ピクセルの、最下位の1ビット — steganography

carvingは「ファイルの外側」に隠しました。この章は、「値そのものの中」に隠します。

LSB(最下位ビット)とは

フラグを、ピクセルに埋め込む

make_stego.py として保存します。フラグの長さ(4バイト)+本体を、ピクセルごとに1ビットずつ埋め込みます。

import struct, zlib, random

def chunk(tag, data):
    return struct.pack('>I', len(data)) + tag + data + struct.pack('>I', zlib.crc32(tag + data))

def make_stego_png(path, width, height, secret: bytes):
    payload = struct.pack('>I', len(secret)) + secret  # 先頭4バイトに長さ
    bits = []
    for byte in payload:
        for i in range(7, -1, -1):
            bits.append((byte >> i) & 1)

    rnd = random.Random(1337)  # 再現用の乱数(暗号用途ではない、単なる背景画像生成)
    pixels = bytearray(rnd.randint(0, 255) for _ in range(width * height * 3))
    for i, bit in enumerate(bits):
        pixels[i] = (pixels[i] & 0xFE) | bit  # 最下位ビットだけ書き換える

    raw = bytearray()
    for y in range(height):
        raw.append(0)  # フィルタバイト
        raw += pixels[y*width*3:(y+1)*width*3]

    sig = b'\x89PNG\r\n\x1a\n'
    ihdr = chunk(b'IHDR', struct.pack('>IIBBBBB', width, height, 8, 2, 0, 0, 0))
    idat = chunk(b'IDAT', zlib.compress(bytes(raw)))
    iend = chunk(b'IEND', b'')
    with open(path, 'wb') as f:
        f.write(sig + ihdr + idat + iend)

make_stego_png('stego.png', 32, 32, b'flag{lsb_hides_in_plain_sight}')

python3 make_stego.py
file stego.png

stego.png: PNG image data, 32 x 32, 8-bit/color RGB, non-interlaced

PNGを、自分で解凍して読む

extract_stego.py として保存します。PNGのチャンク構造を自分でたどり、IDATをzlibで解凍して、生のピクセル値からLSBを読み出します。

import struct, zlib

data = open('stego.png', 'rb').read()
offset = 8  # PNG署名をスキップ
idat_data = b''
width = height = None
while offset < len(data):
    length = struct.unpack('>I', data[offset:offset+4])[0]
    tag = data[offset+4:offset+8]
    body = data[offset+8:offset+8+length]
    if tag == b'IHDR':
        width, height = struct.unpack('>II', body[:8])
    if tag == b'IDAT':
        idat_data += body
    offset += 8 + length + 4
    if tag == b'IEND':
        break

raw = zlib.decompress(idat_data)
stride = width * 3 + 1
pixels = bytearray()
for y in range(height):
    pixels += raw[y*stride+1 : y*stride+1+width*3]

def read_bits(pixels, nbits, start=0):
    val = 0
    for i in range(nbits):
        val = (val << 1) | (pixels[start+i] & 1)
    return val

secret_len = read_bits(pixels, 32)
out = bytearray()
byte = bits = 0
for i in range(32, 32 + secret_len * 8):
    byte = (byte << 1) | (pixels[i] & 1)
    bits += 1
    if bits == 8:
        out.append(byte)
        byte = bits = 0

print(out.decode())

python3 extract_stego.py

flag{lsb_hides_in_plain_sight}