XOR图像解密后与原图不符，请求排查Python代码问题

我编写了一个基于XOR加密算法的图像加解密程序，但解密后的图像与原始图像不一致，不清楚问题出在哪里。相关原图、解密后图像及Python代码如下：

原图：
解密后图：

def decode(key):
    from PIL import Image
    from tqdm import tqdm

    def xor_encrypting(color_in: str, key_in: str):
        if color_in == key_in:
            return '0'
        else:
            return '1'

    img=Image.open('secret.jpg')
    width = int(img.width)
    height = int(img.height)
    pixel_map = img.load()

    pos = 0

    for i in tqdm(range(width),'decode'):
        for j in range(height):
            r, g, b = img.getpixel((i, j))
            color = bin(r)[2:].zfill(8) + bin(g)[2:].zfill(8) + bin(b)[2:].zfill(8)
            key24 = key[pos:pos+24]
            d = 0

            # making key for 1 pixel
            if len(key) != 24:
                if len(key) > 24:
                    key24 = key[pos:pos+24]
                    pos += 24
                    if len(key24) < 24:
                        pos = 0
                        while len(key24) < 24:
                            key24 = key24 + key[pos]
                            pos += 1

                # repet too short key
                while len(key24) < 24:
                    if d >= len(key)-1:
                        d = 0
                    key24 = key24 + key[d]
                    d += 1

            # decode
            new_color = ''
            for k in range(24):
                new_color += xor_encrypting(color[k], key24[k])

            pixel_map[i, j] = (int(new_color[0:8], 2), int(
                new_color[8:16], 2), int(new_color[16:24], 2))

    print(len(color))
    img.show()
    return pixel_map

问题排查与修复 #

你的代码存在多个逻辑错误，导致解密时密钥序列与加密时不匹配，最终图像异常：

1. 密钥生成逻辑混乱
   原代码对不同长度密钥的处理分支存在冲突：

   • 当密钥长度大于24时，截取key24后若长度不足，重置pos补全的方式会破坏密钥的连续循环序列；且处理完长密钥分支后，会再次进入短密钥补全循环，修改已生成的key24。
   • 短密钥补全时，变量d未在每次处理像素时重置，导致密钥循环顺序错误。
     修复：用取模运算统一生成24位密钥，保证加解密时密钥序列完全一致：

   # 替换原密钥处理的所有代码
   key24 = ''
   for k in range(24):
       key24 += key[(pos + k) % len(key)]
   pos = (pos + 24) % len(key)  # 更新pos，保证下一个像素的密钥连续
   

2. 冗余代码导致逻辑冲突
   原代码先执行key24 = key[pos:pos+24]，后续分支又重复赋值，且无论密钥长度是否达标，都会进入补全循环，破坏已正确生成的key24。删除冗余分支，改用统一的取模方式即可解决。

3. XOR逻辑的潜在风险
   函数xor_encrypting的逻辑是正确的异或运算（相同位返回0，不同位返回1），但需确保加密程序使用完全相同的逻辑——如果加密时逻辑相反，解密自然无法还原。

4. 像素遍历顺序一致性
   确认加密程序的像素遍历顺序和当前解密程序完全一致（从左到右、从上到下，按(i,j)坐标处理），否则密钥对应像素的位置错误，也会导致解密图像异常。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者slime3000fly