HackThisSite - Steganography Mission 8

Challenge

Thank you t_n83

Solution

Analysis

curl -sL -b "$HTS_COOKIE" -o stego8.bmp \
  'https://www.hackthissite.org/missions/stego/lvl/stego8.bmp'
file stego8.bmp

stego8.bmp: PC bitmap, Windows 3.x format, 157 x 97 x 24, image size 45784,
            cbSize 45838, bits offset 54

一张 157×97 的 24 位 BMP，体积很小。直接打开只看到一幅白底图上印着一行字和一条下划线。

BMP 的隐写常见路径只有几条：尾部附加数据、头部声明尺寸和真实长度不符、调色板里的垃圾项。先排除这几条常见路径：

import struct

d = open("stego8.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("trailing", len(d) - off - row * h)

bfType b'BM' bfSize 45838 dataOffset 54
w 157 h 97 bpp 24 biSizeImage 45784
row_bytes 472 pixel_bytes 45784
trailing 0

像素区正好 $472 \times 97 = 45784$ 字节，文件在像素之后没有任何多余数据（trailing=0）； 24 bpp 的 BMP 没有调色板，palette 这条线也不用查。信息只能在像素值里。

分别统计 R、G、B 三个通道的取值分布：

import numpy as np
from PIL import Image

a = np.array(Image.open("stego8.bmp").convert("RGB"))
for i, name in enumerate("RGB"):
    vals, counts = np.unique(a[:, :, i], return_counts=True)
    top = sorted(zip(counts.tolist(), vals.tolist()), reverse=True)[:4]
    print(name, "uniq =", len(vals), "top =", top)

R uniq = 26 top = [(14849, 255), (293, 0), (20, 240), (15, 124)]
G uniq = 14 top = [(14849, 255), (308, 0), (20, 240), (15, 124)]
B uniq = 14 top = [(14849, 255), (308, 0), (20, 240), (15, 124)]

图像呈灰度外观，但通道统计显示：R 通道比 G、B 多出一批取值。进一步比对三个通道：

import numpy as np
from PIL import Image

a = np.array(Image.open("stego8.bmp").convert("RGB")).astype(int)
r, g, b = a[:, :, 0], a[:, :, 1], a[:, :, 2]
print("R!=G:", int((r != g).sum()), "G!=B:", int((g != b).sum()))
ys, xs = np.where(r != g)
print("bbox x=[%d..%d] y=[%d..%d]" % (xs.min(), xs.max(), ys.min(), ys.max()))

R!=G: 15 G!=B: 0
bbox x=[68..82] y=[50..50]

绝大多数像素满足 R == G == B（真正的灰度），只有 15 个像素例外，而且全部集中在同一行 y=50、x 从 68 到 82 的一段连续像素上。这 15 个点就是全部秘密。

这 15 个像素的形态是 (R, 0, 0)：绿、蓝被清零，红通道独自保留一个值。把这一行原样打印出来：

import numpy as np
from PIL import Image

a = np.array(Image.open("stego8.bmp").convert("RGB")).astype(int)
for x in range(66, 85):
    print(x, tuple(a[50, x].tolist()))

66 (255, 255, 255)
67 (255, 255, 255)
68 (112, 0, 0)
69 (97, 0, 0)
70 (115, 0, 0)
71 (115, 0, 0)
72 (119, 0, 0)
73 (111, 0, 0)
74 (114, 0, 0)
75 (100, 0, 0)
76 (61, 0, 0)
77 (89, 0, 0)
78 (114, 0, 0)
79 (82, 0, 0)
80 (111, 0, 0)
81 (116, 0, 0)
82 (55, 0, 0)
83 (255, 255, 255)
84 (255, 255, 255)

这些值不构成图案，它们本身就是字节。

一串代码把上面几步串起来即可，提取结果：

import numpy as np
from PIL import Image

a = np.array(Image.open("stego8.bmp").convert("RGB")).astype(int)
r, g, b = a[:, :, 0], a[:, :, 1], a[:, :, 2]
ys, xs = np.where((r != g) & (g == b))            # 红独有像素 = 载体
order = np.argsort(xs)
xs, ys = xs[order], ys[order]
text = "".join(chr(int(a[y, x, 0])) for x, y in zip(xs.tolist(), ys.tolist()))
print(text)
print(text.split("=", 1)[1])                      # 取等号后的答案

YrRot7