Load cups into easysw/current.
[thirdparty/cups.git] / standards / 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