Message-Digest Algorithmus

Was ist ein Message-Digest Algorithmus?

Ein Message-Digest Algorithmus ist ein kryptografischer Algorithmus, der eine Nachricht mit beliebiger L├Ąnge als Eingabe akzeptiert und als Ausgabe einen Message-Digest mit einer festen L├Ąnge erzeugt. Der Message-Digest wird auch als “Hash”, “Hash-Wert” oder “Fingerprint” der Eingabe bezeichnet. Benannte Message-Digest Algorithm sind MD5 und MD6. Das “MD” steht f├╝r Message-Digest.

Anwendung des Message-Digest Algorithmus

Der MD5-Hash-Algorithmus ist eine unidirektionale kryptografische Funktion, deren Message-Digest zur Authentifizierung einer Nachricht verwendet wird. Die MD5-Hash-Funktion wurde urspr├╝nglich als kryptografischer Hash-Algorithmus zur Authentifizierung digitaler Signaturen entwickelt. MD5-Digests wurden eingesetzt, um sicherzustellen, dass eine ├╝bertragene Datei den Empf├Ąnger unver├Ąndert erreicht hat.

Tipp

Wenn Sie noch Fragen bez├╝glich digitaler Signaturen haben, dann k├Ânnen Sie gerne den jeweiligen Glossar dazu besuchen und sich ├╝ber das Thema informieren.

Dateiserver stellen h├Ąufig eine vorberechnete MD5-Pr├╝fsumme – bekannt als md5sum – f├╝r die Dateien bereit, sodass ein Benutzer die Pr├╝fsumme der heruntergeladenen Datei mit der Datei vergleichen kann. Die meisten auf┬áUnix basierenden Betriebssysteme enthalten MD5-Summen-Dienstprogramme. Windows-Benutzer k├Ânnen die mitgelieferte PowerShell-Funktion “Get-FileHash” verwenden, ein Microsoft-Hilfsprogramm installieren, oder Anwendungen von Drittanbietern verwenden. Android-ROMs verwenden ebenfalls diese Art Pr├╝fsumme.

Die Funktionsweise des Message-Digest Algorithm MD5

In einem ersten Schritt wird die Eingabe vom Message-Digest Algorithmus f├╝r die weitere Verarbeitung vorbereitet. Der MD5-Algorithmus teilt die Eingabe zun├Ąchst in Bl├Âcke von jeweils 512 Bit auf. 64 weitere Bits werden am Ende des letzten Blocks eingef├╝gt. Diese 64 Bits werden verwendet, um die L├Ąnge der urspr├╝nglichen Eingabe zu speichern. Wenn der letzte Block weniger als 512 Bits umfasst, werden einige zus├Ątzliche Bits bis zum Ende mit Nullen aufgef├╝llt.

Als N├Ąchstes wird jeder Block in 16 W├Ârter mit jeweils 32 Bits unterteilt. Diese werden als M0 bis M15 bezeichnet. Der Message-Digest Algorithmus MD5 verwendet einen Puffer, der aus vier W├Ârtern besteht, die jeweils 32 Bit lang sind. Der Puffer hat also insgesamt eine Gr├Â├če von 128 Bit. Diese W├Ârter werden A, B, C und D genannt. Sie werden initialisiert als

  • A: 01 23 45 67
  • B: 89 ab cd ef
  • C: zB dc ba 98
  • D: 76 54 32 10

MD5 verwendet dar├╝ber hinaus eine Tabelle K, die 64 Elemente enth├Ąlt. Die Elementnummer i ist als Ki angegeben. Die Tabelle wird vorab berechnet, um die Berechnungen insgesamt zu beschleunigen. Elemente der Tabelle werden mit der mathematischen Sinusfunktion berechnet:

Ki = abs (sin (i + 1)) * 232

Zus├Ątzlich verwendet der Message-Digest Algorithmus MD5 vier Hilfsfunktionen, die jeweils drei 32-Bit-W├Ârter als Eingabe ├╝bernehmen und als Ausgabe wiederum ein 32-Bit langes Wort erzeugen. Die Hilfsfunktionen wenden die logischen Operatoren und (and), oder (or) nicht (not) und xor auf die Bits der Eingabe an:

  • F(X,Y,Z) = (X and Y) or (not(X) and Z)
  • G(X,Y,Z) = (X and Z) or (Y and not(Z))
  • H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z
  • I(X,Y,Z) = Y xor (X or not(Z))

In einem n├Ąchsten Schritt wird der Inhalt der vier Puffer A, B, C und D durch den Message-Digest Algorithmus mit den Worten der Eingabe gemischt. Dabei werden die vier Hilfsfunktionen F, G, H und I verwendet. Die Vermischung erfolgt in vier sogenannten Runden mit jeweils 16 Operationen. Wenn der Message-Digest Algorithmus alle Runden durchgef├╝hrt hat, enthalten die Puffer A, B, C und D den MD5-Digest der urspr├╝nglichen Eingabe.

Der MD5 Message-Digest Algorithmus┬ágilt mittlerweile als unsicher, da es ohne gro├čen Aufwand m├Âglich ist, f├╝r verschiedene Eingaben identische Hash-Werte zu erzeugen.

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