এমবেডেড ডিভাইস সিকিউর করা — সিকিউর বুট ও এনক্রিপশন

import hashlib

# --- সিকিউর বুট চেইন-অফ-ট্রাস্ট সিমুলেশন ---
# প্রতিটি বুট স্টেজ আসল বাইনারি ফার্মওয়্যার কনটেন্টের একটি স্ট্যান্ড-ইন হিসেবে একটি স্ট্রিং ব্যবহার করছে,
# কিন্তু হ্যাশ real hashlib.sha256() দিয়ে জেনুইনভাবে গণনা করা হচ্ছে -- কোনো হ্যাশ হার্ডকোড করা হয়নি।

def sha256_hex(content: str) -> str:
    return hashlib.sha256(content.encode("utf-8")).hexdigest()

stage1_firmware = "STAGE1_BOOTLOADER:v1.2:init_clocks();init_memory();load_stage2();"
stage2_firmware = "STAGE2_OS_IMAGE:v3.0:init_kernel();mount_fs();start_app();"

# রুট অফ ট্রাস্ট (স্টেজ ০, ROM-এ ফিক্সড)-এ স্টেজ ১-এর প্রত্যাশিত হ্যাশ আগে থেকেই এমবেড করা (ফ্যাক্টরি-সাইনড)
rom_expected_stage1_hash = sha256_hex(stage1_firmware)
# স্টেজ ১-এ স্টেজ ২-এর প্রত্যাশিত হ্যাশ এমবেড করা
stage1_expected_stage2_hash = sha256_hex(stage2_firmware)

def secure_boot(stage1_content, stage2_content, label):
    print(f"--- {label} ---")
    ok = True

    # ধাপ ১: রুট অফ ট্রাস্ট স্টেজ ১-এর প্রকৃত হ্যাশ গণনা করে প্রত্যাশিত হ্যাশের সাথে তুলনা করছে
    actual_stage1_hash = sha256_hex(stage1_content)
    print(f"স্টেজ ১ প্রত্যাশিত হ্যাশ: {rom_expected_stage1_hash}")
    print(f"স্টেজ ১ প্রকৃত হ্যাশ:   {actual_stage1_hash}")
    if actual_stage1_hash != rom_expected_stage1_hash:
        print("MISMATCH -- স্টেজ ১ যাচাই ব্যর্থ! বুট এখানেই বন্ধ করা হলো।\n")
        return False
    print("স্টেজ ১ যাচাই সফল -- চালানো হচ্ছে।")

    # ধাপ ২: স্টেজ ১ স্টেজ ২-এর প্রকৃত হ্যাশ গণনা করে নিজের এমবেডেড প্রত্যাশিত হ্যাশের সাথে তুলনা করছে
    actual_stage2_hash = sha256_hex(stage2_content)
    print(f"স্টেজ ২ প্রত্যাশিত হ্যাশ: {stage1_expected_stage2_hash}")
    print(f"স্টেজ ২ প্রকৃত হ্যাশ:   {actual_stage2_hash}")
    if actual_stage2_hash != stage1_expected_stage2_hash:
        print("MISMATCH -- স্টেজ ২ যাচাই ব্যর্থ! বুট এখানেই বন্ধ করা হলো।\n")
        return False
    print("স্টেজ ২ যাচাই সফল -- বুট সম্পূর্ণ, OS চালু হচ্ছে।\n")
    return True

# দৃশ্য ১: আসল, অপরিবর্তিত ফার্মওয়্যার
result_genuine = secure_boot(stage1_firmware, stage2_firmware, "দৃশ্য ১: জেনুইন ফার্মওয়্যার")
print(f"বুট সফল হয়েছে: {result_genuine}\n")

# দৃশ্য ২: স্টেজ ২-তে একটি লাইন বদলে ট্যাম্পারিং সিমুলেট করা হলো (নতুন কন্টেন্ট = নতুন real হ্যাশ)
tampered_stage2 = stage2_firmware.replace("start_app();", "start_malware();")
result_tampered = secure_boot(stage1_firmware, tampered_stage2, "দৃশ্য ২: ট্যাম্পারড স্টেজ ২ ফার্মওয়্যার")
print(f"বুট সফল হয়েছে: {result_tampered}")

import hmac
import hashlib

# ফ্যাক্টরি-প্রোভিশনড শেয়ারড সিক্রেট কী -- বাস্তবে ডিভাইসের একটি সিকিউর এলিমেন্ট/সিকিউর স্টোরেজে থাকে
device_secret_key = b"factory-provisioned-shared-secret-32B"

def make_hmac(message: bytes, key: bytes) -> str:
    return hmac.new(key, message, hashlib.sha256).hexdigest()

def verify_hmac(message: bytes, key: bytes, received_tag: str) -> bool:
    expected_tag = make_hmac(message, key)
    # hmac.compare_digest -- টাইমিং-অ্যাটাক প্রতিরোধী তুলনা, real hmac মডিউলেরই একটি ফাংশন
    return hmac.compare_digest(expected_tag, received_tag)

original_message = b'{"sensor":"temp01","value":24.6,"ts":1730000000}'
sent_tag = make_hmac(original_message, device_secret_key)
print("ডিভাইস পাঠানো বার্তা:", original_message)
print("গণনাকৃত HMAC ট্যাগ:  ", sent_tag)

print("\n--- দৃশ্য ১: অপরিবর্তিত বার্তা রিসিভারে পৌঁছালো ---")
print("যাচাই ফলাফল:", verify_hmac(original_message, device_secret_key, sent_tag))

print("\n--- দৃশ্য ২: বার্তাটি পথে ট্যাম্পার হলো (একই পুরনো ট্যাগসহ) ---")
tampered_message = b'{"sensor":"temp01","value":99.9,"ts":1730000000}'
print("ট্যাম্পারড বার্তা:  ", tampered_message)
print("পুরনো HMAC ট্যাগ:   ", sent_tag)
print("যাচাই ফলাফল:", verify_hmac(tampered_message, device_secret_key, sent_tag))

# --- শিক্ষামূলক TOY XOR সাইফার -- এটি real এনক্রিপশন নয়, শুধু ধারণা বোঝানোর জন্য! ---
# real ডিভাইস AES (প্রায়ই হার্ডওয়্যার ক্রিপ্টো ইঞ্জিনে) বা TLS (mbedTLS/wolfSSL) ব্যবহার করে, এই সরল XOR নয়।

def xor_toy_cipher(data: bytes, key: bytes) -> bytes:
    return bytes(byte ^ key[i % len(key)] for i, byte in enumerate(data))

plaintext = b"PUMP_ON"
toy_key = b"K3Y"

ciphertext = xor_toy_cipher(plaintext, toy_key)
decrypted = xor_toy_cipher(ciphertext, toy_key)  # একই XOR অপারেশন আবার প্রয়োগ করলে মূল ডেটা ফিরে আসে

print("প্লেইনটেক্সট:      ", plaintext)
print("সাইফারটেক্সট bytes:", ciphertext)
print("ডিক্রিপ্ট করা:      ", decrypted)
print("মূল ডেটা ফিরে পাওয়া গেছে:", decrypted == plaintext)