doc/rfc1321.txt

   1
   2
   3
   4
   5
   6
   7 Network Working Group                                          R. Rivest
   8 Request for Comments: 1321           MIT Laboratory for Computer Science
   9                                              and RSA Data Security, Inc.
  10                                                               April 1992
  11
  12
  13                      The MD5 Message-Digest Algorithm
  14
  15 Status of this Memo
  16
  17    This memo provides information for the Internet community.  It does
  18    not specify an Internet standard.  Distribution of this memo is
  19    unlimited.
  20
  21 Acknowlegements
  22
  23    We would like to thank Don Coppersmith, Burt Kaliski, Ralph Merkle,
  24    David Chaum, and Noam Nisan for numerous helpful comments and
  25    suggestions.
  26
  27 Table of Contents
  28
  29    1. Executive Summary                                                1
  30    2. Terminology and Notation                                         2
  31    3. MD5 Algorithm Description                                        3
  32    4. Summary                                                          6
  33    5. Differences Between MD4 and MD5                                  6
  34    References                                                          7
  35    APPENDIX A - Reference Implementation                               7
  36    Security Considerations                                            21
  37    Author's Address                                                   21
  38
  39 1. Executive Summary
  40
  41    This document describes the MD5 message-digest algorithm. The
  42    algorithm takes as input a message of arbitrary length and produces
  43    as output a 128-bit "fingerprint" or "message digest" of the input.
  44    It is conjectured that it is computationally infeasible to produce
  45    two messages having the same message digest, or to produce any
  46    message having a given prespecified target message digest. The MD5
  47    algorithm is intended for digital signature applications, where a
  48    large file must be "compressed" in a secure manner before being
  49    encrypted with a private (secret) key under a public-key cryptosystem
  50    such as RSA.
  51
  52
  53
  54
  55
  56
  57
  58 Rivest                                                          [Page 1]
  59 \f
  60 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
  61
  62
  63    The MD5 algorithm is designed to be quite fast on 32-bit machines. In
  64    addition, the MD5 algorithm does not require any large substitution
  65    tables; the algorithm can be coded quite compactly.
  66
  67    The MD5 algorithm is an extension of the MD4 message-digest algorithm
  68    1,2]. MD5 is slightly slower than MD4, but is more "conservative" in
  69    design. MD5 was designed because it was felt that MD4 was perhaps
  70    being adopted for use more quickly than justified by the existing
  71    critical review; because MD4 was designed to be exceptionally fast,
  72    it is "at the edge" in terms of risking successful cryptanalytic
  73    attack. MD5 backs off a bit, giving up a little in speed for a much
  74    greater likelihood of ultimate security. It incorporates some
  75    suggestions made by various reviewers, and contains additional
  76    optimizations. The MD5 algorithm is being placed in the public domain
  77    for review and possible adoption as a standard.
  78
  79    For OSI-based applications, MD5's object identifier is
  80
  81    md5 OBJECT IDENTIFIER ::=
  82      iso(1) member-body(2) US(840) rsadsi(113549) digestAlgorithm(2) 5}
  83
  84    In the X.509 type AlgorithmIdentifier [3], the parameters for MD5
  85    should have type NULL.
  86
  87 2. Terminology and Notation
  88
  89    In this document a "word" is a 32-bit quantity and a "byte" is an
  90    eight-bit quantity. A sequence of bits can be interpreted in a
  91    natural manner as a sequence of bytes, where each consecutive group
  92    of eight bits is interpreted as a byte with the high-order (most
  93    significant) bit of each byte listed first. Similarly, a sequence of
  94    bytes can be interpreted as a sequence of 32-bit words, where each
  95    consecutive group of four bytes is interpreted as a word with the
  96    low-order (least significant) byte given first.
  97
  98    Let x_i denote "x sub i". If the subscript is an expression, we
  99    surround it in braces, as in x_{i+1}. Similarly, we use ^ for
 100    superscripts (exponentiation), so that x^i denotes x to the i-th
 101    power.
 102
 103    Let the symbol "+" denote addition of words (i.e., modulo-2^32
 104    addition). Let X <<< s denote the 32-bit value obtained by circularly
 105    shifting (rotating) X left by s bit positions. Let not(X) denote the
 106    bit-wise complement of X, and let X v Y denote the bit-wise OR of X
 107    and Y. Let X xor Y denote the bit-wise XOR of X and Y, and let XY
 108    denote the bit-wise AND of X and Y.
 109
 110
 111
 112
 113
 114 Rivest                                                          [Page 2]
 115 \f
 116 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 117
 118
 119 3. MD5 Algorithm Description
 120
 121    We begin by supposing that we have a b-bit message as input, and that
 122    we wish to find its message digest. Here b is an arbitrary
 123    nonnegative integer; b may be zero, it need not be a multiple of
 124    eight, and it may be arbitrarily large. We imagine the bits of the
 125    message written down as follows:
 126
 127           m_0 m_1 ... m_{b-1}
 128
 129    The following five steps are performed to compute the message digest
 130    of the message.
 131
 132 3.1 Step 1. Append Padding Bits
 133
 134    The message is "padded" (extended) so that its length (in bits) is
 135    congruent to 448, modulo 512. That is, the message is extended so
 136    that it is just 64 bits shy of being a multiple of 512 bits long.
 137    Padding is always performed, even if the length of the message is
 138    already congruent to 448, modulo 512.
 139
 140    Padding is performed as follows: a single "1" bit is appended to the
 141    message, and then "0" bits are appended so that the length in bits of
 142    the padded message becomes congruent to 448, modulo 512. In all, at
 143    least one bit and at most 512 bits are appended.
 144
 145 3.2 Step 2. Append Length
 146
 147    A 64-bit representation of b (the length of the message before the
 148    padding bits were added) is appended to the result of the previous
 149    step. In the unlikely event that b is greater than 2^64, then only
 150    the low-order 64 bits of b are used. (These bits are appended as two
 151    32-bit words and appended low-order word first in accordance with the
 152    previous conventions.)
 153
 154    At this point the resulting message (after padding with bits and with
 155    b) has a length that is an exact multiple of 512 bits. Equivalently,
 156    this message has a length that is an exact multiple of 16 (32-bit)
 157    words. Let M[0 ... N-1] denote the words of the resulting message,
 158    where N is a multiple of 16.
 159
 160 3.3 Step 3. Initialize MD Buffer
 161
 162    A four-word buffer (A,B,C,D) is used to compute the message digest.
 163    Here each of A, B, C, D is a 32-bit register. These registers are
 164    initialized to the following values in hexadecimal, low-order bytes
 165    first):
 166
 167
 168
 169
 170 Rivest                                                          [Page 3]
 171 \f
 172 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 173
 174
 175           word A: 01 23 45 67
 176           word B: 89 ab cd ef
 177           word C: fe dc ba 98
 178           word D: 76 54 32 10
 179
 180 3.4 Step 4. Process Message in 16-Word Blocks
 181
 182    We first define four auxiliary functions that each take as input
 183    three 32-bit words and produce as output one 32-bit word.
 184
 185           F(X,Y,Z) = XY v not(X) Z
 186           G(X,Y,Z) = XZ v Y not(Z)
 187           H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z
 188           I(X,Y,Z) = Y xor (X v not(Z))
 189
 190    In each bit position F acts as a conditional: if X then Y else Z.
 191    The function F could have been defined using + instead of v since XY
 192    and not(X)Z will never have 1's in the same bit position.) It is
 193    interesting to note that if the bits of X, Y, and Z are independent
 194    and unbiased, the each bit of F(X,Y,Z) will be independent and
 195    unbiased.
 196
 197    The functions G, H, and I are similar to the function F, in that they
 198    act in "bitwise parallel" to produce their output from the bits of X,
 199    Y, and Z, in such a manner that if the corresponding bits of X, Y,
 200    and Z are independent and unbiased, then each bit of G(X,Y,Z),
 201    H(X,Y,Z), and I(X,Y,Z) will be independent and unbiased. Note that
 202    the function H is the bit-wise "xor" or "parity" function of its
 203    inputs.
 204
 205    This step uses a 64-element table T[1 ... 64] constructed from the
 206    sine function. Let T[i] denote the i-th element of the table, which
 207    is equal to the integer part of 4294967296 times abs(sin(i)), where i
 208    is in radians. The elements of the table are given in the appendix.
 209
 210    Do the following:
 211
 212    /* Process each 16-word block. */
 213    For i = 0 to N/16-1 do
 214
 215      /* Copy block i into X. */
 216      For j = 0 to 15 do
 217        Set X[j] to M[i*16+j].
 218      end /* of loop on j */
 219
 220      /* Save A as AA, B as BB, C as CC, and D as DD. */
 221      AA = A
 222      BB = B
 223
 224
 225
 226 Rivest                                                          [Page 4]
 227 \f
 228 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 229
 230
 231      CC = C
 232      DD = D
 233
 234      /* Round 1. */
 235      /* Let [abcd k s i] denote the operation
 236           a = b + ((a + F(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
 237      /* Do the following 16 operations. */
 238      [ABCD  0  7  1]  [DABC  1 12  2]  [CDAB  2 17  3]  [BCDA  3 22  4]
 239      [ABCD  4  7  5]  [DABC  5 12  6]  [CDAB  6 17  7]  [BCDA  7 22  8]
 240      [ABCD  8  7  9]  [DABC  9 12 10]  [CDAB 10 17 11]  [BCDA 11 22 12]
 241      [ABCD 12  7 13]  [DABC 13 12 14]  [CDAB 14 17 15]  [BCDA 15 22 16]
 242
 243      /* Round 2. */
 244      /* Let [abcd k s i] denote the operation
 245           a = b + ((a + G(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
 246      /* Do the following 16 operations. */
 247      [ABCD  1  5 17]  [DABC  6  9 18]  [CDAB 11 14 19]  [BCDA  0 20 20]
 248      [ABCD  5  5 21]  [DABC 10  9 22]  [CDAB 15 14 23]  [BCDA  4 20 24]
 249      [ABCD  9  5 25]  [DABC 14  9 26]  [CDAB  3 14 27]  [BCDA  8 20 28]
 250      [ABCD 13  5 29]  [DABC  2  9 30]  [CDAB  7 14 31]  [BCDA 12 20 32]
 251
 252      /* Round 3. */
 253      /* Let [abcd k s t] denote the operation
 254           a = b + ((a + H(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
 255      /* Do the following 16 operations. */
 256      [ABCD  5  4 33]  [DABC  8 11 34]  [CDAB 11 16 35]  [BCDA 14 23 36]
 257      [ABCD  1  4 37]  [DABC  4 11 38]  [CDAB  7 16 39]  [BCDA 10 23 40]
 258      [ABCD 13  4 41]  [DABC  0 11 42]  [CDAB  3 16 43]  [BCDA  6 23 44]
 259      [ABCD  9  4 45]  [DABC 12 11 46]  [CDAB 15 16 47]  [BCDA  2 23 48]
 260
 261      /* Round 4. */
 262      /* Let [abcd k s t] denote the operation
 263           a = b + ((a + I(b,c,d) + X[k] + T[i]) <<< s). */
 264      /* Do the following 16 operations. */
 265      [ABCD  0  6 49]  [DABC  7 10 50]  [CDAB 14 15 51]  [BCDA  5 21 52]
 266      [ABCD 12  6 53]  [DABC  3 10 54]  [CDAB 10 15 55]  [BCDA  1 21 56]
 267      [ABCD  8  6 57]  [DABC 15 10 58]  [CDAB  6 15 59]  [BCDA 13 21 60]
 268      [ABCD  4  6 61]  [DABC 11 10 62]  [CDAB  2 15 63]  [BCDA  9 21 64]
 269
 270      /* Then perform the following additions. (That is increment each
 271         of the four registers by the value it had before this block
 272         was started.) */
 273      A = A + AA
 274      B = B + BB
 275      C = C + CC
 276      D = D + DD
 277
 278    end /* of loop on i */
 279
 280
 281
 282 Rivest                                                          [Page 5]
 283 \f
 284 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 285
 286
 287 3.5 Step 5. Output
 288
 289    The message digest produced as output is A, B, C, D. That is, we
 290    begin with the low-order byte of A, and end with the high-order byte
 291    of D.
 292
 293    This completes the description of MD5. A reference implementation in
 294    C is given in the appendix.
 295
 296 4. Summary
 297
 298    The MD5 message-digest algorithm is simple to implement, and provides
 299    a "fingerprint" or message digest of a message of arbitrary length.
 300    It is conjectured that the difficulty of coming up with two messages
 301    having the same message digest is on the order of 2^64 operations,
 302    and that the difficulty of coming up with any message having a given
 303    message digest is on the order of 2^128 operations. The MD5 algorithm
 304    has been carefully scrutinized for weaknesses. It is, however, a
 305    relatively new algorithm and further security analysis is of course
 306    justified, as is the case with any new proposal of this sort.
 307
 308 5. Differences Between MD4 and MD5
 309
 310      The following are the differences between MD4 and MD5:
 311
 312        1.   A fourth round has been added.
 313
 314        2.   Each step now has a unique additive constant.
 315
 316        3.   The function g in round 2 was changed from (XY v XZ v YZ) to
 317        (XZ v Y not(Z)) to make g less symmetric.
 318
 319        4.   Each step now adds in the result of the previous step.  This
 320        promotes a faster "avalanche effect".
 321
 322        5.   The order in which input words are accessed in rounds 2 and
 323        3 is changed, to make these patterns less like each other.
 324
 325        6.   The shift amounts in each round have been approximately
 326        optimized, to yield a faster "avalanche effect." The shifts in
 327        different rounds are distinct.
 328
 329
 330
 331
 332
 333
 334
 335
 336
 337
 338 Rivest                                                          [Page 6]
 339 \f
 340 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 341
 342
 343 References
 344
 345    [1] Rivest, R., "The MD4 Message Digest Algorithm", RFC 1320, MIT and
 346        RSA Data Security, Inc., April 1992.
 347
 348    [2] Rivest, R., "The MD4 message digest algorithm", in A.J.  Menezes
 349        and S.A. Vanstone, editors, Advances in Cryptology - CRYPTO '90
 350        Proceedings, pages 303-311, Springer-Verlag, 1991.
 351
 352    [3] CCITT Recommendation X.509 (1988), "The Directory -
 353        Authentication Framework."
 354
 355 APPENDIX A - Reference Implementation
 356
 357    This appendix contains the following files taken from RSAREF: A
 358    Cryptographic Toolkit for Privacy-Enhanced Mail:
 359
 360      global.h -- global header file
 361
 362      md5.h -- header file for MD5
 363
 364      md5c.c -- source code for MD5
 365
 366    For more information on RSAREF, send email to <rsaref@rsa.com>.
 367
 368    The appendix also includes the following file:
 369
 370      mddriver.c -- test driver for MD2, MD4 and MD5
 371
 372    The driver compiles for MD5 by default but can compile for MD2 or MD4
 373    if the symbol MD is defined on the C compiler command line as 2 or 4.
 374
 375    The implementation is portable and should work on many different
 376    plaforms. However, it is not difficult to optimize the implementation
 377    on particular platforms, an exercise left to the reader. For example,
 378    on "little-endian" platforms where the lowest-addressed byte in a 32-
 379    bit word is the least significant and there are no alignment
 380    restrictions, the call to Decode in MD5Transform can be replaced with
 381    a typecast.
 382
 383 A.1 global.h
 384
 385 /* GLOBAL.H - RSAREF types and constants
 386  */
 387
 388 /* PROTOTYPES should be set to one if and only if the compiler supports
 389   function argument prototyping.
 390 The following makes PROTOTYPES default to 0 if it has not already
 391
 392
 393
 394 Rivest                                                          [Page 7]
 395 \f
 396 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 397
 398
 399   been defined with C compiler flags.
 400  */
 401 #ifndef PROTOTYPES
 402 #define PROTOTYPES 0
 403 #endif
 404
 405 /* POINTER defines a generic pointer type */
 406 typedef unsigned char *POINTER;
 407
 408 /* UINT2 defines a two byte word */
 409 typedef unsigned short int UINT2;
 410
 411 /* UINT4 defines a four byte word */
 412 typedef unsigned long int UINT4;
 413
 414 /* PROTO_LIST is defined depending on how PROTOTYPES is defined above.
 415 If using PROTOTYPES, then PROTO_LIST returns the list, otherwise it
 416   returns an empty list.
 417  */
 418 #if PROTOTYPES
 419 #define PROTO_LIST(list) list
 420 #else
 421 #define PROTO_LIST(list) ()
 422 #endif
 423
 424 A.2 md5.h
 425
 426 /* MD5.H - header file for MD5C.C
 427  */
 428
 429 /* Copyright (C) 1991-2, RSA Data Security, Inc. Created 1991. All
 430 rights reserved.
 431
 432 License to copy and use this software is granted provided that it
 433 is identified as the "RSA Data Security, Inc. MD5 Message-Digest
 434 Algorithm" in all material mentioning or referencing this software
 435 or this function.
 436
 437 License is also granted to make and use derivative works provided
 438 that such works are identified as "derived from the RSA Data
 439 Security, Inc. MD5 Message-Digest Algorithm" in all material
 440 mentioning or referencing the derived work.
 441
 442 RSA Data Security, Inc. makes no representations concerning either
 443 the merchantability of this software or the suitability of this
 444 software for any particular purpose. It is provided "as is"
 445 without express or implied warranty of any kind.
 446
 447
 448
 449
 450 Rivest                                                          [Page 8]
 451 \f
 452 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 453
 454
 455 These notices must be retained in any copies of any part of this
 456 documentation and/or software.
 457  */
 458
 459 /* MD5 context. */
 460 typedef struct {
 461   UINT4 state[4];                                   /* state (ABCD) */
 462   UINT4 count[2];        /* number of bits, modulo 2^64 (lsb first) */
 463   unsigned char buffer[64];                         /* input buffer */
 464 } MD5_CTX;
 465
 466 void MD5Init PROTO_LIST ((MD5_CTX *));
 467 void MD5Update PROTO_LIST
 468   ((MD5_CTX *, unsigned char *, unsigned int));
 469 void MD5Final PROTO_LIST ((unsigned char [16], MD5_CTX *));
 470
 471 A.3 md5c.c
 472
 473 /* MD5C.C - RSA Data Security, Inc., MD5 message-digest algorithm
 474  */
 475
 476 /* Copyright (C) 1991-2, RSA Data Security, Inc. Created 1991. All
 477 rights reserved.
 478
 479 License to copy and use this software is granted provided that it
 480 is identified as the "RSA Data Security, Inc. MD5 Message-Digest
 481 Algorithm" in all material mentioning or referencing this software
 482 or this function.
 483
 484 License is also granted to make and use derivative works provided
 485 that such works are identified as "derived from the RSA Data
 486 Security, Inc. MD5 Message-Digest Algorithm" in all material
 487 mentioning or referencing the derived work.
 488
 489 RSA Data Security, Inc. makes no representations concerning either
 490 the merchantability of this software or the suitability of this
 491 software for any particular purpose. It is provided "as is"
 492 without express or implied warranty of any kind.
 493
 494 These notices must be retained in any copies of any part of this
 495 documentation and/or software.
 496  */
 497
 498 #include "global.h"
 499 #include "md5.h"
 500
 501 /* Constants for MD5Transform routine.
 502  */
 503
 504
 505
 506 Rivest                                                          [Page 9]
 507 \f
 508 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 509
 510
 511 #define S11 7
 512 #define S12 12
 513 #define S13 17
 514 #define S14 22
 515 #define S21 5
 516 #define S22 9
 517 #define S23 14
 518 #define S24 20
 519 #define S31 4
 520 #define S32 11
 521 #define S33 16
 522 #define S34 23
 523 #define S41 6
 524 #define S42 10
 525 #define S43 15
 526 #define S44 21
 527
 528 static void MD5Transform PROTO_LIST ((UINT4 [4], unsigned char [64]));
 529 static void Encode PROTO_LIST
 530   ((unsigned char *, UINT4 *, unsigned int));
 531 static void Decode PROTO_LIST
 532   ((UINT4 *, unsigned char *, unsigned int));
 533 static void MD5_memcpy PROTO_LIST ((POINTER, POINTER, unsigned int));
 534 static void MD5_memset PROTO_LIST ((POINTER, int, unsigned int));
 535
 536 static unsigned char PADDING[64] = {
 537   0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 538   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
 539   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
 540 };
 541
 542 /* F, G, H and I are basic MD5 functions.
 543  */
 544 #define F(x, y, z) (((x) & (y)) | ((~x) & (z)))
 545 #define G(x, y, z) (((x) & (z)) | ((y) & (~z)))
 546 #define H(x, y, z) ((x) ^ (y) ^ (z))
 547 #define I(x, y, z) ((y) ^ ((x) | (~z)))
 548
 549 /* ROTATE_LEFT rotates x left n bits.
 550  */
 551 #define ROTATE_LEFT(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32-(n))))
 552
 553 /* FF, GG, HH, and II transformations for rounds 1, 2, 3, and 4.
 554 Rotation is separate from addition to prevent recomputation.
 555  */
 556 #define FF(a, b, c, d, x, s, ac) { \
 557  (a) += F ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
 558  (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
 559
 560
 561
 562 Rivest                                                         [Page 10]
 563 \f
 564 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 565
 566
 567  (a) += (b); \
 568   }
 569 #define GG(a, b, c, d, x, s, ac) { \
 570  (a) += G ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
 571  (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
 572  (a) += (b); \
 573   }
 574 #define HH(a, b, c, d, x, s, ac) { \
 575  (a) += H ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
 576  (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
 577  (a) += (b); \
 578   }
 579 #define II(a, b, c, d, x, s, ac) { \
 580  (a) += I ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)(ac); \
 581  (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \
 582  (a) += (b); \
 583   }
 584
 585 /* MD5 initialization. Begins an MD5 operation, writing a new context.
 586  */
 587 void MD5Init (context)
 588 MD5_CTX *context;                                        /* context */
 589 {
 590   context->count[0] = context->count[1] = 0;
 591   /* Load magic initialization constants.
 592 */
 593   context->state[0] = 0x67452301;
 594   context->state[1] = 0xefcdab89;
 595   context->state[2] = 0x98badcfe;
 596   context->state[3] = 0x10325476;
 597 }
 598
 599 /* MD5 block update operation. Continues an MD5 message-digest
 600   operation, processing another message block, and updating the
 601   context.
 602  */
 603 void MD5Update (context, input, inputLen)
 604 MD5_CTX *context;                                        /* context */
 605 unsigned char *input;                                /* input block */
 606 unsigned int inputLen;                     /* length of input block */
 607 {
 608   unsigned int i, index, partLen;
 609
 610   /* Compute number of bytes mod 64 */
 611   index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3F);
 612
 613   /* Update number of bits */
 614   if ((context->count[0] += ((UINT4)inputLen << 3))
 615
 616
 617
 618 Rivest                                                         [Page 11]
 619 \f
 620 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 621
 622
 623    < ((UINT4)inputLen << 3))
 624  context->count[1]++;
 625   context->count[1] += ((UINT4)inputLen >> 29);
 626
 627   partLen = 64 - index;
 628
 629   /* Transform as many times as possible.
 630 */
 631   if (inputLen >= partLen) {
 632  MD5_memcpy
 633    ((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)input, partLen);
 634  MD5Transform (context->state, context->buffer);
 635
 636  for (i = partLen; i + 63 < inputLen; i += 64)
 637    MD5Transform (context->state, &input[i]);
 638
 639  index = 0;
 640   }
 641   else
 642  i = 0;
 643
 644   /* Buffer remaining input */
 645   MD5_memcpy
 646  ((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)&input[i],
 647   inputLen-i);
 648 }
 649
 650 /* MD5 finalization. Ends an MD5 message-digest operation, writing the
 651   the message digest and zeroizing the context.
 652  */
 653 void MD5Final (digest, context)
 654 unsigned char digest[16];                         /* message digest */
 655 MD5_CTX *context;                                       /* context */
 656 {
 657   unsigned char bits[8];
 658   unsigned int index, padLen;
 659
 660   /* Save number of bits */
 661   Encode (bits, context->count, 8);
 662
 663   /* Pad out to 56 mod 64.
 664 */
 665   index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3f);
 666   padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index);
 667   MD5Update (context, PADDING, padLen);
 668
 669   /* Append length (before padding) */
 670   MD5Update (context, bits, 8);
 671
 672
 673
 674 Rivest                                                         [Page 12]
 675 \f
 676 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 677
 678
 679   /* Store state in digest */
 680   Encode (digest, context->state, 16);
 681
 682   /* Zeroize sensitive information.
 683 */
 684   MD5_memset ((POINTER)context, 0, sizeof (*context));
 685 }
 686
 687 /* MD5 basic transformation. Transforms state based on block.
 688  */
 689 static void MD5Transform (state, block)
 690 UINT4 state[4];
 691 unsigned char block[64];
 692 {
 693   UINT4 a = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16];
 694
 695   Decode (x, block, 64);
 696
 697   /* Round 1 */
 698   FF (a, b, c, d, x[ 0], S11, 0xd76aa478); /* 1 */
 699   FF (d, a, b, c, x[ 1], S12, 0xe8c7b756); /* 2 */
 700   FF (c, d, a, b, x[ 2], S13, 0x242070db); /* 3 */
 701   FF (b, c, d, a, x[ 3], S14, 0xc1bdceee); /* 4 */
 702   FF (a, b, c, d, x[ 4], S11, 0xf57c0faf); /* 5 */
 703   FF (d, a, b, c, x[ 5], S12, 0x4787c62a); /* 6 */
 704   FF (c, d, a, b, x[ 6], S13, 0xa8304613); /* 7 */
 705   FF (b, c, d, a, x[ 7], S14, 0xfd469501); /* 8 */
 706   FF (a, b, c, d, x[ 8], S11, 0x698098d8); /* 9 */
 707   FF (d, a, b, c, x[ 9], S12, 0x8b44f7af); /* 10 */
 708   FF (c, d, a, b, x[10], S13, 0xffff5bb1); /* 11 */
 709   FF (b, c, d, a, x[11], S14, 0x895cd7be); /* 12 */
 710   FF (a, b, c, d, x[12], S11, 0x6b901122); /* 13 */
 711   FF (d, a, b, c, x[13], S12, 0xfd987193); /* 14 */
 712   FF (c, d, a, b, x[14], S13, 0xa679438e); /* 15 */
 713   FF (b, c, d, a, x[15], S14, 0x49b40821); /* 16 */
 714
 715  /* Round 2 */
 716   GG (a, b, c, d, x[ 1], S21, 0xf61e2562); /* 17 */
 717   GG (d, a, b, c, x[ 6], S22, 0xc040b340); /* 18 */
 718   GG (c, d, a, b, x[11], S23, 0x265e5a51); /* 19 */
 719   GG (b, c, d, a, x[ 0], S24, 0xe9b6c7aa); /* 20 */
 720   GG (a, b, c, d, x[ 5], S21, 0xd62f105d); /* 21 */
 721   GG (d, a, b, c, x[10], S22,  0x2441453); /* 22 */
 722   GG (c, d, a, b, x[15], S23, 0xd8a1e681); /* 23 */
 723   GG (b, c, d, a, x[ 4], S24, 0xe7d3fbc8); /* 24 */
 724   GG (a, b, c, d, x[ 9], S21, 0x21e1cde6); /* 25 */
 725   GG (d, a, b, c, x[14], S22, 0xc33707d6); /* 26 */
 726   GG (c, d, a, b, x[ 3], S23, 0xf4d50d87); /* 27 */
 727
 728
 729
 730 Rivest                                                         [Page 13]
 731 \f
 732 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 733
 734
 735   GG (b, c, d, a, x[ 8], S24, 0x455a14ed); /* 28 */
 736   GG (a, b, c, d, x[13], S21, 0xa9e3e905); /* 29 */
 737   GG (d, a, b, c, x[ 2], S22, 0xfcefa3f8); /* 30 */
 738   GG (c, d, a, b, x[ 7], S23, 0x676f02d9); /* 31 */
 739   GG (b, c, d, a, x[12], S24, 0x8d2a4c8a); /* 32 */
 740
 741   /* Round 3 */
 742   HH (a, b, c, d, x[ 5], S31, 0xfffa3942); /* 33 */
 743   HH (d, a, b, c, x[ 8], S32, 0x8771f681); /* 34 */
 744   HH (c, d, a, b, x[11], S33, 0x6d9d6122); /* 35 */
 745   HH (b, c, d, a, x[14], S34, 0xfde5380c); /* 36 */
 746   HH (a, b, c, d, x[ 1], S31, 0xa4beea44); /* 37 */
 747   HH (d, a, b, c, x[ 4], S32, 0x4bdecfa9); /* 38 */
 748   HH (c, d, a, b, x[ 7], S33, 0xf6bb4b60); /* 39 */
 749   HH (b, c, d, a, x[10], S34, 0xbebfbc70); /* 40 */
 750   HH (a, b, c, d, x[13], S31, 0x289b7ec6); /* 41 */
 751   HH (d, a, b, c, x[ 0], S32, 0xeaa127fa); /* 42 */
 752   HH (c, d, a, b, x[ 3], S33, 0xd4ef3085); /* 43 */
 753   HH (b, c, d, a, x[ 6], S34,  0x4881d05); /* 44 */
 754   HH (a, b, c, d, x[ 9], S31, 0xd9d4d039); /* 45 */
 755   HH (d, a, b, c, x[12], S32, 0xe6db99e5); /* 46 */
 756   HH (c, d, a, b, x[15], S33, 0x1fa27cf8); /* 47 */
 757   HH (b, c, d, a, x[ 2], S34, 0xc4ac5665); /* 48 */
 758
 759   /* Round 4 */
 760   II (a, b, c, d, x[ 0], S41, 0xf4292244); /* 49 */
 761   II (d, a, b, c, x[ 7], S42, 0x432aff97); /* 50 */
 762   II (c, d, a, b, x[14], S43, 0xab9423a7); /* 51 */
 763   II (b, c, d, a, x[ 5], S44, 0xfc93a039); /* 52 */
 764   II (a, b, c, d, x[12], S41, 0x655b59c3); /* 53 */
 765   II (d, a, b, c, x[ 3], S42, 0x8f0ccc92); /* 54 */
 766   II (c, d, a, b, x[10], S43, 0xffeff47d); /* 55 */
 767   II (b, c, d, a, x[ 1], S44, 0x85845dd1); /* 56 */
 768   II (a, b, c, d, x[ 8], S41, 0x6fa87e4f); /* 57 */
 769   II (d, a, b, c, x[15], S42, 0xfe2ce6e0); /* 58 */
 770   II (c, d, a, b, x[ 6], S43, 0xa3014314); /* 59 */
 771   II (b, c, d, a, x[13], S44, 0x4e0811a1); /* 60 */
 772   II (a, b, c, d, x[ 4], S41, 0xf7537e82); /* 61 */
 773   II (d, a, b, c, x[11], S42, 0xbd3af235); /* 62 */
 774   II (c, d, a, b, x[ 2], S43, 0x2ad7d2bb); /* 63 */
 775   II (b, c, d, a, x[ 9], S44, 0xeb86d391); /* 64 */
 776
 777   state[0] += a;
 778   state[1] += b;
 779   state[2] += c;
 780   state[3] += d;
 781
 782   /* Zeroize sensitive information.
 783
 784
 785
 786 Rivest                                                         [Page 14]
 787 \f
 788 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 789
 790
 791 */
 792   MD5_memset ((POINTER)x, 0, sizeof (x));
 793 }
 794
 795 /* Encodes input (UINT4) into output (unsigned char). Assumes len is
 796   a multiple of 4.
 797  */
 798 static void Encode (output, input, len)
 799 unsigned char *output;
 800 UINT4 *input;
 801 unsigned int len;
 802 {
 803   unsigned int i, j;
 804
 805   for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) {
 806  output[j] = (unsigned char)(input[i] & 0xff);
 807  output[j+1] = (unsigned char)((input[i] >> 8) & 0xff);
 808  output[j+2] = (unsigned char)((input[i] >> 16) & 0xff);
 809  output[j+3] = (unsigned char)((input[i] >> 24) & 0xff);
 810   }
 811 }
 812
 813 /* Decodes input (unsigned char) into output (UINT4). Assumes len is
 814   a multiple of 4.
 815  */
 816 static void Decode (output, input, len)
 817 UINT4 *output;
 818 unsigned char *input;
 819 unsigned int len;
 820 {
 821   unsigned int i, j;
 822
 823   for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4)
 824  output[i] = ((UINT4)input[j]) | (((UINT4)input[j+1]) << 8) |
 825    (((UINT4)input[j+2]) << 16) | (((UINT4)input[j+3]) << 24);
 826 }
 827
 828 /* Note: Replace "for loop" with standard memcpy if possible.
 829  */
 830
 831 static void MD5_memcpy (output, input, len)
 832 POINTER output;
 833 POINTER input;
 834 unsigned int len;
 835 {
 836   unsigned int i;
 837
 838   for (i = 0; i < len; i++)
 839
 840
 841
 842 Rivest                                                         [Page 15]
 843 \f
 844 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 845
 846
 847  output[i] = input[i];
 848 }
 849
 850 /* Note: Replace "for loop" with standard memset if possible.
 851  */
 852 static void MD5_memset (output, value, len)
 853 POINTER output;
 854 int value;
 855 unsigned int len;
 856 {
 857   unsigned int i;
 858
 859   for (i = 0; i < len; i++)
 860  ((char *)output)[i] = (char)value;
 861 }
 862
 863 A.4 mddriver.c
 864
 865 /* MDDRIVER.C - test driver for MD2, MD4 and MD5
 866  */
 867
 868 /* Copyright (C) 1990-2, RSA Data Security, Inc. Created 1990. All
 869 rights reserved.
 870
 871 RSA Data Security, Inc. makes no representations concerning either
 872 the merchantability of this software or the suitability of this
 873 software for any particular purpose. It is provided "as is"
 874 without express or implied warranty of any kind.
 875
 876 These notices must be retained in any copies of any part of this
 877 documentation and/or software.
 878  */
 879
 880 /* The following makes MD default to MD5 if it has not already been
 881   defined with C compiler flags.
 882  */
 883 #ifndef MD
 884 #define MD MD5
 885 #endif
 886
 887 #include <stdio.h>
 888 #include <time.h>
 889 #include <string.h>
 890 #include "global.h"
 891 #if MD == 2
 892 #include "md2.h"
 893 #endif
 894 #if MD == 4
 895
 896
 897
 898 Rivest                                                         [Page 16]
 899 \f
 900 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 901
 902
 903 #include "md4.h"
 904 #endif
 905 #if MD == 5
 906 #include "md5.h"
 907 #endif
 908
 909 /* Length of test block, number of test blocks.
 910  */
 911 #define TEST_BLOCK_LEN 1000
 912 #define TEST_BLOCK_COUNT 1000
 913
 914 static void MDString PROTO_LIST ((char *));
 915 static void MDTimeTrial PROTO_LIST ((void));
 916 static void MDTestSuite PROTO_LIST ((void));
 917 static void MDFile PROTO_LIST ((char *));
 918 static void MDFilter PROTO_LIST ((void));
 919 static void MDPrint PROTO_LIST ((unsigned char [16]));
 920
 921 #if MD == 2
 922 #define MD_CTX MD2_CTX
 923 #define MDInit MD2Init
 924 #define MDUpdate MD2Update
 925 #define MDFinal MD2Final
 926 #endif
 927 #if MD == 4
 928 #define MD_CTX MD4_CTX
 929 #define MDInit MD4Init
 930 #define MDUpdate MD4Update
 931 #define MDFinal MD4Final
 932 #endif
 933 #if MD == 5
 934 #define MD_CTX MD5_CTX
 935 #define MDInit MD5Init
 936 #define MDUpdate MD5Update
 937 #define MDFinal MD5Final
 938 #endif
 939
 940 /* Main driver.
 941
 942 Arguments (may be any combination):
 943   -sstring - digests string
 944   -t       - runs time trial
 945   -x       - runs test script
 946   filename - digests file
 947   (none)   - digests standard input
 948  */
 949 int main (argc, argv)
 950 int argc;
 951
 952
 953
 954 Rivest                                                         [Page 17]
 955 \f
 956 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
 957
 958
 959 char *argv[];
 960 {
 961   int i;
 962
 963   if (argc > 1)
 964  for (i = 1; i < argc; i++)
 965    if (argv[i][0] == '-' && argv[i][1] == 's')
 966      MDString (argv[i] + 2);
 967    else if (strcmp (argv[i], "-t") == 0)
 968      MDTimeTrial ();
 969    else if (strcmp (argv[i], "-x") == 0)
 970      MDTestSuite ();
 971    else
 972      MDFile (argv[i]);
 973   else
 974  MDFilter ();
 975
 976   return (0);
 977 }
 978
 979 /* Digests a string and prints the result.
 980  */
 981 static void MDString (string)
 982 char *string;
 983 {
 984   MD_CTX context;
 985   unsigned char digest[16];
 986   unsigned int len = strlen (string);
 987
 988   MDInit (&context);
 989   MDUpdate (&context, string, len);
 990   MDFinal (digest, &context);
 991
 992   printf ("MD%d (\"%s\") = ", MD, string);
 993   MDPrint (digest);
 994   printf ("\n");
 995 }
 996
 997 /* Measures the time to digest TEST_BLOCK_COUNT TEST_BLOCK_LEN-byte
 998   blocks.
 999  */
1000 static void MDTimeTrial ()
1001 {
1002   MD_CTX context;
1003   time_t endTime, startTime;
1004   unsigned char block[TEST_BLOCK_LEN], digest[16];
1005   unsigned int i;
1006
1007
1008
1009
1010 Rivest                                                         [Page 18]
1011 \f
1012 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
1013
1014
1015   printf
1016  ("MD%d time trial. Digesting %d %d-byte blocks ...", MD,
1017   TEST_BLOCK_LEN, TEST_BLOCK_COUNT);
1018
1019   /* Initialize block */
1020   for (i = 0; i < TEST_BLOCK_LEN; i++)
1021  block[i] = (unsigned char)(i & 0xff);
1022
1023   /* Start timer */
1024   time (&startTime);
1025
1026   /* Digest blocks */
1027   MDInit (&context);
1028   for (i = 0; i < TEST_BLOCK_COUNT; i++)
1029  MDUpdate (&context, block, TEST_BLOCK_LEN);
1030   MDFinal (digest, &context);
1031
1032   /* Stop timer */
1033   time (&endTime);
1034
1035   printf (" done\n");
1036   printf ("Digest = ");
1037   MDPrint (digest);
1038   printf ("\nTime = %ld seconds\n", (long)(endTime-startTime));
1039   printf
1040  ("Speed = %ld bytes/second\n",
1041   (long)TEST_BLOCK_LEN * (long)TEST_BLOCK_COUNT/(endTime-startTime));
1042 }
1043
1044 /* Digests a reference suite of strings and prints the results.
1045  */
1046 static void MDTestSuite ()
1047 {
1048   printf ("MD%d test suite:\n", MD);
1049
1050   MDString ("");
1051   MDString ("a");
1052   MDString ("abc");
1053   MDString ("message digest");
1054   MDString ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
1055   MDString
1056  ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789");
1057   MDString
1058  ("1234567890123456789012345678901234567890\
1059 1234567890123456789012345678901234567890");
1060 }
1061
1062 /* Digests a file and prints the result.
1063
1064
1065
1066 Rivest                                                         [Page 19]
1067 \f
1068 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
1069
1070
1071  */
1072 static void MDFile (filename)
1073 char *filename;
1074 {
1075   FILE *file;
1076   MD_CTX context;
1077   int len;
1078   unsigned char buffer[1024], digest[16];
1079
1080   if ((file = fopen (filename, "rb")) == NULL)
1081  printf ("%s can't be opened\n", filename);
1082
1083   else {
1084  MDInit (&context);
1085  while (len = fread (buffer, 1, 1024, file))
1086    MDUpdate (&context, buffer, len);
1087  MDFinal (digest, &context);
1088
1089  fclose (file);
1090
1091  printf ("MD%d (%s) = ", MD, filename);
1092  MDPrint (digest);
1093  printf ("\n");
1094   }
1095 }
1096
1097 /* Digests the standard input and prints the result.
1098  */
1099 static void MDFilter ()
1100 {
1101   MD_CTX context;
1102   int len;
1103   unsigned char buffer[16], digest[16];
1104
1105   MDInit (&context);
1106   while (len = fread (buffer, 1, 16, stdin))
1107  MDUpdate (&context, buffer, len);
1108   MDFinal (digest, &context);
1109
1110   MDPrint (digest);
1111   printf ("\n");
1112 }
1113
1114 /* Prints a message digest in hexadecimal.
1115  */
1116 static void MDPrint (digest)
1117 unsigned char digest[16];
1118 {
1119
1120
1121
1122 Rivest                                                         [Page 20]
1123 \f
1124 RFC 1321              MD5 Message-Digest Algorithm            April 1992
1125
1126
1127   unsigned int i;
1128
1129   for (i = 0; i < 16; i++)
1130  printf ("%02x", digest[i]);
1131 }
1132
1133 A.5 Test suite
1134
1135    The MD5 test suite (driver option "-x") should print the following
1136    results:
1137
1138 MD5 test suite:
1139 MD5 ("") = d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
1140 MD5 ("a") = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661
1141 MD5 ("abc") = 900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72
1142 MD5 ("message digest") = f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0
1143 MD5 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b
1144 MD5 ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789") =
1145 d174ab98d277d9f5a5611c2c9f419d9f
1146 MD5 ("123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456
1147 78901234567890") = 57edf4a22be3c955ac49da2e2107b67a
1148
1149 Security Considerations
1150
1151    The level of security discussed in this memo is considered to be
1152    sufficient for implementing very high security hybrid digital-
1153    signature schemes based on MD5 and a public-key cryptosystem.
1154
1155 Author's Address
1156
1157    Ronald L. Rivest
1158    Massachusetts Institute of Technology
1159    Laboratory for Computer Science
1160    NE43-324
1161    545 Technology Square
1162    Cambridge, MA  02139-1986
1163
1164    Phone: (617) 253-5880
1165    EMail: rivest@theory.lcs.mit.edu
1166
1167
1168
1169
1170
1171
1172
1173
1174
1175
1176
1177
1178 Rivest                                                         [Page 21]
1179 \f