[CTF-Misc]LSB隐写-隐藏在图片中的秘密

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前言

今天要做的事情还挺多的，主要是前几天各种比赛、训练，然后就落下了一堆题目要补，还有每周的作业，哎不说了，加油干吧。

这是CTF系列的第一篇，我会记录一些日常做题的所见所闻。这一篇要介绍的是Misc中的图片LSB隐写题目，并编写一份python脚本。

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理论

像素通道

每张图片都是由像素组成，每张图片中都含有许多像素点，这些像素点处存储这这张图片在这一点应显示的颜色，这个颜色的表示方法由图片使用的模式决定。常见的图像模式有RGB、HSV、CMYK、灰度模式、位图模式…

每张图片都是由一个或者多个数据通道构成。以RGB图像为例，每张图片都是由三个数据通道构成，分别为R、G和B通道。对于RGBA图片，分别有R、G、B、A四个通道，而对于灰度图像，则只有一个通道。

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Pillow库

我们可以使用python中的Pillow库来实现对图片的自动化操作。对于简单的图片操作，我们只需要学会一些简单的语句或函数即可：

# 从Pillow库导入Image类
from PIL import Image

# 读取本地文件名为picture.png的图片
img = Image.open('picture.png')

# size 记录了图片的宽、高，单位为像素(px)
width, height = img.size
print(width, height) # 256 256

# mode 属性记录了图片使用的图片模式
mode = img.mode
print(img.mode) # RGBA

# getpixel()方法接受一个元组，元组中为要获取像素信息的像素点坐标
# PIL使用笛卡尔像素坐标系统，坐标(0，0)位于左上角
# X轴是从左到右增长的，Y轴是从上到下增长, 可以自己上手试试.
x, y = 100, 100
pix = img.getpixel((x, y))
print(pix) # (1, 67, 145, 235)

# 也可以使用load方法，该方法返回所有像素点的信息
pix = img.load()
print(pix[x, y]) # (1, 67, 145, 235)

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LSB隐写

摘自CTFwiki的介绍:

LSB 全称 Least Significant Bit，最低有效位。PNG 文件中的图像像数一般是由 RGB 三原色（红绿蓝）组成，每一种颜色占用 8 位，取值范围为 0x00 至 0xFF，即有 256 种颜色，一共包含了 256 的 3 次方的颜色，即 16777216 种颜色。

而人类的眼睛可以区分约 1000 万种不同的颜色，意味着人类的眼睛无法区分余下的颜色大约有 6777216 种。

LSB 隐写就是修改 RGB 颜色分量的最低二进制位（LSB），每个颜色会有 8 bit，LSB 隐写就是修改了像数中的最低的 1 bit，而人类的眼睛不会注意到这前后的变化，每个像素可以携带 3 比特的信息。

也就是说，我们可以把信息隐藏在像素点通道的最低位，以达到肉眼无法辨别地隐藏数据的目的。

下面给出一个例子：

• 题外话，直接跳过好了

  这是从网上(Pexels.com)找的壁纸，我平时很少换壁纸，也很少看这些风景，找图片的时候觉得很好看。我自己本身就是很宅的，假期很少出门，更别说出去旅游了，也是几乎很少，但是还是想以后有机会出去看看。希望什么时候，实现了人生各种自由，能够没有负担地去游山玩水吧。

那么好，我们已经有了一张图片作为掩护了，我们要隐藏什么数据好呢？其实选择什么数据都可以，图片、视频、文本、压缩包，各种各样的数据都可以。这里我们选择一段文本作为演示吧

You smiled and talked to me of nothing and I felt that for this I had been waiting long.
—Rabindranath Tagore

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代码

接下来是python代码，相应的地方我已给出注释：

# 导入库
from PIL import Image

# 定义函数，传入图片和要隐写的内容(以bytes形式)，返回隐写后的图片
def lsbForString(img, secret):
    index = 0 # 记录当前正在操作的比特位
    pixels = img.load() # 获取img的所有像素信息
    width, height = img.size
    for y in range(height):  # 行
        for x in range(width):  # 列
            px = list(pixels[x, y]) # 取得img在(x, y)处的颜色，格式为(R, G, B, A)的元组
            for i in range(4): # 分别对该像素每一个通道进行操作
                if index < len(secret) * 8: # 判断secret的内容是不是都藏好了
                    px[i] = (px[i]//2) * 2 + ((secret[index // 8] >> (index % 8)) & 1) # 位运算，我写得很拙劣，不过能用
                    index += 1 # 这一位已经藏好了，索引加一
                else:
                    return img # 如果secret已经都读取过了，那么直接返回就好
            img.putpixel((x, y), tuple(px)) # 用隐写过的像素覆盖原来的
    return img

# 读取要隐写的图片
img = Image.open('pexels.png')

# 要隐写的内容,变量名改了一下，为了过CSDN检测
sec_ret = "You smiled and talked to me of nothing and I felt that for this I had been waiting long.--Rabindranath Tagore"

# 把字符串格式转换成bytes，如果是图片、音视频等内容也可以这么隐写，有兴趣可以自己试一试
secret_byte = sec_ret.encode()

# 执行隐写过程
img = lsbForString(img, secret_byte)

img.show() # 临时打开图片，预览一下
img.save('result.png') # 保存图片

执行代码后，生成result.png，这个就是已经隐写过的图片啦

发现跟原图几乎没有区别，我是看不出来了。

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验证-读取数据

CTF题目中，遇到LSB隐写类题目，有时需要编写脚本解密，有时只需要使用大佬们写好的工具即可。那么我们使用工具来验证一下隐写是否成功吧。

这里我们在kali中使用zsteg工具，它可以枚举所有的通道组合，把可能有意义的数据输出。直接使用命令zsteg 文件名，就能看到结果了：

可以看到，我们的文本成功藏进了图片里，并且对查看图片本身并没有什么影响。

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实战

现在我们已经了解了LSB隐写技术的大致过程和原理了，用一道Misc题目来训练一下吧！

杭州师范大学第四届网络与信息安全竞赛-Misc-babyLSB

题目附件是一张图片，下载附件解压即可得到

1. 根据题目名称猜测为LSB隐写，使用windows下的stegsolve尝试：

2. 发现Red0, Red1, Green2, Blue3, Alpha2通道下，图片最上方都有异常数据，想办法进行提取
3. 看到文件名提示与题目hint：两个像素一组，因而编写脚本解密

大致过程是，每次取两个像素，第一个像素提取R0,G2,R1通道，第二个像素提取G2,A2,B3通道，拼接

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代码

from PIL import Image
from Crypto.Util.number import *

img = Image.open('R0G2R1G2A2B3.png')
width, height = img.size

flag = ''
for y in range(height):  # 行
    for x in range(0, width, 2):  # 列
        pix1 = img.getpixel((x, y))
        pix2 = img.getpixel((x + 1, y))
        flag += str(pix1[0] >> 0 & 1) + str(pix1[1] >> 2 & 1) + str(pix1[0] >> 1 & 1) + \
                str(pix2[1] >> 2 & 1) + str(pix2[3] >> 2 & 1) + str(pix2[2] >> 3 & 1)
				# 上面这句意思是把这些通道提取出来0或1，然后拼接成字符串，加到flag上

print(long_to_bytes(int(flag, 2)))

输出如下：

至此数据提取完成

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收尾

剩下的不是LSB隐写的内容了，Misc题目常规操作，看到PK34，意识到这是一个zip压缩包，保存到文件中就好了：

with open('flag.zip', 'wb') as fwb:
    fwb.write(long_to_bytes(int(flag, 2)))

打开压缩包得到flag

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总结

也没啥好总结的，基本上都在上面了，最主要就是知道考的是LSB，并且知道题目是如何组合各种通道的，编写脚本就多练多做题好了，很快就熟练起来了。