home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Handbook of Infosec Terms 2.0 / Handbook_of_Infosec_Terms_Version_2.0_ISSO.iso / text / rfcs / rfc1320.txt < prev    next >
Text File  |  1996-05-07  |  33KB  |  484 lines
  1.   
  2.  
  3.   
  4.  
  5.   
  6.  
  7. Network Working Group                                          R. Rivest Request for Comments: 1320           MIT Laboratory for Computer Science Obsoletes: RFC 1186                          and RSA Data Security, Inc.                                                               April 1992  
  8.  
  9.                      The MD4 Message-Digest Algorithm  
  10.  
  11. Status of thie Memo  
  12.  
  13.    This memo provides information for the Internet community.  It does    not specify an Internet standard.  Distribution of this memo is    unlimited.  
  14.  
  15. Acknowlegements  
  16.  
  17.    We would like to thank Don Coppersmith, Burt Kaliski, Ralph Merkle,    and Noam Nisan for numerous helpful comments and suggestions.  
  18.  
  19. Table of Contents  
  20.  
  21.    1. Executive Summary                                                1    2. Terminology and Notation                                         2    3. MD4 Algorithm Description                                        2    4. Summary                                                          6    References                                                          6    APPENDIX A - Reference Implementation                               6    Security Considerations                                            20    Author's Address                                                   20  
  22.  
  23. 1. Executive Summary  
  24.  
  25.    This document describes the MD4 message-digest algorithm [1]. The    algorithm takes as input a message of arbitrary length and produces    as output a 128-bit "fingerprint" or "message digest" of the input.    It is conjectured that it is computationally infeasible to produce    two messages having the same message digest, or to produce any    message having a given prespecified target message digest. The MD4    algorithm is intended for digital signature applications, where a    large file must be "compressed" in a secure manner before being    encrypted with a private (secret) key under a public-key cryptosystem    such as RSA.  
  26.  
  27.    The MD4 algorithm is designed to be quite fast on 32-bit machines. In    addition, the MD4 algorithm does not require any large substitution    tables; the algorithm can be coded quite compactly.  
  28.  
  29.   
  30.  
  31.   
  32.  
  33. Rivest                                                          [Page 1]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  34.  
  35.     The MD4 algorithm is being placed in the public domain for review and    possible adoption as a standard.  
  36.  
  37.    This document replaces the October 1990 RFC 1186 [2].  The main    difference is that the reference implementation of MD4 in the    appendix is more portable.  
  38.  
  39.    For OSI-based applications, MD4's object identifier is  
  40.  
  41.    md4 OBJECT IDENTIFIER ::=      {iso(1) member-body(2) US(840) rsadsi(113549) digestAlgorithm(2) 4}  
  42.  
  43.    In the X.509 type AlgorithmIdentifier [3], the parameters for MD4    should have type NULL.  
  44.  
  45. 2. Terminology and Notation  
  46.  
  47.    In this document a "word" is a 32-bit quantity and a "byte" is an    eight-bit quantity. A sequence of bits can be interpreted in a    natural manner as a sequence of bytes, where each consecutive group    of eight bits is interpreted as a byte with the high-order (most    significant) bit of each byte listed first. Similarly, a sequence of    bytes can be interpreted as a sequence of 32-bit words, where each    consecutive group of four bytes is interpreted as a word with the    low-order (least significant) byte given first.  
  48.  
  49.    Let x_i denote "x sub i". If the subscript is an expression, we    surround it in braces, as in x_{i+1}. Similarly, we use ^ for    superscripts (exponentiation), so that x^i denotes x to the i-th    power.  
  50.  
  51.    Let the symbol "+" denote addition of words (i.e., modulo-2^32    addition). Let X <<< s denote the 32-bit value obtained by circularly    shifting (rotating) X left by s bit positions. Let not(X) denote the    bit-wise complement of X, and let X v Y denote the bit-wise OR of X    and Y. Let X xor Y denote the bit-wise XOR of X and Y, and let XY    denote the bit-wise AND of X and Y.  
  52.  
  53. 3. MD4 Algorithm Description  
  54.  
  55.    We begin by supposing that we have a b-bit message as input, and that    we wish to find its message digest. Here b is an arbitrary    nonnegative integer; b may be zero, it need not be a multiple of    eight, and it may be arbitrarily large. We imagine the bits of the    message written down as follows:  
  56.  
  57.                  m_0 m_1 ... m_{b-1}  
  58.  
  59.   
  60.  
  61.  Rivest                                                          [Page 2]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  62.  
  63.     The following five steps are performed to compute the message digest    of the message.  
  64.  
  65. 3.1 Step 1. Append Padding Bits  
  66.  
  67.    The message is "padded" (extended) so that its length (in bits) is    congruent to 448, modulo 512. That is, the message is extended so    that it is just 64 bits shy of being a multiple of 512 bits long.    Padding is always performed, even if the length of the message is    already congruent to 448, modulo 512.  
  68.  
  69.    Padding is performed as follows: a single "1" bit is appended to the    message, and then "0" bits are appended so that the length in bits of    the padded message becomes congruent to 448, modulo 512. In all, at    least one bit and at most 512 bits are appended.  
  70.  
  71. 3.2 Step 2. Append Length  
  72.  
  73.    A 64-bit representation of b (the length of the message before the    padding bits were added) is appended to the result of the previous    step. In the unlikely event that b is greater than 2^64, then only    the low-order 64 bits of b are used. (These bits are appended as two    32-bit words and appended low-order word first in accordance with the    previous conventions.)  
  74.  
  75.    At this point the resulting message (after padding with bits and with    b) has a length that is an exact multiple of 512 bits. Equivalently,    this message has a length that is an exact multiple of 16 (32-bit)    words. Let M[0 ... N-1] denote the words of the resulting message,    where N is a multiple of 16.  
  76.  
  77. 3.3 Step 3. Initialize MD Buffer  
  78.  
  79.    A four-word buffer (A,B,C,D) is used to compute the message digest.    Here each of A, B, C, D is a 32-bit register. These registers are    initialized to the following values in hexadecimal, low-order bytes    first):  
  80.  
  81.         word A: 01 23 45 67         word B: 89 ab cd ef         word C: fe dc ba 98         word D: 76 54 32 10  
  82.  
  83.   
  84.  
  85.   
  86.  
  87.   
  88.  
  89.   
  90.  
  91. Rivest                                                          [Page 3]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  92.  
  93.  3.4 Step 4. Process Message in 16-Word Blocks  
  94.  
  95.    We first define three auxiliary functions that each take as input    three 32-bit words and produce as output one 32-bit word.  
  96.  
  97.         F(X,Y,Z) = XY v not(X) Z         G(X,Y,Z) = XY v XZ v YZ         H(X,Y,Z) = X xor Y xor Z  
  98.  
  99.    In each bit position F acts as a conditional: if X then Y else Z.    The function F could have been defined using + instead of v since XY    and not(X)Z will never have "1" bits in the same bit position.)  In    each bit position G acts as a majority function: if at least two of    X, Y, Z are on, then G has a "1" bit in that bit position, else G has    a "0" bit. It is interesting to note that if the bits of X, Y, and Z    are independent and unbiased, the each bit of f(X,Y,Z) will be    independent and unbiased, and similarly each bit of g(X,Y,Z) will be    independent and unbiased. The function H is the bit-wise XOR or    parity" function; it has properties similar to those of F and G.  
  100.  
  101.    Do the following:  
  102.  
  103.       Process each 16-word block. */       For i = 0 to N/16-1 do  
  104.  
  105.         /* Copy block i into X. */         For j = 0 to 15 do           Set X[j] to M[i*16+j].         end /* of loop on j */  
  106.  
  107.         /* Save A as AA, B as BB, C as CC, and D as DD. */         AA = A         BB = B         CC = C         DD = D  
  108.  
  109.         /* Round 1. */         /* Let [abcd k s] denote the operation              a = (a + F(b,c,d) + X[k]) <<< s. */         /* Do the following 16 operations. */         [ABCD  0  3]  [DABC  1  7]  [CDAB  2 11]  [BCDA  3 19]         [ABCD  4  3]  [DABC  5  7]  [CDAB  6 11]  [BCDA  7 19]         [ABCD  8  3]  [DABC  9  7]  [CDAB 10 11]  [BCDA 11 19]         [ABCD 12  3]  [DABC 13  7]  [CDAB 14 11]  [BCDA 15 19]  
  110.  
  111.         /* Round 2. */         /* Let [abcd k s] denote the operation              a = (a + G(b,c,d) + X[k] + 5A827999) <<< s. */  
  112.  
  113.   
  114.  
  115. Rivest                                                          [Page 4]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  116.  
  117.          /* Do the following 16 operations. */         [ABCD  0  3]  [DABC  4  5]  [CDAB  8  9]  [BCDA 12 13]         [ABCD  1  3]  [DABC  5  5]  [CDAB  9  9]  [BCDA 13 13]         [ABCD  2  3]  [DABC  6  5]  [CDAB 10  9]  [BCDA 14 13]         [ABCD  3  3]  [DABC  7  5]  [CDAB 11  9]  [BCDA 15 13]  
  118.  
  119.         /* Round 3. */         /* Let [abcd k s] denote the operation              a = (a + H(b,c,d) + X[k] + 6ED9EBA1) <<< s. */         /* Do the following 16 operations. */         [ABCD  0  3]  [DABC  8  9]  [CDAB  4 11]  [BCDA 12 15]         [ABCD  2  3]  [DABC 10  9]  [CDAB  6 11]  [BCDA 14 15]         [ABCD  1  3]  [DABC  9  9]  [CDAB  5 11]  [BCDA 13 15]         [ABCD  3  3]  [DABC 11  9]  [CDAB  7 11]  [BCDA 15 15]  
  120.  
  121.         /* Then perform the following additions. (That is, increment each            of the four registers by the value it had before this block            was started.) */         A = A + AA         B = B + BB         C = C + CC         D = D + DD  
  122.  
  123.       end /* of loop on i */  
  124.  
  125.    Note. The value 5A..99 is a hexadecimal 32-bit constant, written with    the high-order digit first. This constant represents the square root    of 2. The octal value of this constant is 013240474631.  
  126.  
  127.    The value 6E..A1 is a hexadecimal 32-bit constant, written with the    high-order digit first.  This constant represents the square root of    3. The octal value of this constant is 015666365641.  
  128.  
  129.    See Knuth, The Art of Programming, Volume 2 (Seminumerical    Algorithms), Second Edition (1981), Addison-Wesley. Table 2, page     660.  
  130.  
  131. 3.5 Step 5. Output  
  132.  
  133.    The message digest produced as output is A, B, C, D. That is, we    begin with the low-order byte of A, and end with the high-order byte    of D.  
  134.  
  135.    This completes the description of MD4. A reference implementation in    C is given in the appendix.  
  136.  
  137.   
  138.  
  139.   
  140.  
  141.  Rivest                                                          [Page 5]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  142.  
  143.  4. Summary  
  144.  
  145.    The MD4 message-digest algorithm is simple to implement, and provides    a "fingerprint" or message digest of a message of arbitrary length.    It is conjectured that the difficulty of coming up with two messages    having the same message digest is on the order of 2^64 operations,    and that the difficulty of coming up with any message having a given    message digest is on the order of 2^128 operations. The MD4 algorithm    has been carefully scrutinized for weaknesses. It is, however, a    relatively new algorithm and further security analysis is of course    justified, as is the case with any new proposal of this sort.  
  146.  
  147. References  
  148.  
  149.    [1] Rivest, R., "The MD4 message digest algorithm", in A.J.  Menezes        and S.A. Vanstone, editors, Advances in Cryptology - CRYPTO '90        Proceedings, pages 303-311, Springer-Verlag, 1991.  
  150.  
  151.    [2] Rivest, R., "The MD4 Message Digest Algorithm", RFC 1186, MIT,        October 1990.  
  152.  
  153.    [3] CCITT Recommendation X.509 (1988), "The Directory -        Authentication Framework".  
  154.  
  155.    [4] Rivest, R., "The MD5 Message-Digest Algorithm", RFC 1321, MIT and        RSA Data Security, Inc, April 1992.  
  156.  
  157. APPENDIX A - Reference Implementation  
  158.  
  159.    This appendix contains the following files:  
  160.  
  161.         global.h -- global header file  
  162.  
  163.         md4.h -- header file for MD4  
  164.  
  165.         md4c.c -- source code for MD4  
  166.  
  167.         mddriver.c -- test driver for MD2, MD4 and MD5  
  168.  
  169.    The driver compiles for MD5 by default but can compile for MD2 or MD4    if the symbol MD is defined on the C compiler command line as 2 or 4.  
  170.  
  171.    The implementation is portable and should work on many different    plaforms. However, it is not difficult to optimize the implementation    on particular platforms, an exercise left to the reader. For example,    on "little-endian" platforms where the lowest-addressed byte in a 32-    bit word is the least significant and there are no alignment    restrictions, the call to Decode in MD4Transform can be replaced with  
  172.  
  173.   
  174.  
  175. Rivest                                                          [Page 6]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  176.  
  177.     a typecast.  
  178.  
  179. A.1 global.h  
  180.  
  181. /* GLOBAL.H - RSAREF types and constants  */  
  182.  
  183. /* PROTOTYPES should be set to one if and only if the compiler supports      function argument prototyping.    The following makes PROTOTYPES default to 0 if it has not already      been defined with C compiler flags.  */ #ifndef PROTOTYPES #define PROTOTYPES 0 #endif  
  184.  
  185. /* POINTER defines a generic pointer type */ typedef unsigned char *POINTER;  
  186.  
  187. /* UINT2 defines a two byte word */ typedef unsigned short int UINT2;  
  188.  
  189. /* UINT4 defines a four byte word */ typedef unsigned long int UINT4;  
  190.  
  191. /* PROTO_LIST is defined depending on how PROTOTYPES is defined above.    If using PROTOTYPES, then PROTO_LIST returns the list, otherwise it      returns an empty list.  */  
  192.  
  193. #if PROTOTYPES #define PROTO_LIST(list) list #else #define PROTO_LIST(list) () #endif  
  194.  
  195. A.2 md4.h  
  196.  
  197. /* MD4.H - header file for MD4C.C  */  
  198.  
  199. /* Copyright (C) 1991-2, RSA Data Security, Inc. Created 1991. All    rights reserved.  
  200.  
  201.    License to copy and use this software is granted provided that it    is identified as the "RSA Data Security, Inc. MD4 Message-Digest    Algorithm" in all material mentioning or referencing this software    or this function.  
  202.  
  203.   
  204.  
  205. Rivest                                                          [Page 7]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  206.  
  207.     License is also granted to make and use derivative works provided    that such works are identified as "derived from the RSA Data    Security, Inc. MD4 Message-Digest Algorithm" in all material    mentioning or referencing the derived work.  
  208.  
  209.    RSA Data Security, Inc. makes no representations concerning either    the merchantability of this software or the suitability of this    software for any particular purpose. It is provided "as is"    without express or implied warranty of any kind.  
  210.  
  211.    These notices must be retained in any copies of any part of this    documentation and/or software.  */  
  212.  
  213. /* MD4 context. */ typedef struct {   UINT4 state[4];                                   /* state (ABCD) */   UINT4 count[2];        /* number of bits, modulo 2^64 (lsb first) */   unsigned char buffer[64];                         /* input buffer */ } MD4_CTX;  
  214.  
  215. void MD4Init PROTO_LIST ((MD4_CTX *)); void MD4Update PROTO_LIST   ((MD4_CTX *, unsigned char *, unsigned int)); void MD4Final PROTO_LIST ((unsigned char [16], MD4_CTX *));  
  216.  
  217. A.3 md4c.c  
  218.  
  219. /* MD4C.C - RSA Data Security, Inc., MD4 message-digest algorithm  */  
  220.  
  221. /* Copyright (C) 1990-2, RSA Data Security, Inc. All rights reserved.  
  222.  
  223.    License to copy and use this software is granted provided that it    is identified as the "RSA Data Security, Inc. MD4 Message-Digest    Algorithm" in all material mentioning or referencing this software    or this function.  
  224.  
  225.    License is also granted to make and use derivative works provided    that such works are identified as "derived from the RSA Data    Security, Inc. MD4 Message-Digest Algorithm" in all material    mentioning or referencing the derived work.  
  226.  
  227.    RSA Data Security, Inc. makes no representations concerning either    the merchantability of this software or the suitability of this    software for any particular purpose. It is provided "as is"    without express or implied warranty of any kind.  
  228.  
  229.   
  230.  
  231.  Rivest                                                          [Page 8]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  232.  
  233.     These notices must be retained in any copies of any part of this    documentation and/or software.  */  
  234.  
  235. #include "global.h" #include "md4.h"  
  236.  
  237. /* Constants for MD4Transform routine.  */ #define S11 3 #define S12 7 #define S13 11 #define S14 19 #define S21 3 #define S22 5 #define S23 9 #define S24 13 #define S31 3 #define S32 9 #define S33 11 #define S34 15  
  238.  
  239. static void MD4Transform PROTO_LIST ((UINT4 [4], unsigned char [64])); static void Encode PROTO_LIST   ((unsigned char *, UINT4 *, unsigned int)); static void Decode PROTO_LIST   ((UINT4 *, unsigned char *, unsigned int)); static void MD4_memcpy PROTO_LIST ((POINTER, POINTER, unsigned int)); static void MD4_memset PROTO_LIST ((POINTER, int, unsigned int));  
  240.  
  241. static unsigned char PADDING[64] = {   0x80, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,   0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 };  
  242.  
  243. /* F, G and H are basic MD4 functions.  */ #define F(x, y, z) (((x) & (y)) | ((~x) & (z))) #define G(x, y, z) (((x) & (y)) | ((x) & (z)) | ((y) & (z))) #define H(x, y, z) ((x) ^ (y) ^ (z))  
  244.  
  245. /* ROTATE_LEFT rotates x left n bits.  */ #define ROTATE_LEFT(x, n) (((x) << (n)) | ((x) >> (32-(n))))  
  246.  
  247. /* FF, GG and HH are transformations for rounds 1, 2 and 3 */ /* Rotation is separate from addition to prevent recomputation */  
  248.  
  249.   
  250.  
  251. Rivest                                                          [Page 9]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  252.  
  253.  #define FF(a, b, c, d, x, s) { \     (a) += F ((b), (c), (d)) + (x); \     (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \   } #define GG(a, b, c, d, x, s) { \     (a) += G ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)0x5a827999; \     (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \   } #define HH(a, b, c, d, x, s) { \     (a) += H ((b), (c), (d)) + (x) + (UINT4)0x6ed9eba1; \     (a) = ROTATE_LEFT ((a), (s)); \   }  
  254.  
  255. /* MD4 initialization. Begins an MD4 operation, writing a new context.  */ void MD4Init (context) MD4_CTX *context;                                        /* context */ {   context->count[0] = context->count[1] = 0;  
  256.  
  257.   /* Load magic initialization constants.    */   context->state[0] = 0x67452301;   context->state[1] = 0xefcdab89;   context->state[2] = 0x98badcfe;   context->state[3] = 0x10325476; }  
  258.  
  259. /* MD4 block update operation. Continues an MD4 message-digest      operation, processing another message block, and updating the      context.  */ void MD4Update (context, input, inputLen) MD4_CTX *context;                                        /* context */ unsigned char *input;                                /* input block */ unsigned int inputLen;                     /* length of input block */ {   unsigned int i, index, partLen;  
  260.  
  261.   /* Compute number of bytes mod 64 */   index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3F);   /* Update number of bits */   if ((context->count[0] += ((UINT4)inputLen << 3))       < ((UINT4)inputLen << 3))     context->count[1]++;   context->count[1] += ((UINT4)inputLen >> 29);  
  262.  
  263.   partLen = 64 - index;  
  264.  
  265.   
  266.  
  267. Rivest                                                         [Page 10]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  268.  
  269.    /* Transform as many times as possible.    */   if (inputLen >= partLen) {     MD4_memcpy       ((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)input, partLen);     MD4Transform (context->state, context->buffer);  
  270.  
  271.     for (i = partLen; i + 63 < inputLen; i += 64)       MD4Transform (context->state, &input[i]);  
  272.  
  273.     index = 0;   }   else     i = 0;  
  274.  
  275.   /* Buffer remaining input */   MD4_memcpy     ((POINTER)&context->buffer[index], (POINTER)&input[i],      inputLen-i); }  
  276.  
  277. /* MD4 finalization. Ends an MD4 message-digest operation, writing the      the message digest and zeroizing the context.  */ void MD4Final (digest, context) unsigned char digest[16];                         /* message digest */ MD4_CTX *context;                                        /* context */ {   unsigned char bits[8];   unsigned int index, padLen;  
  278.  
  279.   /* Save number of bits */   Encode (bits, context->count, 8);  
  280.  
  281.   /* Pad out to 56 mod 64.    */   index = (unsigned int)((context->count[0] >> 3) & 0x3f);   padLen = (index < 56) ? (56 - index) : (120 - index);   MD4Update (context, PADDING, padLen);  
  282.  
  283.   /* Append length (before padding) */   MD4Update (context, bits, 8);   /* Store state in digest */   Encode (digest, context->state, 16);  
  284.  
  285.   /* Zeroize sensitive information.    */   MD4_memset ((POINTER)context, 0, sizeof (*context));  
  286.  
  287.   
  288.  
  289. Rivest                                                         [Page 11]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  290.  
  291.  }  
  292.  
  293. /* MD4 basic transformation. Transforms state based on block.  */ static void MD4Transform (state, block) UINT4 state[4]; unsigned char block[64]; {   UINT4 a = state[0], b = state[1], c = state[2], d = state[3], x[16];  
  294.  
  295.   Decode (x, block, 64);  
  296.  
  297.   /* Round 1 */   FF (a, b, c, d, x[ 0], S11); /* 1 */   FF (d, a, b, c, x[ 1], S12); /* 2 */   FF (c, d, a, b, x[ 2], S13); /* 3 */   FF (b, c, d, a, x[ 3], S14); /* 4 */   FF (a, b, c, d, x[ 4], S11); /* 5 */   FF (d, a, b, c, x[ 5], S12); /* 6 */   FF (c, d, a, b, x[ 6], S13); /* 7 */   FF (b, c, d, a, x[ 7], S14); /* 8 */   FF (a, b, c, d, x[ 8], S11); /* 9 */   FF (d, a, b, c, x[ 9], S12); /* 10 */   FF (c, d, a, b, x[10], S13); /* 11 */   FF (b, c, d, a, x[11], S14); /* 12 */   FF (a, b, c, d, x[12], S11); /* 13 */   FF (d, a, b, c, x[13], S12); /* 14 */   FF (c, d, a, b, x[14], S13); /* 15 */   FF (b, c, d, a, x[15], S14); /* 16 */  
  298.  
  299.   /* Round 2 */   GG (a, b, c, d, x[ 0], S21); /* 17 */   GG (d, a, b, c, x[ 4], S22); /* 18 */   GG (c, d, a, b, x[ 8], S23); /* 19 */   GG (b, c, d, a, x[12], S24); /* 20 */   GG (a, b, c, d, x[ 1], S21); /* 21 */   GG (d, a, b, c, x[ 5], S22); /* 22 */   GG (c, d, a, b, x[ 9], S23); /* 23 */   GG (b, c, d, a, x[13], S24); /* 24 */   GG (a, b, c, d, x[ 2], S21); /* 25 */   GG (d, a, b, c, x[ 6], S22); /* 26 */   GG (c, d, a, b, x[10], S23); /* 27 */   GG (b, c, d, a, x[14], S24); /* 28 */   GG (a, b, c, d, x[ 3], S21); /* 29 */   GG (d, a, b, c, x[ 7], S22); /* 30 */   GG (c, d, a, b, x[11], S23); /* 31 */   GG (b, c, d, a, x[15], S24); /* 32 */  
  300.  
  301.   
  302.  
  303.  Rivest                                                         [Page 12]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  304.  
  305.    /* Round 3 */   HH (a, b, c, d, x[ 0], S31); /* 33 */   HH (d, a, b, c, x[ 8], S32); /* 34 */   HH (c, d, a, b, x[ 4], S33); /* 35 */   HH (b, c, d, a, x[12], S34); /* 36 */   HH (a, b, c, d, x[ 2], S31); /* 37 */   HH (d, a, b, c, x[10], S32); /* 38 */   HH (c, d, a, b, x[ 6], S33); /* 39 */   HH (b, c, d, a, x[14], S34); /* 40 */   HH (a, b, c, d, x[ 1], S31); /* 41 */   HH (d, a, b, c, x[ 9], S32); /* 42 */   HH (c, d, a, b, x[ 5], S33); /* 43 */   HH (b, c, d, a, x[13], S34); /* 44 */   HH (a, b, c, d, x[ 3], S31); /* 45 */   HH (d, a, b, c, x[11], S32); /* 46 */   HH (c, d, a, b, x[ 7], S33); /* 47 */   HH (b, c, d, a, x[15], S34); /* 48 */  
  306.  
  307.   state[0] += a;   state[1] += b;   state[2] += c;   state[3] += d;  
  308.  
  309.   /* Zeroize sensitive information.    */   MD4_memset ((POINTER)x, 0, sizeof (x)); }  
  310.  
  311. /* Encodes input (UINT4) into output (unsigned char). Assumes len is      a multiple of 4.  */ static void Encode (output, input, len) unsigned char *output; UINT4 *input; unsigned int len; {   unsigned int i, j;  
  312.  
  313.   for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4) {     output[j] = (unsigned char)(input[i] & 0xff);     output[j+1] = (unsigned char)((input[i] >> 8) & 0xff);     output[j+2] = (unsigned char)((input[i] >> 16) & 0xff);     output[j+3] = (unsigned char)((input[i] >> 24) & 0xff);   } }  
  314.  
  315. /* Decodes input (unsigned char) into output (UINT4). Assumes len is      a multiple of 4.  
  316.  
  317.   
  318.  
  319. Rivest                                                         [Page 13]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  320.  
  321.   */ static void Decode (output, input, len)  
  322.  
  323. UINT4 *output; unsigned char *input; unsigned int len; {   unsigned int i, j;  
  324.  
  325.   for (i = 0, j = 0; j < len; i++, j += 4)     output[i] = ((UINT4)input[j]) | (((UINT4)input[j+1]) << 8) |       (((UINT4)input[j+2]) << 16) | (((UINT4)input[j+3]) << 24); }  
  326.  
  327. /* Note: Replace "for loop" with standard memcpy if possible.  */ static void MD4_memcpy (output, input, len) POINTER output; POINTER input; unsigned int len; {   unsigned int i;  
  328.  
  329.   for (i = 0; i < len; i++)     output[i] = input[i]; }  
  330.  
  331. /* Note: Replace "for loop" with standard memset if possible.  */ static void MD4_memset (output, value, len) POINTER output; int value; unsigned int len; {   unsigned int i;  
  332.  
  333.   for (i = 0; i < len; i++)     ((char *)output)[i] = (char)value; }  
  334.  
  335. A.4 mddriver.c  
  336.  
  337. /* MDDRIVER.C - test driver for MD2, MD4 and MD5  */  
  338.  
  339. /* Copyright (C) 1990-2, RSA Data Security, Inc. Created 1990. All    rights reserved.  
  340.  
  341.   
  342.  
  343.  Rivest                                                         [Page 14]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  344.  
  345.     RSA Data Security, Inc. makes no representations concerning either    the merchantability of this software or the suitability of this    software for any particular purpose. It is provided "as is"    without express or implied warranty of any kind.  
  346.  
  347.    These notices must be retained in any copies of any part of this    documentation and/or software.  
  348.  
  349.  */  
  350.  
  351. /* The following makes MD default to MD5 if it has not already been      defined with C compiler flags.  */ #ifndef MD #define MD MD5 #endif  
  352.  
  353. #include <stdio.h> #include <time.h> #include <string.h> #include "global.h" #if MD == 2 #include "md2.h" #endif #if MD == 4 #include "md4.h" #endif #if MD == 5 #include "md5.h" #endif  
  354.  
  355. /* Length of test block, number of test blocks.  */ #define TEST_BLOCK_LEN 1000 #define TEST_BLOCK_COUNT 1000  
  356.  
  357. static void MDString PROTO_LIST ((char *)); static void MDTimeTrial PROTO_LIST ((void)); static void MDTestSuite PROTO_LIST ((void)); static void MDFile PROTO_LIST ((char *)); static void MDFilter PROTO_LIST ((void)); static void MDPrint PROTO_LIST ((unsigned char [16]));  
  358.  
  359. #if MD == 2 #define MD_CTX MD2_CTX #define MDInit MD2Init #define MDUpdate MD2Update #define MDFinal MD2Final  
  360.  
  361.   
  362.  
  363. Rivest                                                         [Page 15]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  364.  
  365.  #endif #if MD == 4 #define MD_CTX MD4_CTX #define MDInit MD4Init #define MDUpdate MD4Update #define MDFinal MD4Final #endif #if MD == 5 #define MD_CTX MD5_CTX #define MDInit MD5Init #define MDUpdate MD5Update #define MDFinal MD5Final #endif  
  366.  
  367. /* Main driver.  
  368.  
  369.    Arguments (may be any combination):      -sstring - digests string      -t       - runs time trial      -x       - runs test script      filename - digests file      (none)   - digests standard input  */ int main (argc, argv) int argc; char *argv[]; {   int i;  
  370.  
  371.   if (argc > 1)     for (i = 1; i < argc; i++)       if (argv[i][0] == '-' && argv[i][1] == 's')         MDString (argv[i] + 2);       else if (strcmp (argv[i], "-t") == 0)         MDTimeTrial ();       else if (strcmp (argv[i], "-x") == 0)         MDTestSuite ();       else         MDFile (argv[i]);   else     MDFilter ();  
  372.  
  373.   return (0); }  
  374.  
  375. /* Digests a string and prints the result.  */ static void MDString (string)  
  376.  
  377.   
  378.  
  379. Rivest                                                         [Page 16]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  380.  
  381.  char *string; {   MD_CTX context;   unsigned char digest[16];   unsigned int len = strlen (string);  
  382.  
  383.   MDInit (&context);   MDUpdate (&context, string, len);   MDFinal (digest, &context);  
  384.  
  385.   printf ("MD%d (\"%s\") = ", MD, string);   MDPrint (digest);   printf ("\n"); }  
  386.  
  387. /* Measures the time to digest TEST_BLOCK_COUNT TEST_BLOCK_LEN-byte      blocks.  */ static void MDTimeTrial () {   MD_CTX context;   time_t endTime, startTime;   unsigned char block[TEST_BLOCK_LEN], digest[16];   unsigned int i;  
  388.  
  389.   printf     ("MD%d time trial. Digesting %d %d-byte blocks ...", MD,      TEST_BLOCK_LEN, TEST_BLOCK_COUNT);  
  390.  
  391.   /* Initialize block */   for (i = 0; i < TEST_BLOCK_LEN; i++)     block[i] = (unsigned char)(i & 0xff);  
  392.  
  393.   /* Start timer */   time (&startTime);  
  394.  
  395.   /* Digest blocks */   MDInit (&context);   for (i = 0; i < TEST_BLOCK_COUNT; i++)     MDUpdate (&context, block, TEST_BLOCK_LEN);   MDFinal (digest, &context);  
  396.  
  397.   /* Stop timer */   time (&endTime);  
  398.  
  399.   printf (" done\n");   printf ("Digest = ");   MDPrint (digest);  
  400.  
  401.   
  402.  
  403. Rivest                                                         [Page 17]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  404.  
  405.    printf ("\nTime = %ld seconds\n", (long)(endTime-startTime));   printf     ("Speed = %ld bytes/second\n",      (long)TEST_BLOCK_LEN * (long)TEST_BLOCK_COUNT/(endTime-startTime)); }  
  406.  
  407. /* Digests a reference suite of strings and prints the results.  */ static void MDTestSuite () {   printf ("MD%d test suite:\n", MD);  
  408.  
  409.   MDString ("");   MDString ("a");   MDString ("abc");   MDString ("message digest");   MDString ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");   MDString     ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789");   MDString  
  410.  
  411.     ("1234567890123456789012345678901234567890\ 1234567890123456789012345678901234567890"); }  
  412.  
  413. /* Digests a file and prints the result.  */ static void MDFile (filename) char *filename; {   FILE *file;   MD_CTX context;   int len;   unsigned char buffer[1024], digest[16];  
  414.  
  415.   if ((file = fopen (filename, "rb")) == NULL)     printf ("%s can't be opened\n", filename);  
  416.  
  417.   else {     MDInit (&context);     while (len = fread (buffer, 1, 1024, file))       MDUpdate (&context, buffer, len);     MDFinal (digest, &context);  
  418.  
  419.     fclose (file);  
  420.  
  421.     printf ("MD%d (%s) = ", MD, filename);     MDPrint (digest);  
  422.  
  423.   
  424.  
  425. Rivest                                                         [Page 18]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  426.  
  427.      printf ("\n");   } }  
  428.  
  429. /* Digests the standard input and prints the result.  */ static void MDFilter () {   MD_CTX context;   int len;   unsigned char buffer[16], digest[16];  
  430.  
  431.   MDInit (&context);   while (len = fread (buffer, 1, 16, stdin))     MDUpdate (&context, buffer, len);   MDFinal (digest, &context);  
  432.  
  433.   MDPrint (digest);   printf ("\n"); }  
  434.  
  435. /* Prints a message digest in hexadecimal.  */ static void MDPrint (digest) unsigned char digest[16];  
  436.  
  437. {   unsigned int i;  
  438.  
  439.   for (i = 0; i < 16; i++)     printf ("%02x", digest[i]); }  
  440.  
  441. A.5 Test suite  
  442.  
  443.    The MD4 test suite (driver option "-x") should print the following    results:  
  444.  
  445. MD4 test suite: MD4 ("") = 31d6cfe0d16ae931b73c59d7e0c089c0 MD4 ("a") = bde52cb31de33e46245e05fbdbd6fb24 MD4 ("abc") = a448017aaf21d8525fc10ae87aa6729d MD4 ("message digest") = d9130a8164549fe818874806e1c7014b MD4 ("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = d79e1c308aa5bbcdeea8ed63df412da9 MD4 ("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789") = 043f8582f241db351ce627e153e7f0e4 MD4 ("123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456 78901234567890") = e33b4ddc9c38f2199c3e7b164fcc0536   
  446.  
  447.  Rivest                                                         [Page 19]   RFC 1320              MD4 Message-Digest Algorithm            April 1992  
  448.  
  449.  Security Considerations  
  450.  
  451.    The level of security discussed in this memo is considered to be    sufficient for implementing moderate security hybrid digital-    signature schemes based on MD4 and a public-key cryptosystem. We do    not know of any reason that MD4 would not be sufficient for    implementing very high security digital-signature schemes, but    because MD4 was designed to be exceptionally fast, it is "at the    edge" in terms of risking successful cryptanalytic attack. After    further critical review, it may be appropriate to consider MD4 for    very high security applications. For very high security applications    before the completion of that review, the MD5 algorithm [4] is    recommended.  
  452.  
  453. Author's Address  
  454.  
  455.    Ronald L. Rivest    Massachusetts Institute of Technology    Laboratory for Computer Science    NE43-324    545 Technology Square    Cambridge, MA  02139-1986  
  456.  
  457.    Phone: (617) 253-5880    EMail: rivest@theory.lcs.mit.edu  
  458.  
  459.   
  460.  
  461.   
  462.  
  463.   
  464.  
  465.   
  466.  
  467.   
  468.  
  469.   
  470.  
  471.   
  472.  
  473.   
  474.  
  475.   
  476.  
  477.   
  478.  
  479.   
  480.  
  481.   
  482.  
  483.  Rivest                                                         [Page 20]    
  484.