用图片隐藏信息的技术实现

　　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 GFW 的敏感词过滤（技术术语叫“深度包检测”）。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

　　（注：上述命令中的 /b 选项表示：以【二进制】方式合并）
　　该命令执行之后，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】发现啥异常。

◇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，只用 copy 命令就搞定啦；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 100KB 的图片尾部，追加 200KB 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

　　通常来说，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 100KB，其中文件头占 1KB，那么，数据区就是 99KB。也就是说，最多只能隐藏 99KB 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】。为啥捏？
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 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:\n%s container data output" % sys.argv[0])
    except Exception as err :
        print(err)

　　上述 Python 代码很好懂。略有编程基础的同学，10分钟之内就可以用自己熟悉的语言重写一个类似的。
　　没学过 Python 的同学，如果有兴趣，可以看看俺之前写的《为什么俺推荐 Python？》系列博文。
　　对于某些熟悉 Python 的同学，可能会质疑上述代码——对文件操作，为啥不用 with 语句块捏？
　　俺来解释一下：
　　上述代码这么写是为了让【不懂】Python 的程序员更容易理解——因为其它编程语言大都采用“打开/读写/关闭”三部曲来操作文件内容。

◇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（如果遭遇“肉眼审查”，可能会引起怀疑）
　　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。此处再啰嗦一下，建议用 24位色的 BMP 格式。

★隐写法

　　最后，来介绍一种最复杂，但是也最高级（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。在进行隐藏时，你除了指定图片文件和被隐藏的文件，还需要设置一个密码。隐写工具会把你的隐藏文件先加密，然后再进行隐写；提取的时候，需要用同一款隐写工具进行提取，并输入同样的密码，才能提取出来。
　　假如图片文件落入攻击者手中，他必须【同时知道】这2个信息（你用哪款隐写工具，你隐写时设置的密码），才【有可能】破解出隐含的信息（仅仅是“有可能”）。因此，安全性相当高。

◇相关工具

　　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。图片用肉眼看上去几乎没变（其实是有极其轻微的变化，但是肉眼看不出）
　　2. 图片文件的大小没变化。
　　3. 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

　　今天介绍的几个招数，除了可以用于图片文件，还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。


俺博客上，和本文相关的帖子（需翻墙）：
《用图片传播翻墙软件》
《文件加密的扫盲介绍》
《如何用“磁盘加密”对抗警方的【取证软件】和【刑讯逼供】，兼谈数据删除技巧》