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画像にaes暗号をかけたい

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ページ 1 ／ 1

画像にaes暗号をかけたい

Posted: 2012年10月26日(金) 16:52
by aki030
aes暗号サンプルソース
http://free.pjc.co.jp/AES/dos_aes.c

画素値の直接操作のサンプルソース
http://opencv.jp/sample/basic_structures.html

上のふたつのサンプルソースを使って、画像に暗号をかけるプログラムを作成したいと思っています。

画素値の直接操作のサンプルソース内の配列pの値を変えたいと思っています。

aes暗号サンプルソースの配列dataを変化させればいいと考えているのですがうまくいきません。

ご教授していただきたいと思います。
よろしくおねがいします。

Re: 画像にaes暗号をかけたい

Posted: 2012年10月26日(金) 17:10
by h2so5
どう上手くいかないのかを書きましょう。

Re: 画像にaes暗号をかけたい

Posted: 2012年10月26日(金) 17:44
by softya（ソフト屋)
ソースコードの掲載と環境の書き込みは必須です。　　http://dixq.net/board/board.html
あとhttpのhを省略する無意味な行為は止めてください。

Re: 画像にaes暗号をかけたい

Posted: 2012年10月28日(日) 11:51
by aki030
質問の仕方がなれなくて申し訳ございません。

環境
言語：c
（opencv1.0を使っています。）
コンパイラ：cygwin

コードは下記の通りです。

コード: 

#include <cv.h>
#include <highgui.h>

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define NB 4                          /* 128bit 固定として規格されている(データの長さ) */
#define NBb 16

/************************************************************/
unsigned char key[32];
int w[60];                            /* FIPS 197 P.19 5.2 Key Expansion */
int data[NB];
int nk;                               /* 4,6,8(128,192,256 bit) 鍵の長さ */
int nr;                               /* 10,12,14 ラウンド数 */

void SubBytes(int data[]);            /* FIPS 197  P.16 Figure  6 */
void ShiftRows(int data[]);           /* FIPS 197  P.17 Figure  8 */
void MixColumns(int *);               /* FIPS 197  P.18 Figure  9 */
void AddRoundKey(int *,int);          /* FIPS 197  P.19 Figure 10 */
int SubWord(int in);                  /* FIPS 197  P.20 Figure 11 */ /* FIPS 197  P.19  5.2 */
int RotWord(int in);                  /* FIPS 197  P.20 Figure 11 */ /* FIPS 197  P.19  5.2 */
void KeyExpansion(void *);            /* FIPS 197  P.20 Figure 11 */
void invShiftRows(int data[]);        /* FIPS 197  P.22 Figure 13 */
void invSubBytes(int data[]);         /* FIPS 197  P.22 5.3.2 */
void invMixColumns(int data[],int n); /* FIPS 197  P.23 5.3.3 */

int Cipher(int *);                    /* FIPS 197  P.15 Figure  5 */
int invCipher(int *);                 /* FIPS 197  P.21 Figure 12 */

/************************************************************/
void datadump(char c[],void *dt,int len)
{
  int i;
  unsigned char *cdt = (unsigned char *)dt;
  printf("%s",c);
  for(i=0;i<len*4;i++)
  {
    printf("%02x",cdt[i]);
  }
  printf("\n");
}

/************************************************************/


int
main (int argc, char **argv)
{


  int x, y;
  uchar data[3];
  IplImage *img;
  
  unsigned char keys[]={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,
                        0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0c,0x0d,0x0e,0x0f,
                        0x10,0x11,0x12,0x13,0x14,0x15,0x16,0x17,
                        0x18,0x19,0x1a,0x1b,0x1c,0x1d,0x1e,0x1f};
  unsigned char init[]={0x00,0x11,0x22,0x33,0x44,0x55,0x66,0x77,
                        0x88,0x99,0xaa,0xbb,0xcc,0xdd,0xee,0xff};
                        

  
  
  memcpy(key,keys,32);
  nk = 8;               //鍵の長さ 4,6,8(128,192,256 bit)
  nr = nk + 6;          //ラウンド数 10,12,14

  KeyExpansion(key);    //暗号化するための鍵の準備
  memcpy(data,init,NBb); //NBにて 4ワード 16バイトと定義している
  
  
  
  if (argc != 2 || (img = cvLoadImage (argv[1], CV_LOAD_IMAGE_COLOR)) == 0)
    return -1;

  // (1)画素値（R,G,B）を順次取得し，変更する
  for (y = 0; y < img->height; y++) {
    for (x = 0; x < img->width; x++) {
      /* 画素値を直接操作する一例 */
      data[0] = img->imageData[img->widthStep * y + x * 3];        // B
      data[1] = img->imageData[img->widthStep * y + x * 3 + 1];    // G
      data[2] = img->imageData[img->widthStep * y + x * 3 + 2];    // R
      
      
      if(y<1 && x<1)
      	printf("%d\n",data[0]);
      	
      
      Cipher(data);
      
      
      if(y<1 && x<1)
      	printf("%d\n",data[0]);
      
      img->imageData[img->widthStep * y + x * 3] = data[0];
      img->imageData[img->widthStep * y + x * 3 + 1] = data[1];
      img->imageData[img->widthStep * y + x * 3 + 2] = data[2];
    }
  }
  
   /* 画像の表示 */
  cvNamedWindow ("Image", CV_WINDOW_AUTOSIZE);
  cvShowImage ("Image", img);
  cvWaitKey (0);

  /* 画像の保存 */  
  cvSaveImage( "image_result5.bmp", img);
  cvDestroyWindow ("Image");
  cvReleaseImage (&img);

  return 0;
}




/************************************************************/
/* FIPS 197  P.16 Figure 7 */
int Sbox[256]={
  0x63,0x7c,0x77,0x7b,0xf2,0x6b,0x6f,0xc5,0x30,0x01,0x67,0x2b,0xfe,0xd7,0xab,0x76,
  0xca,0x82,0xc9,0x7d,0xfa,0x59,0x47,0xf0,0xad,0xd4,0xa2,0xaf,0x9c,0xa4,0x72,0xc0,
  0xb7,0xfd,0x93,0x26,0x36,0x3f,0xf7,0xcc,0x34,0xa5,0xe5,0xf1,0x71,0xd8,0x31,0x15,
  0x04,0xc7,0x23,0xc3,0x18,0x96,0x05,0x9a,0x07,0x12,0x80,0xe2,0xeb,0x27,0xb2,0x75,
  0x09,0x83,0x2c,0x1a,0x1b,0x6e,0x5a,0xa0,0x52,0x3b,0xd6,0xb3,0x29,0xe3,0x2f,0x84,
  0x53,0xd1,0x00,0xed,0x20,0xfc,0xb1,0x5b,0x6a,0xcb,0xbe,0x39,0x4a,0x4c,0x58,0xcf,
  0xd0,0xef,0xaa,0xfb,0x43,0x4d,0x33,0x85,0x45,0xf9,0x02,0x7f,0x50,0x3c,0x9f,0xa8,
  0x51,0xa3,0x40,0x8f,0x92,0x9d,0x38,0xf5,0xbc,0xb6,0xda,0x21,0x10,0xff,0xf3,0xd2,
  0xcd,0x0c,0x13,0xec,0x5f,0x97,0x44,0x17,0xc4,0xa7,0x7e,0x3d,0x64,0x5d,0x19,0x73,
  0x60,0x81,0x4f,0xdc,0x22,0x2a,0x90,0x88,0x46,0xee,0xb8,0x14,0xde,0x5e,0x0b,0xdb,
  0xe0,0x32,0x3a,0x0a,0x49,0x06,0x24,0x5c,0xc2,0xd3,0xac,0x62,0x91,0x95,0xe4,0x79,
  0xe7,0xc8,0x37,0x6d,0x8d,0xd5,0x4e,0xa9,0x6c,0x56,0xf4,0xea,0x65,0x7a,0xae,0x08,
  0xba,0x78,0x25,0x2e,0x1c,0xa6,0xb4,0xc6,0xe8,0xdd,0x74,0x1f,0x4b,0xbd,0x8b,0x8a,
  0x70,0x3e,0xb5,0x66,0x48,0x03,0xf6,0x0e,0x61,0x35,0x57,0xb9,0x86,0xc1,0x1d,0x9e,
  0xe1,0xf8,0x98,0x11,0x69,0xd9,0x8e,0x94,0x9b,0x1e,0x87,0xe9,0xce,0x55,0x28,0xdf,
  0x8c,0xa1,0x89,0x0d,0xbf,0xe6,0x42,0x68,0x41,0x99,0x2d,0x0f,0xb0,0x54,0xbb,0x16
};

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.22 Figure 14 */
int invSbox[256]={
  0x52,0x09,0x6a,0xd5,0x30,0x36,0xa5,0x38,0xbf,0x40,0xa3,0x9e,0x81,0xf3,0xd7,0xfb,
  0x7c,0xe3,0x39,0x82,0x9b,0x2f,0xff,0x87,0x34,0x8e,0x43,0x44,0xc4,0xde,0xe9,0xcb,
  0x54,0x7b,0x94,0x32,0xa6,0xc2,0x23,0x3d,0xee,0x4c,0x95,0x0b,0x42,0xfa,0xc3,0x4e,
  0x08,0x2e,0xa1,0x66,0x28,0xd9,0x24,0xb2,0x76,0x5b,0xa2,0x49,0x6d,0x8b,0xd1,0x25,
  0x72,0xf8,0xf6,0x64,0x86,0x68,0x98,0x16,0xd4,0xa4,0x5c,0xcc,0x5d,0x65,0xb6,0x92,
  0x6c,0x70,0x48,0x50,0xfd,0xed,0xb9,0xda,0x5e,0x15,0x46,0x57,0xa7,0x8d,0x9d,0x84,
  0x90,0xd8,0xab,0x00,0x8c,0xbc,0xd3,0x0a,0xf7,0xe4,0x58,0x05,0xb8,0xb3,0x45,0x06,
  0xd0,0x2c,0x1e,0x8f,0xca,0x3f,0x0f,0x02,0xc1,0xaf,0xbd,0x03,0x01,0x13,0x8a,0x6b,
  0x3a,0x91,0x11,0x41,0x4f,0x67,0xdc,0xea,0x97,0xf2,0xcf,0xce,0xf0,0xb4,0xe6,0x73,
  0x96,0xac,0x74,0x22,0xe7,0xad,0x35,0x85,0xe2,0xf9,0x37,0xe8,0x1c,0x75,0xdf,0x6e,
  0x47,0xf1,0x1a,0x71,0x1d,0x29,0xc5,0x89,0x6f,0xb7,0x62,0x0e,0xaa,0x18,0xbe,0x1b,
  0xfc,0x56,0x3e,0x4b,0xc6,0xd2,0x79,0x20,0x9a,0xdb,0xc0,0xfe,0x78,0xcd,0x5a,0xf4,
  0x1f,0xdd,0xa8,0x33,0x88,0x07,0xc7,0x31,0xb1,0x12,0x10,0x59,0x27,0x80,0xec,0x5f,
  0x60,0x51,0x7f,0xa9,0x19,0xb5,0x4a,0x0d,0x2d,0xe5,0x7a,0x9f,0x93,0xc9,0x9c,0xef,
  0xa0,0xe0,0x3b,0x4d,0xae,0x2a,0xf5,0xb0,0xc8,0xeb,0xbb,0x3c,0x83,0x53,0x99,0x61,
  0x17,0x2b,0x04,0x7e,0xba,0x77,0xd6,0x26,0xe1,0x69,0x14,0x63,0x55,0x21,0x0c,0x7d
};

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.15 Figure 5 */ //暗号化
int Cipher(int data[])
{
  int i;

  AddRoundKey(data,0);

  for(i=1;i<nr;i++)
  {
    SubBytes(data);
    ShiftRows(data);
    MixColumns(data);
    AddRoundKey(data,i);
  }

  SubBytes(data);
  ShiftRows(data);
  AddRoundKey(data,i);
  return(i);
}

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.21 Figure 12 */ //復号化
int invCipher(int data[])
{
  int i;

  AddRoundKey(data,nr);

  for(i=nr-1;i>0;i--)
  {
    invShiftRows(data);
    invSubBytes(data);
    AddRoundKey(data,i);
    invMixColumns(data,i);
  }

  invShiftRows(data);
  invSubBytes(data);
  AddRoundKey(data,0);
  return(nr);
}

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.16 Figure 6 */
void SubBytes(int data[])
{
  int i,j;
  unsigned char *cb=(unsigned char*)data;
  for(i=0;i<NBb;i+=4)//理論的な意味から二重ループにしているが意味は無い
  {
    for(j=0;j<4;j++)
    {
      cb[i+j] = Sbox[cb[i+j]];
    }
  }
}

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.22 5.3.2 */
void invSubBytes(int data[])
{
  int i,j;
  unsigned char *cb=(unsigned char*)data;
  for(i=0;i<NBb;i+=4)//理論的な意味から二重ループにしているが意味は無い
  {
    for(j=0;j<4;j++)
    {
      cb[i+j] = invSbox[cb[i+j]];
    }
  }
}

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.17 Figure 8 */
void ShiftRows(int data[])
{
  int i,j,i4;
  unsigned char *cb=(unsigned char*)data;
  unsigned char cw[NBb];
  memcpy(cw,cb,sizeof(cw));
  for(i=0;i<NB;i+=4)
  {
    i4 = i*4;
    for(j=1;j<4;j++)
    {
      cw[i4+j+0*4] = cb[i4+j+((j+0)&3)*4];
      cw[i4+j+1*4] = cb[i4+j+((j+1)&3)*4];
      cw[i4+j+2*4] = cb[i4+j+((j+2)&3)*4];
      cw[i4+j+3*4] = cb[i4+j+((j+3)&3)*4];
    }
  }
  memcpy(cb,cw,sizeof(cw));
}

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.22 Figure 13 */
void invShiftRows(int data[])
{
  int i,j,i4;
  unsigned char *cb=(unsigned char*)data;
  unsigned char cw[NBb];
  memcpy(cw,cb,sizeof(cw));
  for(i=0;i<NB;i+=4)
  {
    i4 = i*4;
    for(j=1;j<4;j++)
    {
      cw[i4+j+((j+0)&3)*4] = cb[i4+j+0*4];
      cw[i4+j+((j+1)&3)*4] = cb[i4+j+1*4];
      cw[i4+j+((j+2)&3)*4] = cb[i4+j+2*4];
      cw[i4+j+((j+3)&3)*4] = cb[i4+j+3*4];
    }
  }
  memcpy(cb,cw,sizeof(cw));
}

/************************************************************/
/* FIPS 197 P.10 4.2 乗算 (n倍) */
int mul(int dt,int n)
{
  int i,x=0;
  for(i=8;i>0;i>>=1)
  {
    x <<= 1;
    if(x&0x100)
      x = (x ^ 0x1b) & 0xff;
    if((n & i))
      x ^= dt;
  }
  return(x);
}

/************************************************************/
int dataget(void* data,int n)
{
  return(((unsigned char*)data)[n]);
}

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.18 Figure 9 */
void MixColumns(int data[])
{
  int i,i4,x;
  for(i=0;i<NB;i++)
  {
    i4 = i*4;
    x  =  mul(dataget(data,i4+0),2) ^
          mul(dataget(data,i4+1),3) ^
          mul(dataget(data,i4+2),1) ^
          mul(dataget(data,i4+3),1);
    x |= (mul(dataget(data,i4+1),2) ^
          mul(dataget(data,i4+2),3) ^
          mul(dataget(data,i4+3),1) ^
          mul(dataget(data,i4+0),1)) << 8;
    x |= (mul(dataget(data,i4+2),2) ^
          mul(dataget(data,i4+3),3) ^
          mul(dataget(data,i4+0),1) ^
          mul(dataget(data,i4+1),1)) << 16;
    x |= (mul(dataget(data,i4+3),2) ^
          mul(dataget(data,i4+0),3) ^
          mul(dataget(data,i4+1),1) ^
          mul(dataget(data,i4+2),1)) << 24;
    data[i] = x;
  } 
}

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.23 5.3.3 */
void invMixColumns(int data[],int n)
{
  int i,i4,x;
  for(i=0;i<NB;i++)
  {
    i4 = i*4;
    x  =  mul(dataget(data,i4+0),14) ^
          mul(dataget(data,i4+1),11) ^
          mul(dataget(data,i4+2),13) ^
          mul(dataget(data,i4+3), 9);
    x |= (mul(dataget(data,i4+1),14) ^
          mul(dataget(data,i4+2),11) ^
          mul(dataget(data,i4+3),13) ^
          mul(dataget(data,i4+0), 9)) << 8;
    x |= (mul(dataget(data,i4+2),14) ^
          mul(dataget(data,i4+3),11) ^
          mul(dataget(data,i4+0),13) ^
          mul(dataget(data,i4+1), 9)) << 16;
    x |= (mul(dataget(data,i4+3),14) ^
          mul(dataget(data,i4+0),11) ^
          mul(dataget(data,i4+1),13) ^
          mul(dataget(data,i4+2), 9)) << 24;
    data[i] = x;
  } 
}

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.19 Figure 10 */
void AddRoundKey(int data[],int n)
{
  int i;
  for(i=0;i<NB;i++)
  {
    data[i] ^= w[i+NB*n];
  }
}

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.20 Figure 11 */ /* FIPS 197  P.19  5.2 */
int SubWord(int in)
{
  int inw=in;
  unsigned char *cin=(unsigned char*)&inw;
  cin[0] = Sbox[cin[0]];
  cin[1] = Sbox[cin[1]];
  cin[2] = Sbox[cin[2]];
  cin[3] = Sbox[cin[3]];
  return(inw);
}

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.20 Figure 11 */ /* FIPS 197  P.19  5.2 */
int RotWord(int in)
{
  int inw=in,inw2=0;
  unsigned char *cin=(unsigned char*)&inw;
  unsigned char *cin2=(unsigned char*)&inw2;
  cin2[0] = cin[1];
  cin2[1] = cin[2];
  cin2[2] = cin[3];
  cin2[3] = cin[0];
  return(inw2);
}

/************************************************************/
/* FIPS 197  P.20 Figure 11 */
void KeyExpansion(void *key)
{
  /* FIPS 197  P.27 Appendix A.1 Rcon[i/Nk] */ //又は mulを使用する
  int Rcon[10]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,0x1b,0x36};
  int i,temp;

  memcpy(w,key,nk*4);
  for(i=nk;i<NB*(nr+1);i++)
  {
    temp = w[i-1];
    if((i%nk) == 0)
      temp = SubWord(RotWord(temp)) ^ Rcon[(i/nk)-1];
    else if(nk > 6 && (i%nk) == 4)
      temp = SubWord(temp);
    w[i] = w[i-nk] ^ temp;
  }
}

複合のコードは91行めのCipher(data);をinvCipher(data);に変えています。

暗号化の方では69が210に変わっています。
複合の方では210が41に変わっています。

どのようにコードをいじるれば暗号と複合ができるのか手を付けられない状態です。

Re: 画像にaes暗号をかけたい

Posted: 2012年10月28日(日) 12:53
by h2so5
AESはブロック長が128bitなので、128bit単位でないと暗号化できません。
ビットマップの1つの画素では24bitしかないので、パディングを入れるか複数画素をまとめて暗号化する必要があります。

[追記]
71行目でバッファオーバーランが起きているのでそこも怪しいですが。

Re: 画像にaes暗号をかけたい

Posted: 2012年10月29日(月) 14:49
by aki030
h2so5様

質問への回答ありがとうございます。

お陰様で何とかなりそうです。

Re: 画像にaes暗号をかけたい

Posted: 2012年10月29日(月) 14:50
by aki030
解決にチェックをするのを忘れてしまいました。
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