ছবির ভেতরে এনক্রিপ্ট করা বার্তা: SnapSeal কোডেকের অন্দরমহল

গোপন তথ্য ও বাহক আলাদা

SnapSeal ছবি, ফাইল বা লেখার মূল বাইট ও মেটাডেটা এনক্রিপ্ট করে একটি এনভেলপ তৈরি করে, তারপর সেটি বাহক ছবির পিক্সেলে বসায়। তথ্য পড়তে সুরক্ষিত ফাইল ও পাসওয়ার্ড লাগে; সার্ভার বা মূল বাহক ছবির দরকার হয় না।

ক্রিপ্টোগ্রাফি বিষয়বস্তু গোপন রাখে, আর ইমেজ স্টেগানোগ্রাফি তথ্য বহনের জায়গা দেয়। দুটি ধারণাই প্রতিষ্ঠিত। এই উদাহরণের শিল্পকর্ম ও পরীক্ষার পাসওয়ার্ড ইচ্ছাকৃতভাবেই প্রকাশ্য।

1. original_bytes + metadata
2. Argon2id → AES-GCM
3. header + ciphertext + tag
4. RGB → PNG

original.pngcover.webpprotected.png

নিচের দুই বিটে তথ্য

প্রতিটি RGB পিক্সেলে 8-বিটের 3টি চ্যানেল থাকে। এই উদাহরণে এনকোডার বাঁ থেকে ডানে চ্যানেল পড়ে, আলফা বাদ দেয়, ওপরের 6টি বিট অক্ষত রেখে নিচের 2টি বদলায়। ফলে 4টি চ্যানেলে 1 বাইট রাখা যায়।

স্লাইডার সরিয়ে দেখুন, চিহ্নিত বিটগুলো কীভাবে বদলায়। শুধু নিচের বিট লেখার এই ধাপে কোনো চ্যানেলের মান সর্বোচ্চ 3 বদলাতে পারে। ঐচ্ছিক JPEG বাহক বা ছবির অন্য সাজসজ্জার কারণে পরিবর্তন আরও বেশি হতে পারে।

def embed_byte(channels: bytes, value: int) -> bytes:
    if len(channels) != 4 or not 0 <= value <= 255:
        raise ValueError("Expected four channels and one byte")
    pairs = [(value >> shift) & 3 for shift in (6, 4, 2, 0)]
    return bytes((c & 0xFC) | pair
                 for c, pair in zip(channels, pairs, strict=True))

def read_byte(channels: bytes) -> int:
    value = 0
    for channel in channels:
        value = (value << 2) | (channel & 3)
    return value

cover = bytes([170, 181, 94, 203])
stored = embed_byte(cover, 0xD3)
assert stored == bytes([171, 181, 92, 203])
assert read_byte(stored) == 0xD3

কত বাইট ধরে

3টি চ্যানেলে 2 বিট করে মোট 6 বিট থাকে প্রতি পিক্সেলে। তাই 1024×1024 ছবিতে 16-বাইট পিক্সেল-প্যাকেট হেডারের আগে জায়গা 786,432 বাইট; হেডারের পরে থাকে 786,416 বাইট। শিল্পকর্মের জন্য কিছু পিক্সেল সংরক্ষিত থাকলে ধারণক্ষমতা আরও কমে।

একটি স্থির মার্কার প্যাকেটের বিন্যাস চেনায়, আর দৈর্ঘ্য দিয়ে এনভেলপের শেষ নির্ধারিত হয়। প্যাকেট ও এনক্রিপশনের সংস্করণ আলাদা নামপরিসরের অংশ: PNG2 প্যাকেটের ভেতরেও v3 ক্রিপ্টোগ্রাফিক এনভেলপ থাকতে পারে।

C = floor(W × H × 3 × 2 / 8) − 16
C(1024, 1024) = 786,416 bytes

কী তৈরি ও এনভেলপের সত্যতা যাচাই

SnapSeal-এর v3 প্রোফাইলে Argon2id v1.3, UTF-8 পাসওয়ার্ড ও দৈব 16-বাইট সল্ট থেকে 32-বাইট কী তৈরি করে। এতে 64 MiB মেমোরি, 3 পাস ও 1 লেন ব্যবহৃত হয়। KDF চালানোর আগে রিডারকে নির্ধারিত ও সমর্থিত কাজের মাত্রা যাচাই করতে হবে।

AES-256-GCM মূল বাইট ও মেটাডেটা এনক্রিপ্ট করে। এর 16-বাইট ট্যাগ সাইফারটেক্সটের পাশাপাশি প্রকাশ্য 48-বাইট হেডারেরও সত্যতা যাচাই করে। যাচাই ব্যর্থ হলে রিডার কখনোই প্লেইনটেক্সট প্রকাশ করবে না।

from argon2.low_level import Type, hash_secret_raw
from cryptography.hazmat.primitives.ciphers.aead import AESGCM

def decrypt_v3(envelope: bytes, password: str) -> bytes:
    if not 70 <= len(envelope) <= 50 * 1024 * 1024 + 4096:
        raise ValueError("Invalid envelope size")
    header = envelope[:48]
    if header[:12] != b"SNAPSEAL\x03\x01\x13\x01":
        raise ValueError("Expected the v3 Argon2id profile")
    memory = int.from_bytes(header[12:16], "big")
    passes = int.from_bytes(header[16:20], "big")
    if (memory, passes) != (65536, 3):
        raise ValueError("Unsupported work factors")
    secret = password.encode("utf-8")
    if not 1 <= len(password) <= 256 or len(secret) > 1024:
        raise ValueError("Invalid password length")
    key = hash_secret_raw(
        secret, header[20:36], time_cost=passes,
        memory_cost=memory, parallelism=1, hash_len=32,
        type=Type.ID, version=19,
    )
    return AESGCM(key).decrypt(
        header[36:48], envelope[48:], header,
    )

plaintext = uint32_be(metadata_length) + metadata_json + original_bytes
envelope  = header + AESGCM(key).encrypt(nonce, plaintext, header)

বার্তা থাকে পিক্সেলে

তথ্য থাকে ডিকোড করা RGB মানে, PNG মেটাডেটায় নয়। দুটি PNG ফাইলের বাইট আলাদা হলেও ডিকোড করা RGB মান অপরিবর্তিত থাকলে নিচের বিটে রাখা বার্তাও অক্ষত থাকে। বিপরীতে স্ক্রিনশট, পিক্সেল সম্পাদনা বা আকার বদলানোর পর ছবিটি চেনা গেলেও তথ্য নষ্ট হতে পারে।

উৎসের কম্প্রেশন স্পষ্টভাবে বেছে না নিলে পুনরুদ্ধারের সময় মূল বাইট ও মেটাডেটা হুবহু ফিরে আসে। ফাইলের নাম এনক্রিপ্ট করা থাকে, তবে প্যাডিং ছাড়া এনভেলপ থেকে আনুমানিক আকার বোঝা যায়।

PNG bytes A ≠ PNG bytes B
RGB(A) = RGB(B), α(A) = α(B) = 255
→ envelope(A) = envelope(B)

অ্যান্টি-কম্প্রেশন: JPEG থেকে ফেরার আরেক পথ

এখানে অ্যান্টি-কম্প্রেশন বলতে একই মাত্রার JPEG থেকে সাধ্যমতো তথ্য পুনরুদ্ধারের চেষ্টা বোঝায়। একই এনক্রিপ্ট করা এনভেলপের একটি কপি থাকে PNG-এর নিচের RGB বিটে; চাইলে ছবির ফ্রিকোয়েন্সি সহগেও আরেকটি পুনরুদ্ধার কপি রাখা যায়। এতে কম্প্রেশন বন্ধ হয় না এবং ফরম্যাটটিও শনাক্তের অযোগ্য হয়ে যায় না।

RGB → Y → DCT(8×8)
q = round(coefficient / JPEG_quantizer)
coefficient′ = q × JPEG_quantizer

from math import floor

def put_bit(coefficient: float, bit: int, step: int = 24) -> int:
    cell = floor((coefficient / step - bit) / 2 + 0.5)
    return step * (2 * cell + bit)

def read_bit(coefficient: float, step: int = 24) -> int:
    return floor(coefficient / step + 0.5) % 2

stored = put_bit(70, 1)              # 72
assert read_bit(stored + 11) == 1    # 83: same cell
assert read_bit(stored + 13) == 0    # 85: crossed the boundary

223 + 32 = 255 bytes
t = (255 − 223) / 2 = 16 byte errors
A₀ B₀ C₀ A₁ B₁ C₁ … → A, B, C
repair → CRC → AES-GCM → original_bytes

exact(PNG) ∧ exact(Q60) ∧ exact(Q85 → Q60)
max(corrected_bytes_per_codeword) ≤ 12 < 16
automatic: envelope_length ≤ 280_000

ফরম্যাট যা প্রকাশ করে

স্থির মার্কারের কারণে ফরম্যাটটি শনাক্ত করা যায়। বাহক শিল্পকর্ম প্রকাশ্য এবং শিল্পকর্ম হিসেবে তার সত্যতা যাচাই করা হয় না; ওপরের বিট বদলালেও এম্বেড করা বার্তা অক্ষত থাকতে পারে। ত্রুটি সংশোধন ও CRC পরিবহনের ক্ষতি সামলায়, আর AES-GCM সুরক্ষিত বিষয়বস্তুর সত্যতা যাচাই করে।

আক্রমণকারী অফলাইনে পাসওয়ার্ড অনুমান করতে পারে। Argon2id প্রতিটি অনুমানের খরচ বাড়ায়, কিন্তু দুর্বল পাসওয়ার্ডকে নিরাপদ করতে পারে না। পাসওয়ার্ড পুনরুদ্ধারের ব্যবস্থা নেই; স্বাধীন নিরাপত্তা নিরীক্ষার দাবিও করা হচ্ছে না।

অ্যাপ্লিকেশন ছাড়াই পড়ুন

স্বতন্ত্র Python 3.12+ রিডার মূল PNG পড়তে পারে, JPEG পুনরুদ্ধার কপি থাকা PNG-সহ। এটি নির্দিষ্ট সীমার মধ্যে থাকা একক-PNG SnapSeal ZIP এবং raw v3 এনভেলপও পড়ে। JPEG-এ রূপান্তরিত ফাইলের জন্য TypeScript কোডেক দরকার।

এখানে নতুন ক্রিপ্টোগ্রাফি উদ্ভাবনের বদলে প্রতিষ্ঠিত পদ্ধতি, স্পষ্ট ফরম্যাট ও সীমা এবং স্বতন্ত্র রিডার ব্যবহার করা হয়েছে। বর্ণিত সংস্করণটি ওপেন-সোর্স v3 বাস্তবায়ন; আগে থেকে মোতায়েন করা পুরোনো রিডার এর ফাইল প্রত্যাখ্যান করতে পারে। তালিকাভুক্ত ডিপেনডেন্সিগুলো ভার্চুয়াল এনভায়রনমেন্টে ইনস্টল করুন। সম্পূর্ণ সোর্স ও ঐচ্ছিক ডাউনলোডগুলো উদাহরণের পরে রয়েছে।

python -m pip install -r requirements.txt

from getpass import getpass
from pathlib import Path
from decode_snapseal import decode_path

result = decode_path(
    Path("protected.png"),
    getpass("Password: "),
)

output = Path("restored")
output.mkdir(exist_ok=True)
with (output / result.filename).open("xb") as target:
    target.write(result.data)