用图片隐藏信息的技术实现

来源:http://feedproxy.google.com/~r/programthink/~3/B0ClaplfMXo/use-image-hide-information.html

上一个帖子,介绍了“用图片传播翻墙工具”。今天,来聊一下其中的技术原理。如果你对IT技术没啥兴趣,可以略过本文。

图片隐藏信息的用途


  先来说说信息隐藏的目的。俺大致总结了一下,信息隐藏可以用于如下几种场合。

◇规避敏感词过滤


  所谓的"敏感词过滤",常翻墙的同学,应该都很熟悉了。用图片来隐藏信息,可以规避GFW的敏感词过滤。

◇规避肉眼审查


  俺在上一个帖子介绍的方法(把翻墙工具嵌入图片中),主要是为了躲开网站管理人员的人工审查。国内的很多网站,对于上传的图片,都会进行人工审查。如果能通过技术手段把信息隐藏在图片中,而图片本身又看不出什么异样,人工审核就看不出来。

◇传递加密信息


  最后,图片还可以用来隐藏加密的信息。关于加密的用途及重要性,俺在“文件加密的扫盲介绍”中,已经强调过加密性。用图片来隐藏加密信息,除了具有加密的效果,还具有很大的欺骗性——因为外人难以知道一张图片是否包含有加密信息。

★准备工作——先压缩


  下面,俺会介绍几种不同的隐藏方式。在动手之前,先说一下准备工作——把要隐藏得文件先用压缩工具(比如 7zip 或 WinRAR)压缩一下。
  压缩有如下几个好处:
优点1
如果你要隐藏的文件是文本格式或者 Office 格式,它内部的内容是明码的。如果里面包含敏感词,在通过网络传输时,会遭遇敏感词过滤。而压缩后的文件,原有的内容已经变得面目全非,可以规律敏感词过滤。
优点2
压缩之后,体积变小,有利于增加隐蔽性。因此,应尽量使用"最大压缩"的选项。
优点3
对于后面介绍的2种方法(尾部追加法、内容覆盖法),如果你隐藏的文件是压缩格式的,到时候提取信息会很简便——直接用压缩工具来解压,即可。

★尾部追加法


  先介绍最简单的一种方法。

◇技术原理


  顾名思义,"尾部追加法"就是把要隐藏的文件追加到图片尾部。这种方法不会破坏图片原有的任何数据,因此,图片看起来和原来一模一样。

◇隐藏信息的步骤


  隐藏的过程很简单,用 Windows 内置的文件拷贝命令,即可完成。假设你的图片文件叫 A.JPG,需要隐藏的压缩文件叫 B.ZIP,那你只需要执行如下命令,就可以把两个文件合并成一个新文件。
copy /b A.JPG + B.zip C.JPG
  执行完如上命令,即可得到一个新的图片文件 C.JPG。这个图片文件的大小是前两者的总和。你可以用各种看图工具来打开 C.JPG,不会看到什么异常。

◇提取信息的步骤


  由于你追加的是压缩文件,提取的时候就简单了——只要用压缩工具打开 C.JPG,就可以直接看到压缩包里面的内容了。

◇优点


1、
制作简单,一条 copy 命令就可以搞定;如果隐藏的是压缩文件,提取的过程也很简单。
2、
用看图工具看生成的新文件,还是跟原来一样。
3、
隐藏的文件,大小不受限制。比如,你可以在一张100K的图片尾部,追加200K的隐藏数据。

◇缺点


1、
由于隐藏的文件附加在尾部。当你把这个新的图片文件上传到某些贴图的网站,(假如这个网站对图片格式的校验比较严格)它有可能会发现图片尾部有多余的数据,并且会把这个多余的数据丢弃掉。
2、
追加后,图片的文件尺寸变大了。如果你追加的文件太大,容易被发现破绽。
比方说,一张640*480的 JPEG 图片,大小竟然有好几兆,对于有经验的IT技术人员,一下子就会觉得有猫腻。

★内容覆盖法


  说完尾部追加的办法,再来介绍内容覆盖的办法。

◇技术原理


  通常,图片文件都有包含2部分:文件头和数据区。而"内容覆盖法",就是把要隐藏的文件,直接覆盖到图片文件的数据区尾部。比方说,某图片有100K,其中文件头占1K,那么,数据区就是99K。也就是说,最多只能隐藏99K的文件。
  切记:覆盖的时候,千万不可破坏文件头。文件头一旦破坏,这个图片文件就不再是一个合法的图片文件了。
  使用这种方法,对图片文件的格式,是有讲究的——最好用 24位色的 BMP 格式。一来,BMP 格式本身比较简单,数据区随便覆盖,问题不大;二来,24位色的 BMP 相对其它的格式 BMP,文件尺寸更大,可以隐藏更多内容。

◇隐藏信息的步骤


  用这个招数来隐藏信息,稍微有点麻烦,需要借助一些小工具。对于这种简单的活计,俺通常用Python脚本来搞定。以下是俺写的一个简单 Python 脚本。你的电脑中如果有Python环境,可以直接拿这个脚本去用。
  事先声明:如下代码没有严格计算 BMP 的文件头尺寸,俺只是大致预留了 1024 字节,感觉应该够了。
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
 import sys

def embed(container_file, data_file, output_file) :
container = open(container_file, "rb").read()
data = open(data_file, "rb").read()

if len(data)+1024 >= len(container) :
print "Not enough space to save", data_file
else :
f = open(output_file, "wb")
f.write(container[ : len(container)-len(data)])
f.write(data)
f.close()

if "__main__" == __name__ :
try :
if len(sys.argv) == 4 :
embed(sys.argv[1], sys.argv[2], sys.argv[3])
else :
print "Usage:"
print sys.argv[0], "container data output"
except Exception,err :
print err
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 
  上述Python的代码,很好懂,有编程基础的同学,10分钟之内就可以用自己熟悉的语言重写一个类似的。
  另外,没学过 Python 的同学,如果有兴趣,可以看看俺之前写的系列帖子——为什么俺推荐Python?

◇提取信息的步骤


  和前一种方法类似。如果你覆盖的是压缩文件,提取的时候,可以用压缩工具打开图片,就可以直接看到压缩包里面的内容了。

◇优点


1、
图片的文件尺寸没变。
2、
虽然隐藏文件覆盖到数据区,破环了原图像的内容。但是从格式上来讲,该图片文件的格式还是合法的。
因此,你可以把这种图片上传到各种贴图的网站,技术上不会出问题。
3、
如果隐藏的是压缩文件,提取的过程很简单。

◇缺点


1、
由于隐藏的文件覆盖了数据区,因此,图片在显示的时候,会有一块区域变成灰蒙蒙的。
2、
隐藏文件的大小,有一定的限制——不能大于图片数据区的尺寸。
3、
对图片格式有一定要求。此处再�嗦一下,建议用 24位色的 BMP 格式。

★隐写法


  最后,来介绍一种最复杂,但是也最隐蔽的方法——隐写术。

◇技术原理


  此方法会涉及较深奥的技术领域,俺也就知道个大概。通俗地说:如果把图片的某个像素的颜色,进行微小的调整,肉眼是看不出来的;因此,专门的软件,利用某些高深的算法,就可以在变化的像素中隐藏信息。
  有兴趣的同学,可以看"这里"的介绍;懂洋文的,还可以看更详细的介绍,在"这里"。

◇隐藏/提取信息的步骤


  使用这种方法,你需要用专门的工具来进行信息的隐藏和提取。下面介绍几款工具,大伙儿可以根据自己喜好,挑选一个试试看。

名称官网 界面类型
Silent Eye这里 图形界面开源软件
Steg Hide这里 命令行界面开源软件
Ultima Steganography这里 图形界面商业软件


◇优点


1、
隐蔽性非常好。图片看上去几乎没变(其实是有极其轻微的变化,但是肉眼看不出)。并且,图片文件的大小也没变化。
即使是专业人士,也很难判断一张图片是否包含了隐写术的数据。

◇缺点


1、
隐藏信息和提取信息比较麻烦,需要使用专门的工具。
2、
只能隐藏较少的信息。
此方法能隐藏的信息量,和图片面积有关,和图片格式无关。比如一张1600*1200尺寸的,无论哪种格式,大约只能隐藏几KB的数据。

★结尾


  刚才介绍的几个招数,除了可以用于图片文件,也可以用在其它的多媒体文件中(比如:音频文件、视频文件)。有兴趣的网友,可以自个儿研究一下。
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