MD5

**MD5** (ingliskeelsest nimest **Message Digest 5**) on levinud räsifunktsioon, mille väljundiks on 128-bitine kontrollsumma (ingl. *checksum*). MD5 kasutusala krüptograafias on lai, enamasti kasutatakse seda andmete tervikluse kontrolliks.

Software Engineering Institute peab MD5-d "krüptograafiliselt murtuks ja edasiseks kasutuseks ebasobivaks". Tähelepanuväärne näide MD5 nõrgast turvalisusest on 2012. aastal levinud pahavara Flame.

## Ajalugu
MD5 lõi 1991. aastal Ronald Rivest, et asendada varasem räsifunktsioon MD4.

1996. aastal leiti viga MD5 disainis. Kuigi tol ajal ei peetud seda saatuslikuks, soovitasid krüptograafid teiste räsifunktsioonide kasutamist, näiteks SHA-1, milles hiljem avastati samuti vigu.

2004. aastal näidati, et MD5 ei ole kollisioonikindel, mis tõttu see ei sobi SSL sertifikaatide ega digiallkirjade loomiseks. Samal aastal leiti MD5s veelgi suuremaid vigu, mis seadis algoritmi turvalisuse küsimärgi alla, kui professor Wangi töörühm kirjeldas, kuidas luua failipaar, millel on sama MD5 kontrollsumma.

## Kasutusalad
MD5 on juba pikemat aega olnud laialt kasutusel tarkvaramaailmas failide tervikluse kontrollimiseks, sest failide transpordil võib osa failist kaduma minna.

## Algoritm

Sõnum jagatakse 512-bitisteks tükkideks, millele lisatakse lõppu üksik "1" bitt ning seejärel lisatakse "0" bitte, kuni sõnumi pikkus bittides on 64 bitti vähem kui 512 kordne arv. Ülejäänud 64 bitti täidetakse bitijadaga, mis vastab originaalse sisendi pikkusele baitides.

MD5 põhialgoritm opereerib neljal 32-bitisel registril, mida tähistatakse tähtedega A, B, C, D ning millel on kindlad algväärtused. Seejärel kasutatakse igat 512-bitist sõnumi osa, et modifitseerida registrite väärtusi. Ühe sõnumi osa töötlemine jaotakakse ära neljaks sarnaseks etapiks, kus iga etapp koosneb kuueteistkümnest operatsioonist. Igal etapil kasutatakse natuke erinevat funktsiooni operatsioonides. Need funktsioonid on järgnevad:
:\begin{align}
F(B,C,D) &= (B\wedge{C}) \vee (\neg{B} \wedge{D}) \\
G(B,C,D) &= (B\wedge{D}) \vee (C \wedge \neg{D}) \\
H(B,C,D) &= B \oplus C \oplus D \\
I(B,C,D) &= C \oplus (B \vee \neg{D})
\end{align}


\oplus – Välistav disjunktsioon (XOR)

\wedge – Konjunktsioon (AND)

\vee – Disjunktsioon (OR)

\neg – Eitus (NOT)

Järgnev pseudokood näitab üht viisi, kuidas implementeerida MD5 algoritm.

 //*Kõik muutujad on 32-bitised*
 **var** *int*[64] s, K
 
 //*s kirjeldab iga etapi jaoks vajalikke bitijada nihete suurusi*
 s[ 0..15] := { 7, 12, 17, 22,  7, 12, 17, 22,  7, 12, 17, 22,  7, 12, 17, 22 }
 s[16..31] := { 5,  9, 14, 20,  5,  9, 14, 20,  5,  9, 14, 20,  5,  9, 14, 20 }
 s[32..47] := { 4, 11, 16, 23,  4, 11, 16, 23,  4, 11, 16, 23,  4, 11, 16, 23 }
 s[48..63] := { 6, 10, 15, 21,  6, 10, 15, 21,  6, 10, 15, 21,  6, 10, 15, 21 }
 
 //*Konstantide massiiv on defineeritud järgnevate funktsioonide kombinatsioonina:*
 **for** i **from** 0 **to** 63
     K[i] := floor(232 × abs(sin(i + 1)))
 **end for**
 //*(Võib ka kasutada juba väljaarvutatud väärtusi):*
 K[ 0.. 3] := { 0xd76aa478, 0xe8c7b756, 0x242070db, 0xc1bdceee }
 K[ 4.. 7] := { 0xf57c0faf, 0x4787c62a, 0xa8304613, 0xfd469501 }
 K[ 8..11] := { 0x698098d8, 0x8b44f7af, 0xffff5bb1, 0x895cd7be }
 K[12..15] := { 0x6b901122, 0xfd987193, 0xa679438e, 0x49b40821 }
 K[16..19] := { 0xf61e2562, 0xc040b340, 0x265e5a51, 0xe9b6c7aa }
 K[20..23] := { 0xd62f105d, 0x02441453, 0xd8a1e681, 0xe7d3fbc8 }
 K[24..27] := { 0x21e1cde6, 0xc33707d6, 0xf4d50d87, 0x455a14ed }
 K[28..31] := { 0xa9e3e905, 0xfcefa3f8, 0x676f02d9, 0x8d2a4c8a }
 K[32..35] := { 0xfffa3942, 0x8771f681, 0x6d9d6122, 0xfde5380c }
 K[36..39] := { 0xa4beea44, 0x4bdecfa9, 0xf6bb4b60, 0xbebfbc70 }
 K[40..43] := { 0x289b7ec6, 0xeaa127fa, 0xd4ef3085, 0x04881d05 }
 K[44..47] := { 0xd9d4d039, 0xe6db99e5, 0x1fa27cf8, 0xc4ac5665 }
 K[48..51] := { 0xf4292244, 0x432aff97, 0xab9423a7, 0xfc93a039 }
 K[52..55] := { 0x655b59c3, 0x8f0ccc92, 0xffeff47d, 0x85845dd1 }
 K[56..59] := { 0x6fa87e4f, 0xfe2ce6e0, 0xa3014314, 0x4e0811a1 }
 K[60..63] := { 0xf7537e82, 0xbd3af235, 0x2ad7d2bb, 0xeb86d391 }
 
 //*Registrite algväärtused*
 **var** *int* a0 := 0x67452301   //A
 **var** *int* b0 := 0xefcdab89   //B
 **var** *int* c0 := 0x98badcfe   //C
 **var** *int* d0 := 0x10325476   //D
 
 //*Lisatakse üksik "1" bitt*
 **append** "1" bit **to** message
 
 //*Lisatakse lõppu "0" bitid*
 **append** "0" bit **until** message length in bits ≡ 448 (mod 512)
 **append** original length in bits **mod** (2 **pow** 64) **to** message
 
 //*Töötle sõnumit 512-bitiste "tükkidena":*
 **for each** *512-bit* chunk **of** message
     break chunk into sixteen 32-bit words M[j], 0 ≤ j ≤ 15
 //*Räsi algväärtus selle "tüki" jaoks:*
     **var** *int* A := a0
     **var** *int* B := b0
     **var** *int* C := c0
     **var** *int* D := d0
 //*Põhitsükkel:*
     **for** i **from** 0 **to** 63
         **if** 0 ≤ i ≤ 15 **then**
             F := (B **and** C) **or** ((**not** B) **and** D)
             g := i
         **else if** 16 ≤ i ≤ 31
             F := (D **and** B) **or** ((**not** D) **and** C)
             g := (5×i + 1) **mod** 16
         **else if** 32 ≤ i ≤ 47
             F := B **xor** C **xor** D
             g := (3×i + 5) **mod** 16
         **else if** 48 ≤ i ≤ 63
             F := C **xor** (B **or** (**not** D))
             g := (7×i) **mod** 16
         dTemp := D
         D := C
         C := B
         B := B + **leftrotate**((A + F + K[i] + M[g]), s[i])
         A := dTemp
     **end for**
 //*Liida selle "tüki" räsi lõpptulemusele:*
     a0 := a0 + A
     b0 := b0 + B
     c0 := c0 + C
     d0 := d0 + D
 **end for**
 
 **var** *char* digest[16] := a0 **append** b0 **append** c0 **append** d0 //*(Väljund on little-endian)*
 
 //*Rotatsiooni funktsiooni definitsioon*
 **leftrotate** (x, c)
     **return** (x > (32-c));

## Näited
MD5 räsi pikkus on olenemata sisendi suurusest 128 bitti. Tavaliselt kujutatakse MD5 räsisid 32 kuueteistkümnendsüsteemi numbriga. Järgnevad sisendid on ASCII kujul:

 MD5("Kui Arno isaga koolimajja jõudis, olid tunnid juba alanud") =
 26aada48a686c4cb16e294ecd4fdaf6c

Isegi väike muudatus muudab räsi täielikult.

 MD5("Kui Arno isaga koolimajja jõudis, olid tunnid juba alanud.") =
 74b9efe7c90c35e08e84e6c9eca590a9

Ka tühja sisendi jaoks on olemas räsi.

 MD5("") = 
 d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e

## Viited