Kod powstał na potrzeby pewnego konkursu CTF, gdzie musiałem napisać lekko zmodyfikowaną wersję algorytmu MD5. Po usunięciu zmian wymaganych przez zadanie pozostał poniższy kod.
Uwagi odnośnie do kodu
W kodzie nie ma ani jednego MACRO. Dzięki constexpr obecnym w nowszych wydaniach c++ możemy uzyskać identyczną szybkość jak przy użyciu MACRO, bez potrzeby korzystania z tak mało wygodnych i nieeleganckich rozwiązań typu pre-procesor.
Kod
#pragma once
#include <cstdint>
class md5_computer {
private:
void process_block ( ) noexcept;
struct {
uint32_t state[4];
uint8_t buffer[64];
} ctx;
public:
const uint8_t* hash_it(const char* data, uint32_t len ) noexcept;
};#include "md5_computer.h"
#include "md5_functions.h"
#include <cstring>
const uint8_t* md5_computer::hash_it( const char* data, uint32_t len ) noexcept
{
constexpr uint32_t INIT_STATE[] = {0x67452301, 0xefcdab89, 0x98badcfe, 0x10325476};
memcpy( ctx.state, INIT_STATE, sizeof(ctx.state) );
uint64_t bit_count = len << 3;
int i = 0;
while( len >= 64 ){
memcpy( &ctx.buffer[0], data + 64 * i, 64 );
process_block( );
len -= 64;
i++;
}
memcpy( &ctx.buffer[0], data + 64 * i, len );
ctx.buffer[len] = 0x80;
if( len >= 56 ) {
memset(&ctx.buffer[len+1], 0x0, 63 - len);
process_block( );
memset(ctx.buffer, 0x0 , 56 );
}
else {
memset(&ctx.buffer[len+1], 0x0, 55 - len);
}
memcpy(&ctx.buffer[56], &bit_count, sizeof(bit_count));
process_block( );
return (const uint8_t*)&ctx.state;
}Funkcja md5_computer::process_block( )
void md5_computer::process_block( ) noexcept
{
uint32_t T[4];
memcpy(T, ctx.state, 16);
const uint32_t* x = ( const uint32_t* )ctx.buffer;
constexpr static uint32_t S1[] = { 7 , 12 , 17, 22 };
FF (T[0], T[1], T[2], T[3], x[ 0], S1[0], 0xd76aa478);
FF (T[3], T[0], T[1], T[2], x[ 1], S1[1], 0xe8c7b756);
FF (T[2], T[3], T[0], T[1], x[ 2], S1[2], 0x242070db);
FF (T[1], T[2], T[3], T[0], x[ 3], S1[3], 0xc1bdceee);
FF (T[0], T[1], T[2], T[3], x[ 4], S1[0], 0xf57c0faf);
FF (T[3], T[0], T[1], T[2], x[ 5], S1[1], 0x4787c62a);
FF (T[2], T[3], T[0], T[1], x[ 6], S1[2], 0xa8304613);
FF (T[1], T[2], T[3], T[0], x[ 7], S1[3], 0xfd469501);
FF (T[0], T[1], T[2], T[3], x[ 8], S1[0], 0x698098d8);
FF (T[3], T[0], T[1], T[2], x[ 9], S1[1], 0x8b44f7af);
FF (T[2], T[3], T[0], T[1], x[10], S1[2], 0xffff5bb1);
FF (T[1], T[2], T[3], T[0], x[11], S1[3], 0x895cd7be);
FF (T[0], T[1], T[2], T[3], x[12], S1[0], 0x6b901122);
FF (T[3], T[0], T[1], T[2], x[13], S1[1], 0xfd987193);
FF (T[2], T[3], T[0], T[1], x[14], S1[2], 0xa679438e);
FF (T[1], T[2], T[3], T[0], x[15], S1[3], 0x49b40821);
constexpr static uint32_t S2[] = { 5 , 9 , 14, 20 };
GG (T[0], T[1], T[2], T[3], x[ 1], S2[0], 0xf61e2562);
GG (T[3], T[0], T[1], T[2], x[ 6], S2[1], 0xc040b340);
GG (T[2], T[3], T[0], T[1], x[11], S2[2], 0x265e5a51);
GG (T[1], T[2], T[3], T[0], x[ 0], S2[3], 0xe9b6c7aa);
GG (T[0], T[1], T[2], T[3], x[ 5], S2[0], 0xd62f105d);
GG (T[3], T[0], T[1], T[2], x[10], S2[1], 0x2441453);
GG (T[2], T[3], T[0], T[1], x[15], S2[2], 0xd8a1e681);
GG (T[1], T[2], T[3], T[0], x[ 4], S2[3], 0xe7d3fbc8);
GG (T[0], T[1], T[2], T[3], x[ 9], S2[0], 0x21e1cde6);
GG (T[3], T[0], T[1], T[2], x[14], S2[1], 0xc33707d6);
GG (T[2], T[3], T[0], T[1], x[ 3], S2[2], 0xf4d50d87);
GG (T[1], T[2], T[3], T[0], x[ 8], S2[3], 0x455a14ed);
GG (T[0], T[1], T[2], T[3], x[13], S2[0], 0xa9e3e905);
GG (T[3], T[0], T[1], T[2], x[ 2], S2[1], 0xfcefa3f8);
GG (T[2], T[3], T[0], T[1], x[ 7], S2[2], 0x676f02d9);
GG (T[1], T[2], T[3], T[0], x[12], S2[3], 0x8d2a4c8a);
constexpr static uint32_t S3[] = { 4 , 11 , 16, 23 };
HH (T[0], T[1], T[2], T[3], x[ 5], S3[0], 0xfffa3942);
HH (T[3], T[0], T[1], T[2], x[ 8], S3[1], 0x8771f681);
HH (T[2], T[3], T[0], T[1], x[11], S3[2], 0x6d9d6122);
HH (T[1], T[2], T[3], T[0], x[14], S3[3], 0xfde5380c);
HH (T[0], T[1], T[2], T[3], x[ 1], S3[0], 0xa4beea44);
HH (T[3], T[0], T[1], T[2], x[ 4], S3[1], 0x4bdecfa9);
HH (T[2], T[3], T[0], T[1], x[ 7], S3[2], 0xf6bb4b60);
HH (T[1], T[2], T[3], T[0], x[10], S3[3], 0xbebfbc70);
HH (T[0], T[1], T[2], T[3], x[13], S3[0], 0x289b7ec6);
HH (T[3], T[0], T[1], T[2], x[ 0], S3[1], 0xeaa127fa);
HH (T[2], T[3], T[0], T[1], x[ 3], S3[2], 0xd4ef3085);
HH (T[1], T[2], T[3], T[0], x[ 6], S3[3], 0x4881d05);
HH (T[0], T[1], T[2], T[3], x[ 9], S3[0], 0xd9d4d039);
HH (T[3], T[0], T[1], T[2], x[12], S3[1], 0xe6db99e5);
HH (T[2], T[3], T[0], T[1], x[15], S3[2], 0x1fa27cf8);
HH (T[1], T[2], T[3], T[0], x[ 2], S3[3], 0xc4ac5665);
constexpr static uint32_t S4[] = { 6 , 10 , 15, 21 };
II (T[0], T[1], T[2], T[3], x[ 0], S4[0], 0xf4292244);
II (T[3], T[0], T[1], T[2], x[ 7], S4[1], 0x432aff97);
II (T[2], T[3], T[0], T[1], x[14], S4[2], 0xab9423a7);
II (T[1], T[2], T[3], T[0], x[ 5], S4[3], 0xfc93a039);
II (T[0], T[1], T[2], T[3], x[12], S4[0], 0x655b59c3);
II (T[3], T[0], T[1], T[2], x[ 3], S4[1], 0x8f0ccc92);
II (T[2], T[3], T[0], T[1], x[10], S4[2], 0xffeff47d);
II (T[1], T[2], T[3], T[0], x[ 1], S4[3], 0x85845dd1);
II (T[0], T[1], T[2], T[3], x[ 8], S4[0], 0x6fa87e4f);
II (T[3], T[0], T[1], T[2], x[15], S4[1], 0xfe2ce6e0);
II (T[2], T[3], T[0], T[1], x[ 6], S4[2], 0xa3014314);
II (T[1], T[2], T[3], T[0], x[13], S4[3], 0x4e0811a1);
II (T[0], T[1], T[2], T[3], x[ 4], S4[0], 0xf7537e82);
II (T[3], T[0], T[1], T[2], x[11], S4[1], 0xbd3af235);
II (T[2], T[3], T[0], T[1], x[ 2], S4[2], 0x2ad7d2bb);
II (T[1], T[2], T[3], T[0], x[ 9], S4[3], 0xeb86d391);
for( int i=0; i < 4; ++i )
ctx.state[i] += T[i];
}Funkcje składowe algorytmu MD5
#pragma once
template<typename T>
static inline constexpr T ROTATE_LEFT( const T x, const uint32_t n ) noexcept {
return (x << n) | (x >> (32-n));
}
//=================================================s
template<typename T>
static inline constexpr T F( const T x, const T y, const T z ) noexcept {
return (x & y) | (~x & z);
}
template<typename T>
inline constexpr void FF( T& a, const T b, const T c, const T d, const T x, const uint32_t s, const uint32_t ac ) noexcept {
a += F(b, c, d) + x + ac;
a = ROTATE_LEFT (a, s) + b;
}
//=================================================
template<typename T>
static inline constexpr T G( const T x, const T y, const T z ) noexcept {
return (x & z) | (y & ~z);
}
template<typename T>
inline constexpr void GG( T& a, const T b, const T c, const T d, const T x, const uint32_t s, const uint32_t ac ) noexcept {
a += G (b, c, d) + x + ac;
a = ROTATE_LEFT (a, s) + b;
}
//=================================================
template<typename T>
static inline constexpr T H( const T x, const T y, const T z ) noexcept {
return x ^ y ^ z;
}
template<typename T>
inline constexpr void HH( T& a, const T b, const T c, const T d, const T x, const uint32_t s, const uint32_t ac ) noexcept {
a += H(b, c, d) + x + ac;
a = ROTATE_LEFT(a, s) + b;
}
//=================================================
template<typename T>
static constexpr T I( const T x, const T y, const T z ) noexcept {
return y ^ (x | ~z);
}
template<typename T>
inline constexpr void II( T& a, const T b, const T c, const T d, const T x, const uint32_t s, const uint32_t ac ) noexcept {
a += I (b, c, d) + x + ac;
a = ROTATE_LEFT (a, s) + b;
}Info
Ten kod był pisany w konkretnym celu i zawiera pewne ograniczenie. W celu policzenia hash, musimy wczytać do bufora cały blok danych do hashowania, nie ma możliwości podzielenia tego bloku na części.