如何访问 JPEG 图像的数据字节以对其进行加密？

Question

对于一个项目，我需要加密 JPEG 图像的数据字节以显示加密和解密的图像。我过去常常通过跳过 1078 个字节然后加密其余部分来轻松地使用 BMP 格式完成此操作。但是对于 JPEG，它要困难得多。我发现 JPEG 有 20 byte markers，但是当我跳过 20 个字节而不是 1078 字节时，我无法像使用 BMP 一样看到加密图像。

那么您能告诉我如何访问 JPEG 格式的数据字节以对其进行加密吗？

注意：代码要大很多，所以我不能发布整个代码。有关如何访问 JPEG 格式的数据字节的信息就足够了。

Answer 1

JPEG 格式比简单的位图复杂得多。除了图像数据之外，JPEG 还可以包含 cmets、元数据，可能还有一些我不知道的其他信息。 （来自相机的图像几乎肯定包含元数据，例如图像的拍摄地点和时间。）除了标题字节之外还有结构。如果您想更改 JPEG 中的数据并使结果为有效的 JPEG，则需要能够读取和写入 JPEG 结构。

据我了解——而且我的理解还远未完成——JPEG 文件由一系列片段组成。每个段都以标记字节FF 开头，后跟一个指示它是什么类型的段的字节。对于某些类型的segment，后面有两个字节表示segment的数据长度（长度包括length字节，但不包括marker和kind字节）。例如，文件以段 FFD8 开头，这是一个 2 字节的段（无长度字节），表示图像的开始。这之后是另一个片段。您链接到的页面提供了示例数据，其中下一个段是应用程序段：FFE0，后跟 16 个字节的数据。你怎么知道有 16 个字节的数据？这些字节的前两个是0010，即十进制的 16。之后是另一个 FF 标记，表示另一个片段。

FF D8
FF E0 00 10 4A 46 49 46 00 01 01 01 00 48 00 48 00 00
FF DB 00 43 [65 bytes of data]
...

要保留 JPEG 格式，您应该按照分段来处理文件。放弃拥有（20 字节）文件头的想法；只是有一个段序列。一些段扮演头数据的角色，如果没有对格式有更深入的了解，不应该修改。其他段包含您要修改的数据。 我认为您感兴趣的部分是帧，它们是C0 到CF 减去C4 和CC 的种类。这些段具有可变长度数据，因此它们的数据以两字节长度开始。如果你幸运的话，只修改这些段中的数据就能得到你想要的结果。如果您不走运，我不知道此数据中存在关键的附加结构，您的修改会破坏该结构。

您可能想要做的是扫描文件以查找标记字节FF。看看之后的字节。它是您要修改的一种吗？如果没有，只需复制字节，直到到达下一个标记。如果是一种修改，读取接下来的两个字节得到数据的长度。然后读取 (length-2) 个字节，记住您已经读取了 2 个字节。这是要处理的数据。处理完后重新计算长度再写入段（FF后面跟着种类，后面是新长度，后面是修改后的数据）。继续进行，直到用完要处理的文件。

要记住一个复杂因素，“重新计算长度”暗示了这一点。如果字节FF 出现在修改后的数据中的某处，则需要通过在其后插入空字节00 将其标记为非标记。这是长度可以改变的一种方式。

如果您仍在关注，您也许可以成功。我可以将您指向a copy of the JPEG standard，这是一个粗略的阅读。尽管如此，它的表 B.1（第 36 页，但编号为 32）中仍然列出了各种段。请记住，您的加密是文件，而不是图像。要解密数据，您将需要加密文件，而不仅仅是它生成的图像。