AESを使用して暗号化された画像のように復号化された画像

Question

私のAESアルゴリズムはテキストに対してうまく機能しますが、画像に適応させようとしたときにまだ機能しません。すべて私に論理的であるように思われ、どこに問題があるかを見つけることができません。おかげ はこれがメインプログラムである、私はその後、私はaesencrypt/aesdecrypt機能（これも関数は、テキストのために良い仕事）

function [encrypt] = aes(s, oper, mode, I, iv, sbit)switch lower(oper) 
     case {'encrypt', 'enc', 'e'} 
      oper = 0; 
     case {'decrypt', 'dec', 'd'} 
      oper = 1; 
     otherwise 
      error('Bad ''oper'' parameter.'); 
    end 

    E.sub_mat=[]; 
    E.final=[]; 
    [m n]=size(I); 
    p=m/4*n/4; 
    k=1; 
    %Splite the image matrix into 4*4 sub matrix 
    for j=1:4:m 
     for i=1:4:n 
      E.sub_mat{k}=imcrop(I,[i,j,3,3]); 
      k=k+1; 
     end 
    end 

    input =zeros(4,4,'double'); 
    blocks=p; 
    l=1; 
    for l=1:blocks 
    input = E.sub_mat{l}; 
    switch lower(mode) 

     case {'ecb'} 
      % Electronic Codebook Mode 
      % ------------------------ 
      output = zeros(4,4,'double'); 

       if (oper) 
        % decrypt 
        output = aesdecrypt(s,input); 
       else 
        % encrypt 
        output = aesencrypt(s,input); 
       end  

      % Dites ceci est la matrice donnée: 



     case {'cbc'} 
      % Cipher Block Chaining Mode 
      % -------------------------- 
      if (nargin < 5) 
       error('Missing initialization vector ''iv''.'); 
      end 
      output = zeros(4,4,'double'); 
      ob = iv; 

       if (oper) 
        % decrypt 
        in = input; 
        output = bitxor(ob(:), aesdecrypt(s,in)'); 
        ob = in; 
       else 
        % encrypt 
        ob = bitxor(ob(:), input(idx)); 
        ob = aesencrypt(s, ob); 
        output = ob; 
       end 


      % store iv for block passing 
      s.iv = ob; 


     case {'cfb'} 
      % Cipher Feedback Mode 
      % -------------------- 
      % Special mode with bit manipulations 
      % sbit = 1..128 
      if (nargin < 6) 
       error('Missing ''sbit'' parameter.'); 
      end 
      % get number of bits 
      input=input(:); 
      bitlen = 8*length(input); 
      % loop counter 
      rounds = round(bitlen/sbit); 
      % check 
      if (rem(bitlen, sbit)) 
       error('Message length in bits is not multiple of ''sbit''.'); 
      end 
      % convert input to bitstream 
      inputb = reshape(de2bi(input,8,2,'left-msb')',1,bitlen); 
      % preset init. vector 
      ib = iv; 
      ibb = reshape(de2bi(ib,8,2,'left-msb')',1,128); 
      % preset output binary stream 
      outputb = zeros(size(inputb)); 
      for i = 1:rounds 
       iba = aesencrypt(s, ib); 
       % convert to bit, MSB first 
       ibab = reshape(de2bi(iba,8,2,'left-msb')',1,128); 
       % strip only sbit MSB bits 
       % this goes to xor 
       ibab = ibab(1:sbit); 
       % strip bits from input 
       inpb = inputb((i - 1)*sbit + (1:sbit)); 
       % make xor 
       outb = bitxor(ibab, inpb); 
       % write to output 
       outputb((i - 1)*sbit + (1:sbit)) = outb; 
       if (oper) 
        % decrypt 
        % prepare new iv - bit shift 
        ibb = [ibb((1 + sbit):end) inpb]; 
       else 
        % encrypt 
        % prepare new iv - bit shift 
        ibb = [ibb((1 + sbit):end) outb]; 
       end 
       % back to byte ary 
       ib = bi2de(vec2mat(ibb,8),'left-msb'); 
       % loop 
      end 
      output = bi2de(vec2mat(outputb,8),'left-msb'); 
      % store iv for block passing 
      s.iv = ib; 
      output=reshape(output,4,4); 

     case {'ofb'} 
      % Output Feedback Mode 
      % -------------------- 
      if (nargin < 5) 
       error('Missing initialization vector ''iv''.'); 
      end 
      output = zeros(4,4,'double'); 
      ib = iv; 

       % encrypt, decrypt 
       ib = aesencrypt(s, ib); 
       output = bitxor(ib(:), input); 

      % store iv for block passing 
      s.iv = ib; 

     case {'ctr'} 
      % Counter Mode 
      % ------------ 
      if (nargin < 5) 
       iv = 1; 
      end 
      input=input(:); 
      output = zeros(1,length(input)); 
      idx = 1:16; 
      for i = (iv):(iv + blocks - 1) 
       ib = AES_GET_COUNTER(i); 
       ib = aesencrypt(s, ib); 
       output(idx) = bitxor(ib(:), input(idx)); 
       idx = idx + 16; 
      end 
      s.iv = iv + blocks; 
      output=reshape(output,4,4); 
     otherwise 
      error('Bad ''oper'' parameter.'); 
    end 
    E.final{l}=output; 
    end 
    encrypt=zeros(m,n,'double'); 
    a=1; 
    for i=1:(m/4) 
     for j=1:(n/4) 
      r2=4*i;r1=r2-3; 
      c2=4*j;c1=c2-3;  
      encrypt(r1:r2,c1:c2)=E.final{a}; 
      a=a+1; 
     end 
    end 

aesencrypt機能

機能[アウト]を使用して4×4のサブ行列に行列を分割しました= aesencrypt（s、in） state = in;

% Initial round 
% AddRoundKey keyexp(1:4) 
state = bitxor(state, (s.keyexp(1:4, :))'); 

% Loop over (s.rounds - 1) rounds 
for i = 1:(s.rounds - 1) 
    % SubBytes - lookup table 
    state = s.s_box(state + 1); 
    % ShiftRows 
    state = shift_rows(state, 0); 
    % MixColumns 
    state = mix_columns(state, s); 
    % AddRoundKey keyexp(i*4 + (1:4)) 
    state = bitxor(state, (s.keyexp((1:4) + 4*i, :))'); 
end 

% Final round 
% SubBytes - lookup table 
state = s.s_box(state + 1); 
% ShiftRows 
state = shift_rows(state, 0); 
% AddRoundKey keyexp(4*s.rounds + (1:4)) 
state = bitxor(state, (s.keyexp(4*s.rounds + (1:4), :))'); 
out = state; 

aesdecrypt機能

function [out] = aesdecrypt(s, in)state = in; 

% Initial round 
% AddRoundKey keyexp(s.rounds*4 + (1:4)) 
state = bitxor(state, (s.keyexp(s.rounds*4 + (1:4), :))'); 

% Loop over (s.rounds - 1) rounds 
for i = (s.rounds - 1):-1:1 
    % ShiftRows 
    state = shift_rows(state, 1); 
    % SubBytes - lookup table 
    state = s.inv_s_box(state + 1); 
    % AddRoundKey keyexp(i*4 + (1:4)) 
    state = bitxor(state, (s.keyexp((1:4) + 4*i, :))'); 
    % MixColumns 
    state = mix_columns(state, s); 
end 

% Final round 
% ShiftRows 
state = shift_rows(state, 1); 
% SubBytes - lookup table 
state = s.inv_s_box(state + 1); 
% AddRoundKey keyexp(1:4) 
state = bitxor(state, (s.keyexp(1:4, :))'); 
out = state; 

テストファイル

[file path]=uigetfile('*.*','Select the Input Image'); 
Img=imread([path file]); 
keyh= {'2b' '7e' '15' '16' '28' 'ae' 'd2' 'a6'... 
    'ab' 'f7' '15' '88' '09' 'cf' '4f' '3c'}; 
key = hex2dec(keyh); 

s = aesinit(key); 
[n m h]=size(Img); 
R=Img(:,:,1); 
G = Img(:,:,2); 
B = Img(:,:,3); 
R=double(R); 
G=double(G); 
B=double(B); 
x=length(R); 

ivh = {'00' '01' '02' '03' '04' '05' '06' '07'... 
    '08' '09' '0a' '0b' '0c' '0d' '0e' '0f'}; 
iv = hex2dec(ivh); 

s = aesinit(key); 
mode= input('entrer le choix:') 
switch lower(mode) 
    case {'decrypt', 'dec', 'd'} 


mode = input('entrer le mode:') 
switch lower(mode) 
    case {'ecb'} 

image_decrypt_R = aes(s, 'dec', 'ecb', R); 
image_decrypt_G = aes(s, 'dec', 'ecb', G); 
image_decrypt_B = aes(s, 'dec', 'ecb', B); 
    case {'cbc'} 

image_decrypt_R = aes(s, 'dec', 'cbc', R, iv); 
image_decrypt_G = aes(s, 'dec', 'cbc', G , iv); 
image_decrypt_B = aes(s, 'dec', 'cbc', B , iv); 
    case {'cfb'} 
sbit= input('entrer 0<sbit<128 ') 

image_decrypt_R = aes(s, 'dec', 'cfb', R, iv, sbit); 
image_decrypt_G = aes(s, 'dec', 'cfb', G, iv, sbit); 
image_decrypt_B = aes(s, 'dec', 'cfb', B, iv, sbit); 
    case {'ofb'} 

image_decrypt_R = aes(s, 'dec', 'ofb', R , iv); 
image_decrypt_G = aes(s, 'dec', 'ofb', G , iv); 
image_decrypt_B = aes(s, 'dec', 'ofb', B , iv); 
    otherwise 
     error('bad''oper''parameter.'); 

end 

image_decrypt = cat(3,image_decrypt_R, image_decrypt_G, image_decrypt_B); 


Image = image_decrypt; 

imwrite(Image, 'image_decryptée.jpg'); 


    case {'encrypt', 'enc', 'e'} 


mode = input('entrer le mode:') 

switch lower(mode) 

    case {'ecb'} 

image_crypt_R = aes(s, 'enc', 'ecb', R); 
image_crypt_G = aes(s, 'enc', 'ecb', G); 
image_crypt_B = aes(s, 'enc', 'ecb', B); 
    case {'cbc'} 

image_crypt_R = aes(s, 'enc', 'cbc', R, iv); 
image_crypt_G = aes(s, 'enc', 'cbc', G , iv); 
image_crypt_B = aes(s, 'enc', 'cbc', B , iv); 
    case {'cfb'} 
sbit= input('entrer 0<sbit<128 ') 

image_crypt_R = aes(s, 'enc', 'cfb', R, iv, sbit); 
image_crypt_G = aes(s, 'enc', 'cfb', G, iv, sbit); 
image_crypt_B = aes(s, 'enc', 'cfb', B, iv, sbit); 
    case {'ofb'} 

image_crypt_R = aes(s, 'enc', 'ofb', R , iv); 
image_crypt_G = aes(s, 'enc', 'ofb', G , iv); 
image_crypt_B = aes(s, 'enc', 'ofb', B , iv); 
    otherwise 
     error('bad''oper''parameter.'); 

end 

     image_crypt = cat(3,image_crypt_R, image_crypt_G, image_crypt_B); 


Image = image_crypt; 



imwrite(Image, 'image_cryptée.jpg'); 

    otherwise 
     error('Bad ''oper'' parameter.'); 
end 

Answer 1

あなたはJPEGファイルにあなたの暗号化画像を書いています。 JPEGは非可逆圧縮フォーマットであり、結果ファイルはではなく、は画像と同じピクセル値を持ちます。

これらの違いは、通常は小さく、人間の目には邪魔になりません。しかし、暗号文の小さな違いが平文の完全なスクランブリングを意味するかもしれないのは暗号の本質です。

あなたはあなたのイメージを撮ります。 AESを使用してピクセル値を暗号化します（これまでのOK）。あなたはそれをJPEG画像に書き出します。あなたはそれを読み返しています - 今度はピクセル値はに変更されました。復号化する暗号文はAES暗号化の結果ではないため、AES暗号化の結果であるため、JPEG圧縮によって導入されたエラーとの結果です。