MD5 是一种信息摘要算法 (Message-Digest Algorithm)。它接收一个任意长度的信息 (文件) 作为输入，输出一个固定长度 (128 bits) 的信息摘要作为结果。一个文件的 MD5 值就像它的“数字指纹”，只要内容发生变化，对应的“指纹”也会改变，因此它被广泛应用于数字签名。例如：当你需要传输一个文件给别人时，可以同时提供给对方该文件的 MD5 值，当对方完成下载后，通过计算相应的 MD5 值并进行比对，就可以知道文件是否在传输过程中被篡改过。
MD5 算法整个计算过程主要分为五个步骤：
第一步，数据填充 (Append Padding Bits)
整个 MD5 算法是把输入信息分组后依次进行处理，每次处理数据的长度是 512 bits，因此需要把输入信息填充到长度是 512 的整数倍且刚好差 64 bits (即取模 512 后余数 448，原因见第二步)。即使原始信息已经满足该条件，填充也必须执行 (唯一性)。
填充方法：首先在原始信息后面添加一个 bit 的“1”，然后按需要添加对应个数的“0”。
第二步，附加长度 (Append Length)
在上一步完成后的数据上再添加 64 bits 的数据使其长度正好是 512 的倍数。添加的内容是原始信息 (未进行数据填充前) 的长度。如果原始文件的长度超过了 2^64，那么只会取长度后 64 bits 的数据。
第三步，初始化信息摘要缓冲区 (Initialize MD Buffer)
这一步会初始化 A, B, C, D 四个寄存器作为缓冲区，每个寄存器的大小是 32 bits (即 4 字节)。第四步涉及的运算都会在这四个寄存器上进行。它们的初始值（十六进制，低位字节在前）如下：
A: 01 23 45 67
B: 89 ab cd ef
C: fe dc ba 98
D: 76 54 32 10
第四步，处理消息组 (Process Message in 16-Word Blocks)
下图是核心的处理流程，首先说明一下图中字母代表的含义：
A, B, C, D 就是四个缓冲区中的数据。
F 是四个辅助非线性函数 F,G,H,I 中的一个，它们的功能都比较相似，接收 3 个 32 bits 的数据作为输入，输出一个 32 bits 的数据作为结果。每个函数内部都是按位 (bit) 作并行的计算，即位与位之间是独立的。比如 F 的定义如下：
F(X,Y,Z) = ((X & Y) | ~X) & Z
其结果中每个比特位代表的含义是：
if X then Y else Z
M 表示的是一个数组，每个元素是一个 32 bits 的信息数据，因为每次处理的信息长度是 512 bits，所以这个数组有 16 个元素。
K 是一个常量数组，共 64 个元素，存放的是正弦 (sin) 函数表。
S 可以理解为一个常量，只是每次都会变一个值。
整个计算过程是：把 B, C, D 输入给非线性函数获得结果；然后与 A 求和；加上一个 32 bits 的信息数据；再加上一个正弦值；按位左移 S 个位置；最后再加上 B 后赋值给 B，原来的 B, C, D 依次赋值给 C, D, A。因为 M 有 16 个元素，所以这样的过程会执行 16 次，称为一轮。非线性函数有 4 个，当一轮执行完后，会接着用另一个函数执行下一轮，总共 4 轮。因此针对每批 512 bits 长度的信息，会执行 16x4=64 次这样的核心处理流程（正好对应正弦常量数组的个数）。
第五步，输出 (Output)
当完成所有批次的计算后，从 A, B, C, D 以低位到高位的顺序输出其十六进制的值即成为 MD5 值。例如：
7F 13 8A 09 16 9B 25 0E 9D CB 37 81 40 90 73 78
更详细的内容可阅读 Rivest 的 MD5 原稿：RFC1321-The MD5 Message-Digest Algorithm
