[Article] La fonction MD5 [Sources]

[Melem]

Il s'agit en fait d'une source avec une petite introduction pour le calcul du MD5 en C. Le ZIP contient tous les fichiers sources et exécutables (.exe), etc. présentés dans cette page.

MD5 (Message-Digest version 5) est une fonction de hashage prenant en entrée un "message" de longueur quelconque et produisant en sortie une "signature numérique" (le message-digest) de 128 bits. Deux messages égaux ont le même MD5. La probabilité de trouver deux messages différents possédant le même MD5 en utilisant la technologie actuelle est extrêmement faible. Ainsi, ses principales applications sont le contrôle d'intégrité des données et le stockage de mot de passe dans les systèmes d'authentification. Il est décrit dans la RFC 1321. Nous-nous proposons d'écrire une fonction C permettant de calculer le MD5 d'un message. Il est évident que pour comprendre le code, il faut avoir lu la description de l'algorithme, sinon se contenter de l'utiliser

Contraintes
- MD5 utilise des entiers de taille fixée (32 bits, 64 bits, etc.), qui n'existent pas en C standard. Il faut donc en général passer par une série de #if et de typedef pour obtenir un type entier de taille connue d'avance pour n'importe quelle plateforme.
- MD5 suppose que les données sont stockées en mémoire dans le format little-endian (les octets sont stockées en commençant par celui dont le poids est le plus faible). Il faut donc en général développer des macros permettant de mettre les octets dans le bon ordre.
- Notre but étant de donner un exemple simple d'implémentation de MD5, nous avons volontairement choisi d'écrire du code spécifique à une plateforme de notre choix en utilisant un compilateur de notre choix :
* Pour la plateforme cible, n'importe que système supportant nativement des entiers de 32 et 64 bits, utilisant 8 bits pour le type char et rangeant les données en mémoire selon le format little-endian. Nous choisissons le PC comme matériel et Windows, 32 ou 64 bits, comme logiciel.
* Pour le compilateur : Microsoft Visual C++. L'implémentation du C de Microsoft supporte nativement les types __int32 (entier 32 bits) et __int64 (entier 64 bits). Ces types sont également supportés par Borland C++ et MinGW, pour ne citer qu'eux.
* La fonction : elle permettra de calculer le MD5 d'un message dont la longueur est spécifiée en octets (même si MD5 accepte un message de n'importe quelle longueur, c'est-à-dire dont la longueur est spécifiée en bits).

Préliminaires
MD5 utilise un tableau de 64 entiers de 32 bits. Nous allons donc dans un premier temps créer un fichier que nous allons nommer t.data contenant ces 64 entiers. Tous les moyens sont bons, le plus simple étant de créer un programme qui va nous créer ce fichier.

Fichier md5_tgen.c :

Code :

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#include <stdio.h>
#include <math.h>
 
int main()
{
    FILE * f = fopen("t.data", "wb");
 
    if (f == NULL)
        perror("t.data");
    else
    {
        __int32 i, t[64];
        __int64 Tm = 0x100000000;
 
        for(i = 0; i < 64; i++)
            t[i] = (__int32)(Tm * fabs(sin(i + 1)));
 
        fwrite(t, sizeof(t[0]), sizeof(t) / sizeof(t[0]), f);
 
        fclose(f);
    }
 
    return 0;
}

Codage
Les fonctions que nous devons écrire :
- md5_init() : charge le fichier t.data
- md5() : calcule le MD5 d'un message fourni en argument
- md5_format() : formate un MD5 afin qu'il soit lisible par un humain
- d'autres qui nous viendront à l'esprit.

Fichier md5.h :

Code :

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#ifndef H_MD5_MELEM_H
 
#define H_MD5_MELEM_H
 
/* Gestion des erreurs */
 
#define MD5_SUCCEEDED(n) ((n) == 0)
 
enum e_md5_errors {
    MD5_SUCCESS, MD5_INTERNAL_ERROR, MD5_INVALID_ARG, MD5_NO_MEM
};
 
/* Valeurs initiales des registres A, B, C et D */
 
#define A0 0x67452301
#define B0 0xefcdab89
#define C0 0x98badcfe
#define D0 0x10325476
 
/* Definition des macros F, G, H et I */
 
#define F(x, y, z) (((x) & (y)) | ((~x) & (z)))
#define G(x, y, z) (((x) & (z)) | ((y) & (~z)))
#define H(x, y, z) ((x) ^ (y) ^ (z))
#define I(x, y, z) ((y) ^ ((x) | (~z)))
 
/* Implementation de l'operateur <<< (rotate left) */
 
#define ROL(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32-(n))))
 
/* Definition des macros FXT, GXT, HXT et IXT et des constantes Snn */
 
#define FXT(a, b, c, d, x, s, t) ((a) = (b) + ROL(((a) + F((b), (c), (d)) + (x) + (t)), (s)))
#define GXT(a, b, c, d, x, s, t) ((a) = (b) + ROL(((a) + G((b), (c), (d)) + (x) + (t)), (s)))
#define HXT(a, b, c, d, x, s, t) ((a) = (b) + ROL(((a) + H((b), (c), (d)) + (x) + (t)), (s)))
#define IXT(a, b, c, d, x, s, t) ((a) = (b) + ROL(((a) + I((b), (c), (d)) + (x) + (t)), (s)))
 
#define S11 7
#define S12 12
#define S13 17
#define S14 22
#define S21 5
#define S22 9
#define S23 14
#define S24 20
#define S31 4
#define S32 11
#define S33 16
#define S34 23
#define S41 6
#define S42 10
#define S43 15
#define S44 21
 
/* Declaration des fonctions */
 
int  md5_init(void);
int  md5(char * sum, const char * m, int bytes);
void md5_format(char * output, const char * sum);
void md5_format_ex(char * output, const char * buf, int bytes);
int  md5_get_err_number(void);
void md5_set_err_number(int n);
 
#endif

Fichier md5.c :

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#include "md5.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
 
static int _md5_errno = MD5_SUCCESS;
static unsigned T[64];
 
static int md5_comput(char * sum, const char * buf, int bytes);
 
int md5_init()
{
    int ret = 0;
    FILE * f = fopen("t.data", "rb");
 
    if (f == NULL)
    {
        ret = -1;
        md5_set_err_number(MD5_INTERNAL_ERROR);
    }
    else
    {
        size_t n = fread(T, sizeof(T[0]), sizeof(T) / sizeof(T[0]), f);
 
        if (n != 64)
        {
            ret = -1;
            md5_set_err_number(MD5_INTERNAL_ERROR);
        }
 
        fclose(f);
    }
 
    return ret;
}
 
int md5(char * sum, const char * m, int bytes) /* Calcule le MD5 d'un message */
{
    int ret = 0;
 
    /* Valider les arguments */
 
    if (sum == NULL || m == NULL || bytes < 0)
    {
        /* Arguments invalides */
 
        ret = -1;
        md5_set_err_number(MD5_INVALID_ARG);
    }
    else
    {
        /* Calculer la memoire necessaire pour la phase initiale */
 
        int N, mod, pad = 0;
        char * M;
 
        N = bytes + 1;
        mod = N % 64;
 
        if (mod != 56)
            pad = (N < 56) ? 56 - mod : 56 + 64 - mod;
 
        M = malloc(bytes + 1 + pad + 8);
 
        if (M == NULL)
        {
            /* Le systeme n'a pas assez de memoire */
 
            ret = -1;
            md5_set_err_number(MD5_NO_MEM);
        }
        else
        {
            /* Normaliser le message */
 
            __int64 n = bytes * 8; /* Longueur du message en bits */
            int N = bytes;
 
            memcpy(M, m, bytes);
 
            M[N] = '\x80'; /* Ajouter "10000000" */
            N++;
 
            if (pad != 0)
            {
                memset(M + N, (unsigned char)0, pad); /* Completer par des "0" */
                N += pad;
            }
 
            memcpy(M + bytes + 1 + pad, &n, sizeof(n)); /* Ajouter "n" */
            N += 8;
 
            /* Calculer le MD5 */
 
            ret = md5_comput(sum, M, N);
 
            free(M);
        }
    }
 
    return ret;
}
 
int md5_comput(char * sum, const char * buf, int bytes) /* Calcule le MD5 d'un message normalise */
{
    int ret = 0;
    const unsigned * M = (const unsigned *)buf;
    int i, N = bytes / 4;
    unsigned r[4] = {A0, B0, C0, D0}; /* Registres A, B, C et D */
 
    for(i = 0; i < N / 16; i++)
    {
        const unsigned * x = (M + (16 * i));
        int j;
        unsigned s[4];
 
        for(j = 0; j < 4; j++)
            s[j] = r[j];
 
        j = 0;
 
        FXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[ 0], S11, T[j]); j++;
        FXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[ 1], S12, T[j]); j++;
        FXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[ 2], S13, T[j]); j++;
        FXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[ 3], S14, T[j]); j++;
        FXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[ 4], S11, T[j]); j++;
        FXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[ 5], S12, T[j]); j++;
        FXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[ 6], S13, T[j]); j++;
        FXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[ 7], S14, T[j]); j++;
        FXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[ 8], S11, T[j]); j++;
        FXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[ 9], S12, T[j]); j++;
        FXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[10], S13, T[j]); j++;
        FXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[11], S14, T[j]); j++;
        FXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[12], S11, T[j]); j++;
        FXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[13], S12, T[j]); j++;
        FXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[14], S13, T[j]); j++;
        FXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[15], S14, T[j]); j++;
 
        GXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[ 1], S21, T[j]); j++;
        GXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[ 6], S22, T[j]); j++;
        GXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[11], S23, T[j]); j++;
        GXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[ 0], S24, T[j]); j++;
        GXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[ 5], S21, T[j]); j++;
        GXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[10], S22, T[j]); j++;
        GXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[15], S23, T[j]); j++;
        GXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[ 4], S24, T[j]); j++;
        GXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[ 9], S21, T[j]); j++;
        GXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[14], S22, T[j]); j++;
        GXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[ 3], S23, T[j]); j++;
        GXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[ 8], S24, T[j]); j++;
        GXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[13], S21, T[j]); j++;
        GXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[ 2], S22, T[j]); j++;
        GXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[ 7], S23, T[j]); j++;
        GXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[12], S24, T[j]); j++;
 
        HXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[ 5], S31, T[j]); j++;
        HXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[ 8], S32, T[j]); j++;
        HXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[11], S33, T[j]); j++;
        HXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[14], S34, T[j]); j++;
        HXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[ 1], S31, T[j]); j++;
        HXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[ 4], S32, T[j]); j++;
        HXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[ 7], S33, T[j]); j++;
        HXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[10], S34, T[j]); j++;
        HXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[13], S31, T[j]); j++;
        HXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[ 0], S32, T[j]); j++;
        HXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[ 3], S33, T[j]); j++;
        HXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[ 6], S34, T[j]); j++;
        HXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[ 9], S31, T[j]); j++;
        HXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[12], S32, T[j]); j++;
        HXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[15], S33, T[j]); j++;
        HXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[ 2], S34, T[j]); j++;
 
        IXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[ 0], S41, T[j]); j++;
        IXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[ 7], S42, T[j]); j++;
        IXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[14], S43, T[j]); j++;
        IXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[ 5], S44, T[j]); j++;
        IXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[12], S41, T[j]); j++;
        IXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[ 3], S42, T[j]); j++;
        IXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[10], S43, T[j]); j++;
        IXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[ 1], S44, T[j]); j++;
        IXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[ 8], S41, T[j]); j++;
        IXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[15], S42, T[j]); j++;
        IXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[ 6], S43, T[j]); j++;
        IXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[13], S44, T[j]); j++;
        IXT(r[0], r[1], r[2], r[3], x[ 4], S41, T[j]); j++;
        IXT(r[3], r[0], r[1], r[2], x[11], S42, T[j]); j++;
        IXT(r[2], r[3], r[0], r[1], x[ 2], S43, T[j]); j++;
        IXT(r[1], r[2], r[3], r[0], x[ 9], S44, T[j]); j++;
 
        for(j = 0; j < 4; j++)
            r[j] += s[j];
    }
 
    memcpy(sum, r, 16);
 
    return ret;
}
 
void md5_format(char * output, const char * sum)
{
    md5_format_ex(output, sum, 16);
}
 
void md5_format_ex(char * output, const char * m, int bytes)
{
    int i;
 
    for(i = 0; i < bytes; i++)
    {
        sprintf(output, "%02x", (unsigned char)m[i]);
        output += 2;
    }
}
 
int md5_get_err_number()
{
    return _md5_errno;
}
 
void md5_set_err_number(int n)
{
    _md5_errno = n;
}

Exemple d'utilisation :

Code :

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#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "md5.h"
 
int main()
{
    printf("MD5 test suite :\n");
 
    if (!MD5_SUCCEEDED(md5_init()))
        fprintf(stderr, "La fonction md5_init a echoue avec le code d'erreur %d\n", md5_get_err_number());
    else
    {
        const char * t[] = {"", "a", "abc", "message digest"};
        char mdsum[16], mdoutput[32 + 1];
        size_t i;
 
        for(i = 0; i < sizeof(t) / sizeof(t[0]); i++)
        {
            printf("md5(\"%s\") = ", t[i]);
 
            if (!MD5_SUCCEEDED(md5(mdsum, t[i], (int)strlen(t[i]))))
                printf("la fonction md5 a echoue avec le code d'erreur %d\n", md5_get_err_number());
            else
            {
                md5_format(mdoutput, mdsum);
                printf("%s\n", mdoutput);
            }
        }
    }
 
    return 0;
}

[Heezalive]

Ce programme fonctionne parfaitement bien c'est exactement ce que je cherchais, le seul regret que je pourrais avoir c'est de ne pas êtres tombé dessus plus tôt.

Merci

[ram-0000]

Pour info, la RFC 1321 fournit un code directement compilable en C et fournit en plus un jeu minimal de tests permettant de tester l'implémentation.

[pfeuh]

Salut,

Nickel! A mon sens il faudrait étendre un petit peu à d'autres langages pour lesquels le MD5 et le stockage se justifient et font l'objet de librairies: Un snippet pour le python, un autre pour le PHP.

A+

Pfeuh

[CGi]

Juste pour info, sous windows on peut le faire avec wincrypt
un petit exemple :

Code :

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#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <wincrypt.h>
int main (void)
{
    size_t i;
    unsigned char md5Hash[16];
    char *st = "Developpez";
    DWORD md5HashLen = 16;
    HCRYPTPROV hCryptProv;
    HCRYPTHASH hHash;
    if(!CryptAcquireContext(&hCryptProv, NULL, NULL, PROV_RSA_FULL, 0)) exit(1);
    if(!CryptCreateHash(hCryptProv, CALG_MD5, 0, 0, &hHash)) exit(1);
    CryptHashData(hHash, (BYTE*)st, strlen(st), 0);
    CryptGetHashParam(hHash, HP_HASHVAL, md5Hash, &md5HashLen, 0);
    if(hHash) CryptDestroyHash(hHash);
    if(hCryptProv) CryptReleaseContext(hCryptProv,0);
 
    for (i = 0; i < sizeof(md5Hash); i++) printf("%X", md5Hash[i]);
    return 0;
}

[fanfouer]

Bonsoir,

Merci pour ce code.

Est-il possible de se passer du fichier t.data?
Pourquoi ne pas stocker les 64 entiers de 32 bits directement en mémoire vive?