HackThisSite - Steganography Mission 3

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#ctf#hackthissite#writeup#steganography#bmp#pixel-analysis
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Challenge

Look carefully: it’s obvious, just not at first sight.

Solution

Analysis

Terminal window
curl -sL -b "$HTS_COOKIE" -o 3.bmp \
  'https://www.hackthissite.org/missions/stego/lvl/3.bmp'
file 3.bmp
3.bmp: PC bitmap, Windows 3.x format, 504 x 360 x 24, image size 544322, \
resolution 2834 x 2834 px/m, cbSize 544376, bits offset 54

一张 504×360 的 24 位 BMP，file 看不出任何异常。直接打开就是一块纯灰色。

BMP 头字段先算清楚，排除尾部附加数据 / 头部与实际数据不符这条最常规的隐写路子：

import struct


d = open("3.bmp", "rb").read()
bf_type, bf_size, _, _, off = struct.unpack_from("<2sIHHI", d, 0)
hsz, w, h, _, bpp, comp, img_size = struct.unpack_from("<IiiHHII", d, 14)
row = ((w * 3 + 3) // 4) * 4                    # 24bpp 每行按 4 字节对齐
print("bfType", bf_type, "bfSize", bf_size, "dataOffset", off)
print("w", w, "h", h, "bpp", bpp, "biSizeImage", img_size)
print("row_bytes", row, "pixel_bytes", row * h)
print("bytes after pixels", len(d) - off - row * h, d[off + row * h:].hex())
bfType b'BM' bfSize 544376 dataOffset 54
w 504 h 360 bpp 24 biSizeImage 544322
row_bytes 1512 pixel_bytes 544320
bytes after pixels 2 0000

像素区正好 504×360×3=544320504 \times 360 \times 3 = 544320 字节，尾部只多出两个 0000 填充字节，没有可读的附加数据。 binwalk 也只认出一张 BMP，没有内嵌压缩包。

既然文件结构没东西，信息只能藏在像素值里。把三个通道各自做一次取值统计：

import numpy as np
from PIL import Image


a = np.array(Image.open("3.bmp").convert("RGB"))
for i, name in enumerate("RGB"):
    vals, counts = np.unique(a[:, :, i], return_counts=True)
    print(name, "uniq =", len(vals), dict(zip(vals.tolist(), counts.tolist())))
R uniq = 2 {61: 186, 62: 181254}
G uniq = 1 {62: 181440}
B uniq = 1 {62: 181440}

整幅图本该是一块 RGB(62,62,62) 的纯灰。G、B 两个通道确实各自只有一个值 62， 但 R 通道有两个值：绝大多数是 62，另有 186 个像素是 61（比背景正好少 1）。 这一个计数差就是全部秘密所在。题面说的 obvious, just not at first sight， 指的正是这种肉眼看着是一整块灰、数值上却差了一个数的伪装。

把这 186 个 R=61 的像素按它真实的坐标画成位图：

import numpy as np
from PIL import Image


a = np.array(Image.open("3.bmp").convert("RGB"))
marks = a[:, :, 0] != 62
ys, xs = np.where(marks)
print("count", marks.sum(), "x", xs.min(), xs.max(), "y", ys.min(), ys.max())
crop = marks[ys.min():ys.max() + 1, xs.min():xs.max() + 1]
for r in crop:
    print("".join("#" if v else "." for v in r))

186 个点全部落在一个 58×12 的矩形里（x=[83..140]，y=[204..215]），一点噪声都没有。 把这块单独取出即为一行小号点阵文字：

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####.....##.#...#.####....#.#...#.#...#..####...###.#.####
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#...#....##.##.##..#.....#...####.##.##..#...#.###..#..#..
#...#.....#.#...#..#....#......##.#...#..#...#...##.#..#..
#...#.....#.##..#..#...#......##..##..#..#...#....#.#..#..
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....................................................#.....
..................................................##......

Key points

  • 这是像素级近色隐写：载体整幅只有一种颜色 RGB(62,62,62)，信息通过把个别像素的 单个通道调低 1 来编码。差值小到在正常显示下完全看不出，但通道统计会立刻暴露。
  • 它是少数像素、单个通道、固定偏移 1 这一类隐写，与常见的 LSB 位平面（把信息平铺到最低位）不同。 所以定位方法也不同：先做通道取值统计，再看少数派的那些值落在什么坐标。
  • 24 位 BMP 没有调色板，palette 这条线不用查；尾部附加、头部尺寸不符这两条也都被头解析排除了。 排除法的顺序：结构（头/尾/内嵌）→ 颜色通道 → 像素坐标。
  • 提交：关卡表单三个字段 formkey（每次加载都变）、lvl、pass，POST 到 /missions/stego/template.php，并且 必须带 Referer: .../missions/playit/stego/3/， 否则后端拒绝。答案为大小写敏感的 11 位小写字符串。

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