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的尾部。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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