MD5 Java Bean 實現：純 Java 移植 RFC 1321、跨平台驗證與密碼保護應用

前言

MD5 (Message-Digest Algorithm 5) 將任意長度位元組串轉換為 128 位 (16 位元組) 指紋，不可逆、抗碰撞。本文記錄將 RFC 1321 C 參考實現移植為純 Java Bean 的過程、關鍵調整 (無符號運算)、跨平台驗證與密碼儲存應用示範。

移植策略：純 Java vs JNI

• JNI：引入平台相依性，違背「一次編寫到處運行」，僅作為無奈之舉 (硬體/OS 交互)。
• 純 Java 移植：保持跨平台優勢，驗證 Java 2 運算效率。選擇此路徑。

關鍵移植調整

核心類別結構

package beartool;
public class MD5 {
    // RFC 1321 常數 S11..S44, T[64] 等 -> final static
    // 內部狀態: long[] state = new long[4]; long[] count = new long[2]; byte[] buffer = new byte[64];
    // 公有 API:
    //   public MD5() { reset(); }
    //   public void update(byte[] input) / update(byte[] input, int offset, int len)
    //   public byte[] finalize() // 產生 16 位元組 digest
    //   public String toHexString() // 32 字元十六進位字串
    // 私有核心: transform(long[] block), encode/decode byte<->long, rotateLeft, FF/GG/HH/II 函數
}

標準測試套件驗證 (RFC 1321)

MD5("")           = d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
MD5("a")          = 0cc175b9c0f1b6a831c399e269772661
MD5("abc")        = 900150983cd24fb0d6963f7d28e17f72
MD5("message digest") = f96b697d7cb7938d525a2f31aaf161d0
MD5("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz") = c3fcd3d76192e4007dfb496cca67e13b

編譯執行 java beartool.MD5 "test string" 輸出與標準套件完全一致。

跨平台驗證

將 MD5.class 複製至 Linux + IBM JDK 1.3 執行，結果完全一致，確認「一次編寫到處運行」。

效能觀測

肉眼感知 Java 版 MD5 計算「一閃即成」，未覺明顯較 C 版慢 (JIT 編譯優化熱點路徑)。

應用：使用者密碼 MD5 保護

// 註冊/修改密碼
String pwdMD5 = new MD5().update(password.getBytes("UTF-8")).toHexString();
dao.saveUser(username, pwdMD5); // 資料庫儲存 MD5，不存明文

// 登入驗證
String inputMD5 = new MD5().update(inputPwd.getBytes("UTF-8")).toHexString();
String storedMD5 = dao.getPasswordMD5(username);
if (inputMD5.equals(storedMD5)) loginSuccess();

優勢：開發者/DBA 無法從資料庫讀取明文密碼；注意：需防範彩虹表攻擊 (加鹽 Salt)、避免弱密碼、現代建議改用 BCrypt/Argon2/SCrypt。

Java Bean 部署

• 編譯：javac -d . MD5.java → 產生 beartool/MD5.class
• 使用：import beartool.MD5; 實例化調用。
• 打包：保持 beartool/MD5.class 相對路徑置入 JAR/WAR。

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