자동차보안특론 중간고사 대체과제 (상황 구현).ipynb

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 "cells": [
  {
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   "execution_count": 1,
   "id": "b4808468-6a81-4e54-beb6-5078e48cb886",
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   "outputs": [],
   "source": [
    "import random\n",
    "import string\n",
    "from Crypto.Cipher import AES\n",
    "from Crypto.Util.Padding import pad, unpad"
   ]
  },
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   "cell_type": "code",
   "execution_count": 2,
   "id": "cf816d25-91c6-4ab9-b130-49c703dc470b",
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "# 1) AES 클래스 구현 \n",
    "class AESCipher:\n",
    "    # mode는 정수형태의 상수로 구성\n",
    "    MODE_ECB = 1  # ECB 모드\n",
    "    MODE_CBC = 2  # CBC 모드\n",
    "    MODE_OFB = 3  # OFB 모드\n",
    "    \n",
    "    def __init__(self):\n",
    "        self.blocksize = 16  # 블록 사이즈\n",
    "        self.mode = AES.MODE_ECB  # 기본 모드로 ECB 설정\n",
    "\n",
    "    def Set_Mode(self, mode):\n",
    "        # 주어진 모드에 따라 암호화 모드 설정\n",
    "        if mode == self.MODE_ECB:\n",
    "            self.mode = AES.MODE_ECB\n",
    "        elif mode == self.MODE_CBC:\n",
    "            self.mode = AES.MODE_CBC\n",
    "        elif mode == self.MODE_OFB:\n",
    "            self.mode = AES.MODE_OFB\n",
    "        else:\n",
    "            # 유효하지 않은 모드일 경우 오류 발생\n",
    "            raise ValueError(\"잘못된 AES 모드입니다.\")\n",
    "\n",
    "    def Create_IV(self):\n",
    "        # 초기화 벡터 생성 : IV는 숫자, 영문자 대소문자로 구성된 16바이트 String\n",
    "        return ''.join(random.choices(string.ascii_letters + string.digits, k=self.blocksize))\n",
    "\n",
    "    def Create_Key(self, key_size=16):\n",
    "        # key는 16/24/32 바이트 값만 지원\n",
    "        if key_size not in [16, 24, 32]:\n",
    "            raise ValueError(\"잘못된 Key size입니다.\")\n",
    "        # 키 생성\n",
    "        return ''.join(random.choices(string.ascii_letters + string.digits, k=key_size))\n",
    "\n",
    "    def pad(self, s):\n",
    "        # 블록 사이즈에 맞게 패딩\n",
    "        return s + (self.blocksize - len(s) % self.blocksize) * chr(self.blocksize - len(s) % self.blocksize).encode()\n",
    "\n",
    "    def unpad(self, s):\n",
    "        # 패딩 제거\n",
    "        return s[:-ord(s[len(s) - 1:])]\n",
    "\n",
    "    def Encrypt(self, plain_text, key, iv=None):\n",
    "        # CBC나 OFB 모드에서 IV가 필요한 경우 검증\n",
    "        if self.mode != AES.MODE_ECB and iv is None:\n",
    "            raise ValueError(\"CBC 및 OFB 모드에는 IV가 필요합니다.\")\n",
    "\n",
    "        data = self.pad(plain_text.encode())\n",
    "        \n",
    "        # ECB 모드일 경우\n",
    "        if self.mode == AES.MODE_ECB:\n",
    "            cipher = AES.new(key.encode(), self.mode)\n",
    "            encrypted = cipher.encrypt(data)\n",
    "        else:  # CBC나 OFB 모드일 경우\n",
    "            cipher = AES.new(key.encode(), self.mode, iv.encode())\n",
    "            encrypted = cipher.encrypt(data)\n",
    "\n",
    "        # 결과 반환 : cipher_text를 return\n",
    "        return encrypted.hex()\n",
    "\n",
    "    def Decrypt(self, cipher_text, key, iv=None):\n",
    "        # CBC나 OFB 모드에서 IV가 필요한 경우 검증\n",
    "        if self.mode != AES.MODE_ECB and iv is None:\n",
    "            raise ValueError(\"CBC 및 OFB 모드에는 IV가 필요합니다.\")\n",
    "\n",
    "        enc_data = bytes.fromhex(cipher_text)\n",
    "        \n",
    "        # ECB 모드일 경우\n",
    "        if self.mode == AES.MODE_ECB:\n",
    "            cipher = AES.new(key.encode(), self.mode)\n",
    "            decrypted = cipher.decrypt(enc_data)\n",
    "        else:  # CBC나 OFB 모드일 경우\n",
    "            cipher = AES.new(key.encode(), self.mode, iv.encode())\n",
    "            decrypted = cipher.decrypt(enc_data)\n",
    "\n",
    "        # 결과 반환: 복호화된 plain text를 return\n",
    "        return self.unpad(decrypted).decode()\n",
    "        "
   ]
  },
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   "execution_count": 3,
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   "source": [
    "from Crypto.PublicKey import RSA\n",
    "from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP"
   ]
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   "source": [
    "# 2) RSA Crypto 클래스 구현 \n",
    "class RSACrypto:\n",
    "    def __init__(self):\n",
    "        self.key_size = 1024  # 키 사이즈는 1024로 고정\n",
    "        \n",
    "    def Create_KeyPair(self):\n",
    "        # RSA 키 쌍 생성\n",
    "        key = RSA.generate(self.key_size)\n",
    "        # 공개키와 개인키 추출\n",
    "        public_key = key.publickey().exportKey()\n",
    "        private_key = key.exportKey()\n",
    "        return public_key, private_key\n",
    "    \n",
    "    def Encrypt(self, data, key):\n",
    "        # 키 가져오기\n",
    "        rsa_key = RSA.importKey(key)\n",
    "\n",
    "        # 공개키가 아니면 에러 발생\n",
    "        if not rsa_key.has_private():\n",
    "            # 암호화 도구 초기화\n",
    "            cipher = PKCS1_OAEP.new(rsa_key)\n",
    "            # 데이터 암호화\n",
    "            encrypted_data = cipher.encrypt(data.encode())\n",
    "            # 암호화된 cipher_text를 return\n",
    "            return encrypted_data\n",
    "        else:\n",
    "            raise ValueError(\"Private key provided for encryption, expected public key.\")\n",
    "    \n",
    "    def Decrypt(self, data, key):\n",
    "        # 키 가져오기\n",
    "        rsa_key = RSA.importKey(key)\n",
    "\n",
    "        # 개인키가 아니면 에러 발생\n",
    "        if rsa_key.has_private():\n",
    "            # 암호화 도구 초기화\n",
    "            cipher = PKCS1_OAEP.new(rsa_key)\n",
    "            # 데이터 복호화\n",
    "            decrypted_data = cipher.decrypt(data).decode()\n",
    "            # 복호화된 plain_text를 return\n",
    "            return decrypted_data\n",
    "        else:\n",
    "            raise ValueError(\"Public key provided for decryption, expected private key.\")"
   ]
  },
  {
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   "metadata": {},
   "source": [
    "---\n",
    "# ✅**Alice & Bob 상황 구현**"
   ]
  },
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   "execution_count": 5,
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    {
     "name": "stdout",
     "output_type": "stream",
     "text": [
      "\n",
      "[The Result]\n",
      "\n",
      "1. Alice's Personal Info\n",
      "Original Info from Alice: Alice's Personal Info\n",
      "Decrypted Info from Alice: Alice's Personal Info\n",
      "\n",
      "\n",
      "2. Bob's Personal Info\n",
      "Original Info from Bob: Bob's Personal Info\n",
      "Decrypted Info from Bob: Bob's Personal Info\n"
     ]
    }
   ],
   "source": [
    "# 1. RSA Key Pair 생성\n",
    "rsa_alice = RSACrypto()\n",
    "rsa_bob = RSACrypto()\n",
    "\n",
    "alice_pub, alice_priv = rsa_alice.Create_KeyPair()\n",
    "bob_pub, bob_priv = rsa_bob.Create_KeyPair()\n",
    "\n",
    "# 2. Alice는 AES 키를 생성\n",
    "aes_alice = AESCipher()\n",
    "aes_alice.Set_Mode(AESCipher.MODE_CBC)\n",
    "aes_key = aes_alice.Create_Key() # 기본 키 사이즈 16을 사용\n",
    "iv = aes_alice.Create_IV()\n",
    "\n",
    "# 3. Alice는 Bob의 공개키를 사용하여 AES 키를 암호화\n",
    "enc_aes_key = rsa_alice.Encrypt(aes_key, bob_pub)\n",
    "\n",
    "# 4. Bob은 자신의 개인키로 AES 키를 복호화하여 얻음\n",
    "dec_aes_key = rsa_bob.Decrypt(enc_aes_key, bob_priv)\n",
    "\n",
    "assert aes_key == dec_aes_key, \"Error : AES Key 복호화 실패\"\n",
    "\n",
    "# 5. Alice는 생성한 AES 키로 개인정보를 암호화하여 Bob에게 전송\n",
    "info_alice = \"Alice's Personal Info\"\n",
    "enc_info_alice = aes_alice.Encrypt(info_alice, aes_key, iv)\n",
    "\n",
    "# 6. Bob은 수신한 정보를 암호화된 AES 키로 복호화하여 Alice의 개인정보를 확인\n",
    "aes_bob = AESCipher()\n",
    "aes_bob.Set_Mode(AESCipher.MODE_CBC)\n",
    "dec_info_alice = aes_bob.Decrypt(enc_info_alice, dec_aes_key, iv)\n",
    "\n",
    "# 7. 반대로, Bob도 자신의 정보를 암호화하여 Alice에게 전송\n",
    "info_bob = \"Bob's Personal Info\"\n",
    "enc_info_bob = aes_bob.Encrypt(info_bob, dec_aes_key, iv)\n",
    "\n",
    "# 8. Alice는 수신한 정보를 암호화된 AES 키로 복호화하여 Bob의 개인정보를 확인\n",
    "dec_info_bob = aes_alice.Decrypt(enc_info_bob, aes_key, iv)\n",
    "\n",
    "# 결과 출력\n",
    "print(\"\\n[The Result]\\n\")\n",
    "print(\"1. Alice's Personal Info\")\n",
    "print(\"Original Info from Alice:\", info_alice)\n",
    "print(\"Decrypted Info from Alice:\", dec_info_alice)\n",
    "\n",
    "print(\"\\n\")\n",
    "print(\"2. Bob's Personal Info\")\n",
    "print(\"Original Info from Bob:\", info_bob)\n",
    "print(\"Decrypted Info from Bob:\", dec_info_bob)\n",
    "\n",
    "assert info_alice == dec_info_alice, \"Error : Alice 정보 복호화 실패\"\n",
    "assert info_bob == dec_info_bob, \"Error : Bob 정보 복호화 실패\"\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
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   "source": []
  }
 ],
 "metadata": {
  "kernelspec": {
   "display_name": "Python 3 (ipykernel)",
   "language": "python",
   "name": "python3"
  },
  "language_info": {
   "codemirror_mode": {
    "name": "ipython",
    "version": 3
   },
   "file_extension": ".py",
   "mimetype": "text/x-python",
   "name": "python",
   "nbconvert_exporter": "python",
   "pygments_lexer": "ipython3",
   "version": "3.9.5"
  }
 },
 "nbformat": 4,
 "nbformat_minor": 5
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