纯Lua实现的md5算法

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是否有纯Lua实现的MD5哈希算法?不依赖于任何C或外部库?有一些JavaScript实现不依赖于C或其他任何东西,所以使用Lua应该也是可能的。 谢谢!


它可能不会很美观,但当然是可能的。问题是:为什么? - user395760
我有一个使用lua的专有程序,但它不支持md5,而我需要它。我提到的javascript实现是 - http://www.myersdaily.org/joseph/javascript/md5.js - Leticia Meyer
一个程序是专有的并不意味着你不能使用库。 - Amber
4个回答

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我结合了提到的需要使用bitlib库的lua MD5库,并添加了LuaBit,使其成为一个纯lua实现。

另外一个好处是它的结构可以在redis lua脚本环境中运行。

请注意,与其他非纯lua实现相比,它的速度极慢。

--[[---------------
LuaBit v0.4
-------------------
a bitwise operation lib for lua.

http://luaforge.net/projects/bit/

How to use:
-------------------
 bit.bnot(n) -- bitwise not (~n)
 bit.band(m, n) -- bitwise and (m & n)
 bit.bor(m, n) -- bitwise or (m | n)
 bit.bxor(m, n) -- bitwise xor (m ^ n)
 bit.brshift(n, bits) -- right shift (n >> bits)
 bit.blshift(n, bits) -- left shift (n << bits)
 bit.blogic_rshift(n, bits) -- logic right shift(zero fill >>>)

Please note that bit.brshift and bit.blshift only support number within
32 bits.

2 utility functions are provided too:
 bit.tobits(n) -- convert n into a bit table(which is a 1/0 sequence)
               -- high bits first
 bit.tonumb(bit_tbl) -- convert a bit table into a number 
-------------------

Under the MIT license.

copyright(c) 2006~2007 hanzhao (abrash_han@hotmail.com)
--]]---------------

--do

------------------------
-- bit lib implementions

local function check_int(n)
 -- checking not float
 if(n - math.floor(n) > 0) then
  error("trying to use bitwise operation on non-integer!")
 end
end

local function tbl_to_number(tbl)
 local n = #tbl

 local rslt = 0
 local power = 1
 for i = 1, n do
  rslt = rslt + tbl[i]*power
  power = power*2
 end

 return rslt
end

local function expand(tbl_m, tbl_n)
 local big = {}
 local small = {}
 if(#tbl_m > #tbl_n) then
  big = tbl_m
  small = tbl_n
 else
  big = tbl_n
  small = tbl_m
 end
 -- expand small
 for i = #small + 1, #big do
  small[i] = 0
 end

end

local to_bits = function () end

local function bit_not(n)
 local tbl = to_bits(n)
 local size = math.max(#tbl, 32)
 for i = 1, size do
  if(tbl[i] == 1) then
   tbl[i] = 0
  else
   tbl[i] = 1
  end
 end
 return tbl_to_number(tbl)
end


to_bits = function (n)
 check_int(n)
 if(n < 0) then
  -- negative
  return to_bits(bit_not(math.abs(n)) + 1)
 end
 -- to bits table
 local tbl = {}
 local cnt = 1
 while (n > 0) do
  local last = math.mod(n,2)
  if(last == 1) then
   tbl[cnt] = 1
  else
   tbl[cnt] = 0
  end
  n = (n-last)/2
  cnt = cnt + 1
 end

 return tbl
end


local function bit_or(m, n)
 local tbl_m = to_bits(m)
 local tbl_n = to_bits(n)
 expand(tbl_m, tbl_n)

 local tbl = {}
 local rslt = math.max(#tbl_m, #tbl_n)
 for i = 1, rslt do
  if(tbl_m[i]== 0 and tbl_n[i] == 0) then
   tbl[i] = 0
  else
   tbl[i] = 1
  end
 end

 return tbl_to_number(tbl)
end

local function bit_and(m, n)
 local tbl_m = to_bits(m)
 local tbl_n = to_bits(n)
 expand(tbl_m, tbl_n) 

 local tbl = {}
 local rslt = math.max(#tbl_m, #tbl_n)
 for i = 1, rslt do
  if(tbl_m[i]== 0 or tbl_n[i] == 0) then
   tbl[i] = 0
  else
   tbl[i] = 1
  end
 end

 return tbl_to_number(tbl)
end

local function bit_xor(m, n)
 local tbl_m = to_bits(m)
 local tbl_n = to_bits(n)
 expand(tbl_m, tbl_n) 

 local tbl = {}
 local rslt = math.max(#tbl_m, #tbl_n)
 for i = 1, rslt do
  if(tbl_m[i] ~= tbl_n[i]) then
   tbl[i] = 1
  else
   tbl[i] = 0
  end
 end

 --table.foreach(tbl, print)

 return tbl_to_number(tbl)
end

local function bit_rshift(n, bits)
 check_int(n)

 local high_bit = 0
 if(n < 0) then
  -- negative
  n = bit_not(math.abs(n)) + 1
  high_bit = 2147483648 -- 0x80000000
 end

 for i=1, bits do
  n = n/2
  n = bit_or(math.floor(n), high_bit)
 end
 return math.floor(n)
end

-- logic rightshift assures zero filling shift
local function bit_logic_rshift(n, bits)
 check_int(n)
 if(n < 0) then
  -- negative
  n = bit_not(math.abs(n)) + 1
 end
 for i=1, bits do
  n = n/2
 end
 return math.floor(n)
end

local function bit_lshift(n, bits)
 check_int(n)

 if(n < 0) then
  -- negative
  n = bit_not(math.abs(n)) + 1
 end

 for i=1, bits do
  n = n*2
 end
 return bit_and(n, 4294967295) -- 0xFFFFFFFF
end

local function bit_xor2(m, n)
 local rhs = bit_or(bit_not(m), bit_not(n))
 local lhs = bit_or(m, n)
 local rslt = bit_and(lhs, rhs)
 return rslt
end

-- An MD5 mplementation in Lua, requires bitlib (hacked to use LuaBit from above, ugh)
-- 10/02/2001 jcw@equi4.com

local md5={ff=tonumber('ffffffff',16),consts={}}

string.gsub([[ d76aa478 e8c7b756 242070db c1bdceee
    f57c0faf 4787c62a a8304613 fd469501
    698098d8 8b44f7af ffff5bb1 895cd7be
    6b901122 fd987193 a679438e 49b40821
    f61e2562 c040b340 265e5a51 e9b6c7aa
    d62f105d 02441453 d8a1e681 e7d3fbc8
    21e1cde6 c33707d6 f4d50d87 455a14ed
    a9e3e905 fcefa3f8 676f02d9 8d2a4c8a
    fffa3942 8771f681 6d9d6122 fde5380c
    a4beea44 4bdecfa9 f6bb4b60 bebfbc70
    289b7ec6 eaa127fa d4ef3085 04881d05
    d9d4d039 e6db99e5 1fa27cf8 c4ac5665
    f4292244 432aff97 ab9423a7 fc93a039
    655b59c3 8f0ccc92 ffeff47d 85845dd1
    6fa87e4f fe2ce6e0 a3014314 4e0811a1
    f7537e82 bd3af235 2ad7d2bb eb86d391
    67452301 efcdab89 98badcfe 10325476 ]],"(%w+)", function (s) table.insert(md5.consts, tonumber(s,16)) end)
    --67452301 efcdab89 98badcfe 10325476 ]],"(%w+)", function (s) tinsert(md5.consts,tonumber(s,16)) end)

function md5.transform(A,B,C,D,X)
  local f=function (x,y,z) return bit_or(bit_and(x,y),bit_and(-x-1,z)) end
  local g=function (x,y,z) return bit_or(bit_and(x,z),bit_and(y,-z-1)) end
  local h=function (x,y,z) return bit_xor(x,bit_xor(y,z)) end
  local i=function (x,y,z) return bit_xor(y,bit_or(x,-z-1)) end
  local z=function (f,a,b,c,d,x,s,ac)
        a=bit_and(a+f(b,c,d)+x+ac,md5.ff)
        -- be *very* careful that left shift does not cause rounding!
        return bit_or(bit_lshift(bit_and(a,bit_rshift(md5.ff,s)),s),bit_rshift(a,32-s))+b
      end
  local a,b,c,d=A,B,C,D
  local t=md5.consts

  a=z(f,a,b,c,d,X[ 0], 7,t[ 1])
  d=z(f,d,a,b,c,X[ 1],12,t[ 2])
  c=z(f,c,d,a,b,X[ 2],17,t[ 3])
  b=z(f,b,c,d,a,X[ 3],22,t[ 4])
  a=z(f,a,b,c,d,X[ 4], 7,t[ 5])
  d=z(f,d,a,b,c,X[ 5],12,t[ 6])
  c=z(f,c,d,a,b,X[ 6],17,t[ 7])
  b=z(f,b,c,d,a,X[ 7],22,t[ 8])
  a=z(f,a,b,c,d,X[ 8], 7,t[ 9])
  d=z(f,d,a,b,c,X[ 9],12,t[10])
  c=z(f,c,d,a,b,X[10],17,t[11])
  b=z(f,b,c,d,a,X[11],22,t[12])
  a=z(f,a,b,c,d,X[12], 7,t[13])
  d=z(f,d,a,b,c,X[13],12,t[14])
  c=z(f,c,d,a,b,X[14],17,t[15])
  b=z(f,b,c,d,a,X[15],22,t[16])

  a=z(g,a,b,c,d,X[ 1], 5,t[17])
  d=z(g,d,a,b,c,X[ 6], 9,t[18])
  c=z(g,c,d,a,b,X[11],14,t[19])
  b=z(g,b,c,d,a,X[ 0],20,t[20])
  a=z(g,a,b,c,d,X[ 5], 5,t[21])
  d=z(g,d,a,b,c,X[10], 9,t[22])
  c=z(g,c,d,a,b,X[15],14,t[23])
  b=z(g,b,c,d,a,X[ 4],20,t[24])
  a=z(g,a,b,c,d,X[ 9], 5,t[25])
  d=z(g,d,a,b,c,X[14], 9,t[26])
  c=z(g,c,d,a,b,X[ 3],14,t[27])
  b=z(g,b,c,d,a,X[ 8],20,t[28])
  a=z(g,a,b,c,d,X[13], 5,t[29])
  d=z(g,d,a,b,c,X[ 2], 9,t[30])
  c=z(g,c,d,a,b,X[ 7],14,t[31])
  b=z(g,b,c,d,a,X[12],20,t[32])

  a=z(h,a,b,c,d,X[ 5], 4,t[33])
  d=z(h,d,a,b,c,X[ 8],11,t[34])
  c=z(h,c,d,a,b,X[11],16,t[35])
  b=z(h,b,c,d,a,X[14],23,t[36])
  a=z(h,a,b,c,d,X[ 1], 4,t[37])
  d=z(h,d,a,b,c,X[ 4],11,t[38])
  c=z(h,c,d,a,b,X[ 7],16,t[39])
  b=z(h,b,c,d,a,X[10],23,t[40])
  a=z(h,a,b,c,d,X[13], 4,t[41])
  d=z(h,d,a,b,c,X[ 0],11,t[42])
  c=z(h,c,d,a,b,X[ 3],16,t[43])
  b=z(h,b,c,d,a,X[ 6],23,t[44])
  a=z(h,a,b,c,d,X[ 9], 4,t[45])
  d=z(h,d,a,b,c,X[12],11,t[46])
  c=z(h,c,d,a,b,X[15],16,t[47])
  b=z(h,b,c,d,a,X[ 2],23,t[48])

  a=z(i,a,b,c,d,X[ 0], 6,t[49])
  d=z(i,d,a,b,c,X[ 7],10,t[50])
  c=z(i,c,d,a,b,X[14],15,t[51])
  b=z(i,b,c,d,a,X[ 5],21,t[52])
  a=z(i,a,b,c,d,X[12], 6,t[53])
  d=z(i,d,a,b,c,X[ 3],10,t[54])
  c=z(i,c,d,a,b,X[10],15,t[55])
  b=z(i,b,c,d,a,X[ 1],21,t[56])
  a=z(i,a,b,c,d,X[ 8], 6,t[57])
  d=z(i,d,a,b,c,X[15],10,t[58])
  c=z(i,c,d,a,b,X[ 6],15,t[59])
  b=z(i,b,c,d,a,X[13],21,t[60])
  a=z(i,a,b,c,d,X[ 4], 6,t[61])
  d=z(i,d,a,b,c,X[11],10,t[62])
  c=z(i,c,d,a,b,X[ 2],15,t[63])
  b=z(i,b,c,d,a,X[ 9],21,t[64])

  return A+a,B+b,C+c,D+d
end

-- convert little-endian 32-bit int to a 4-char string
local function leIstr(i)
  local f=function (s) return string.char(bit_and(bit_rshift(i,s),255)) end
  return f(0)..f(8)..f(16)..f(24)
end

  -- convert raw string to big-endian int
  local function beInt(s)
    local v=0
    for i=1,string.len(s) do v=v*256+string.byte(s,i) end
    return v
  end
  -- convert raw string to little-endian int
  local function leInt(s)
    local v=0
    for i=string.len(s),1,-1 do v=v*256+string.byte(s,i) end
    return v
  end
  -- cut up a string in little-endian ints of given size
  local function leStrCuts(s,...)
    local o,r=1,{}
    for i=1,#arg do
      table.insert(r,leInt(string.sub(s,o,o+arg[i]-1)))
      o=o+arg[i]
    end
    return r
  end

function md5.Calc(s)
  local msgLen=string.len(s)
  local padLen=56- msgLen % 64
  if msgLen % 64 > 56 then padLen=padLen+64 end
  if padLen==0 then padLen=64 end
  s=s..string.char(128)..string.rep(string.char(0),padLen-1)
  s=s..leIstr(8*msgLen)..leIstr(0)
  assert(string.len(s) % 64 ==0)
  local t=md5.consts
  local a,b,c,d=t[65],t[66],t[67],t[68]
  for i=1,string.len(s),64 do
    local X=leStrCuts(string.sub(s,i,i+63),4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4,4)
    assert(#X==16)
    X[0]=table.remove(X,1) -- zero based!
    a,b,c,d=md5.transform(a,b,c,d,X)
  end
  local swap=function (w) return beInt(leIstr(w)) end
  return string.format("%08x%08x%08x%08x",swap(a),swap(b),swap(c),swap(d))
end

return md5.Calc("asdf"); -- 912ec803b2ce49e4a541068d495ab570

这个内容可以在这个Gist页面上找到。


你确定这个能用吗?我尝试执行 md5.Calc("asdf"),但是出现了 md5.lua:352: attempt to perform arithmetic on a string value 的错误。 - kikito
出现了问题。代码在 leStrCuts 函数中使用了已弃用的 arg 关键字来引用可变参数。使用 {...} 解决了这个问题。 - kikito
我花了一些时间对此进行了一些改进 - 请看我的答案。 - kikito

5

@lhf @Amber bitlib也是纯Lua的吗?还是依赖于C语言? - Leticia Meyer
@Leticia 这是用C编写的:http://luaforge.net/projects/bitlib/ 不过你可以在纯Lua中重新实现它的功能 - 虽然比C代码慢得多,但相对简单。 - Amber
@Leticia:在纯Lua中实现位操作并不是很吸引人,因为Lua只通过userdata类型提供对数据的原始访问,而只有C API可以查看其中的内容,其他数据类型不应被视为具有固定的数据表示形式。非原始位操作库可能会相当无聊。但我认为你应该看到可移植的Lua是纯Lua加上ANSI C和C API。 - Charles Stewart

4

这里有一个旧的MD5计算器,但需要使用bitlib库。


@Amber bitlib也是纯Lua的吗?还是需要依赖C语言? - Leticia Meyer

2
我优化了@Adam Baldwin的解决方案,并创建了一个库,可以在纯Lua中计算md5摘要,不需要外部依赖和C语言。

https://github.com/kikito/md5.lua

改动摘要:
  • 在界面上实现了两个函数md5.summd5.sumhex,它们与Kepler库中的对应函数完全相同,但只使用Lua实现。
  • 添加了一个小的测试套件,使用busted进行测试。
  • 删除了一些未使用的函数。
  • 避免在不需要时重新创建匿名函数。
  • 简化了常量的创建,并将其设为私有。
  • 进行了空格和命名方面的更改。

目前我不需要md5.cryptmd5.decrypt,所以我没有实现它们。但是我会接受拉取请求:)


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可以查看英文原文,
原文链接