的数据，计算其MD5值是非常快速的。

MD5值的应用场景包括：

（1）数据完整性验证：MD5值可以用于验证文件是否在传输过程中被篡改。发送方计算文件的MD5值并发送给接收方，接收方在接收到文件后重新计算MD5值，然后与发送方的MD5值进行比较，如果一致，则说明文件未被篡改。

（2）密码存储：在许多系统中，用户密码通常不会以明文形式存储，而是将其转换为MD5值后存储。当用户登录时，系统会将用户输入的密码转换为MD5值，然后与存储的MD5值进行比较，以验证密码的正确性。

（3）安全认证：MD5值也可用于数字证书等安全认证中，用于验证文件的完整性和认证信息的真实性。

（4）数据指纹：MD5值可以作为数据的唯一标识符，用于快速比对和查找重复数据。

二、示例代码

2.1 获取数据MD5值（openssl库）

在C语言中获取一段数据的MD5值，可以使用现有的第三方库实现。以下是一个使用 OpenSSL 库计算数据的MD5值的示例代码：

（1）需要安装 OpenSSL 库（如果尚未安装）并包含相关头文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/md5.h>

（2）创建一个子函数来计算数据的MD5值：

void calculate_md5(const unsigned char* data, size_t length, unsigned char* md5_hash) {
    MD5_CTX ctx;
    MD5_Init(&ctx);
    MD5_Update(&ctx, data, length);
    MD5_Final(md5_hash, &ctx);
}

该函数接受三个参数：data 为待计算的数据指针，length 为数据长度，md5_hash 为存储MD5值的数组。

下面是一个完整的程序，展示如何调用以上子函数并打印MD5值：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/md5.h>

void calculate_md5(const unsigned char* data, size_t length, unsigned char* md5_hash) {
    MD5_CTX ctx;
    MD5_Init(&ctx);
    MD5_Update(&ctx, data, length);
    MD5_Final(md5_hash, &ctx);
}

void print_md5(const unsigned char* md5_hash) {
    for (int i = 0; i < MD5_DIGEST_LENGTH; i++) {
        printf("%02x", md5_hash[i]);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    const unsigned char data[] = "Hello, World!";
    size_t length = sizeof(data) - 1; // 减去字符串末尾的空字符
    unsigned char md5_hash[MD5_DIGEST_LENGTH];

    calculate_md5(data, length, md5_hash);
    printf("MD5: ");
    print_md5(md5_hash);

    return 0;
}

这个示例程序将输出一段数据的MD5值。可以将待计算的数据存储在 data 数组中，并根据需要调整数据长度。

这里使用的是 OpenSSL 提供的 MD5 函数。在编译时，需要链接 OpenSSL 库。在 Linux 系统上，可以使用 -lssl -lcrypto 参数进行链接。在 Windows 系统上，需要下载并安装 OpenSSL 库，并配置正确的链接路径和库文件名称。

2.2 获取文件的MD5值(openssl库)

以下是使用 OpenSSL 库计算文件的MD5值的示例代码：

（1）需要安装 OpenSSL 库（如果尚未安装）并包含相关头文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/md5.h>

（2）创建一个子函数来计算文件的MD5值：

void calculate_file_md5(const char* filename, unsigned char* md5_hash) {
    FILE* file = fopen(filename, "rb");
    if (file == NULL) {
        printf("Failed to open file: %s\n", filename);
        return;
    }

    MD5_CTX ctx;
    MD5_Init(&ctx);

    unsigned char buffer[1024];
    size_t read;
    while ((read = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), file)) != 0) {
        MD5_Update(&ctx, buffer, read);
    }

    fclose(file);

    MD5_Final(md5_hash, &ctx);
}

该函数接受两个参数：filename 为待计算的文件名，md5_hash 为存储MD5值的数组。

下面是一个完整的示例程序，展示如何调用以上子函数并打印文件的MD5值：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/md5.h>

void calculate_file_md5(const char* filename, unsigned char* md5_hash) {
    // ... 函数实现见上文 ...

void print_md5(const unsigned char* md5_hash) {
    for (int i = 0; i < MD5_DIGEST_LENGTH; i++) {
        printf("%02x", md5_hash[i]);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    const char* filename = "path/to/file";
    unsigned char md5_hash[MD5_DIGEST_LENGTH];

    calculate_file_md5(filename, md5_hash);
    printf("MD5: ");
    print_md5(md5_hash);

    return 0;
}

这个示例程序将打开指定文件并计算其MD5值。需要将文件路径存储在 filename 字符串中，并根据需要调整该字符串。

请这里使用的是 OpenSSL 提供的 MD5 函数。在编译时，需要链接 OpenSSL 库。在 Linux 系统上，可以使用 -lssl -lcrypto 参数进行链接。在 Windows 系统上，需要下载并安装 OpenSSL 库，并配置正确的链接路径和库文件名称。

2.3 自己写算法获取MD5值

实现MD5算法比较复杂，涉及位操作、逻辑运算、位移等。

以下是一个简化版本的纯C语言MD5算法实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

typedef unsigned char uint8;
typedef unsigned int uint32;

// MD5常量定义
const uint32 MD5_CONSTANTS[] = {
    0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee,
    0xf57c0faf, 0x4787c62a, 0xa8304613, 0xfd469501,
    0x698098d8, 0x8b44f7af, 0xffff5bb1, 0x895cd7be,
    0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e, 0x49b40821,
    0xf61e2562, 0xc040b340, 0x265e5a51, 0xe9b6c7aa,
    0xd62f105d, 0x02441453, 0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8,
    0x21e1cde6, 0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed,
    0xa9e3e905, 0xfcefa3f8, 0x676f02d9, 0x8d2a4c8a,
    0xfffa3942, 0x8771f681, 0x6d9d6122, 0xfde5380c,
    0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70,
    0x289b7ec6, 0xeaa127fa, 0xd4ef3085, 0x04881d05,
    0xd9d4d039, 0xe6db99e5, 0x1fa27cf8, 0xc4ac5665,
    0xf4292244, 0x432aff97, 0xab9423a7, 0xfc93a039,
    0x655b59c3, 0x8f0ccc92, 0xffeff47d, 0x85845dd1,
    0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0, 0xa3014314, 0x4e0811a1,
    0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391
};

// 循环左移
#define LEFT_ROTATE(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32 - (n))))

// 转换为大端字节序
void to_big_endian(uint32 value, uint8* buffer) {
    buffer[0] = (uint8)(value & 0xff);
    buffer[1] = (uint8)((value >> 8) & 0xff);
    buffer[2] = (uint8)((value >> 16) & 0xff);
    buffer[3] = (uint8)((value >> 24) & 0xff);
}

// 处理消息块
void process_block(const uint8* block, uint32* state) {
    uint32 a = state[0];
    uint32 b = state[1];
    uint32 c = state[2];
    uint32 d = state[3];
    uint32 m[16];

    // 将消息块划分为16个32位字，并进行字节序转换
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        m[i] = (((uint32)block[i * 4 + 0]) << 0) |
               (((uint32)block[i * 4 + 1]) << 8) |
               (((uint32)block[i * 4 + 2]) << 16) |
               (((uint32)block[i * 4 + 3]) << 24);
    }

    // MD5循环运算
    for (int i = 0; i < 64; i++) {
        uint32 f, g;

        if (i < 16) {
            f = (b & c) | ((~b) & d);
            g = i;
        } else if (i < 32) {
            f = (d & b) | ((~d) & c);
            g = (5 * i + 1) % 16;
        } else if (i < 48) {
            f = b ^ c ^ d;
            g = (3 * i + 5) % 16;
        } else {
            f = c ^ (b | (~d));
            g = (7 * i) % 16;
        }

        uint32 temp = d;
        d = c;
        c = b;
        b = b + LEFT_ROTATE((a + f + MD5_CONSTANTS[i] + m[g]), 7);
        a = temp;
    }

    // 更新状态
    state[0] += a;
    state[1] += b;
    state[2] += c;
    state[3] += d;
}

// 计算MD5值
void calculate_md5(const uint8* message, size_t length, uint8* digest) {
    // 初始化状态
    uint32 state[4] = { 0x67452301, 0xefcdab89, 0x98badcfe, 0x10325476 };

    // 填充消息
    size_t padded_length = ((length + 8) / 64 + 1) * 64;
    uint8* padded_message = (uint8*)calloc(padded_length, 1);
    memcpy(padded_message, message, length);
    padded_message[length] = 0x80;  // 添加一个1
    to_big_endian((uint32)(length * 8), padded_message + padded_length - 8);  // 添加长度（以位为单位）

    // 处理消息块
    for (size_t i = 0; i < padded_length; i += 64) {
        process_block(padded_message + i, state);
    }

    // 生成摘要
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        to_big_endian(state[i], digest + i * 4);
    }
    
    free(padded_message);
}

// 打印MD5值
void print_md5(const uint8* digest) {
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        printf("%02x", digest[i]);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    const char* message = "Hello, World!";
    size_t length = strlen(message);
    uint8 digest[16];

    calculate_md5((const uint8*)message, length, digest);
    printf("MD5: ");
    print_md5(digest);

    return 0;
}