HackThisSite - Steganography Mission 14

Challenge

题目提供 stego14.tar.gz，提示 Get the image here。需要先看清 tar 内部结构，再从图片里挖出隐藏的密钥与密文，最后用古典密码还原口令。 A tar.gz is provided; the answer is recovered by unpacking it, carving a RAR archive out of the JPG, and decrypting a classical cipher with a key that is itself hidden inside the archive.

Solution

$ tar tzf stego14.tar.gz
6578747261637400.jpg
$ tar xzf stego14.tar.gz

成员名 6578747261637400 是一串 ASCII 十六进制，解码后是 extract\0。这个名字在提示真正的载荷不在图片像素里，而在图片之后附加的数据里。

图片本体是一张 150x20 的基线 JPEG：

$ file 6578747261637400.jpg
JPEG image data, JFIF standard 1.02, baseline, precision 8, 150x20, components 3

JPEG 以 EOI（FF D9）结束，但文件真实长度超过了 EOI 的位置，后面还跟了一段数据。扫描标记来定位：

data = open("6578747261637400.jpg", "rb").read()
eoi = data.rfind(b"\xff\xd9")
print("file len :", len(data))
print("EOI at   :", eoi)
print("trailing :", len(data) - eoi - 2, "bytes")
print("signature:", data[eoi + 2:eoi + 9])

输出显示 EOI 之后还有 5617 字节，且以 Rar! 开头，是一段 RAR v4 归档。把它切出来解开：

$ python3 -c "d=open('6578747261637400.jpg','rb').read(); i=d.rfind(b'\xff\xd9'); open('appended.rar','wb').write(d[i+2:])"
$ file appended.rar
appended.rar: RAR archive data, v4, os: Win32
$ 7z l appended.rar
   Date      Time    Attr         Size   Compressed  Name
------------------- ----- ------------ ------------  ------------------------
2009-01-23 01:02:14 ....A        12758         5546  key.jpg
$ 7z x appended.rar

归档里只有一个文件 key.jpg（48x13）。

key.jpg 是纯黑白位图，像素值只有黑（0）与白（255）两色，放大后是一行小字。直接按 ASCII 打印像素即可读：

from PIL import Image

im = Image.open("key.jpg").convert("L")
w, h = im.size
for y in range(h):
    print("".join("#" if im.getpixel((x, y)) < 128 else "." for x in range(w)))

打印出来的是 *5+10。这正是仿射密码（Affine cipher）的密钥，含义为 $E(x) = (5x + 10) \bmod 26$ ，也就是 $a = 5, b = 10$ 。

6578747261637400.jpg 的像素对比度极低，灰度只落在 197–255 之间，肉眼看上去几乎全白。把灰度拉伸到完整范围后，里面藏着一行大写密文 PGNNZCFYXD：

from PIL import Image
import numpy as np

a = np.asarray(Image.open("6578747261637400.jpg").convert("L")).astype(int)
b = np.clip((255 - a) * 255.0 / (a.max() - a.min()), 0, 255).astype("uint8")
Image.fromarray(b).resize((a.shape[1] * 8, a.shape[0] * 8)).save("cipher_zoom.png")

$a = 5$ 与 26 互质，模逆元为 21（ $5 \times 21 = 105 \equiv 1 \pmod{26}$ ）。解密公式是 $D(y) = 21(y - 10) \bmod 26$ ：

def affine_decrypt(cipher, a=5, b=10, alphabet="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"):
    a_inv = pow(a, -1, len(alphabet))
    out = []
    for ch in cipher:
        if ch.upper() in alphabet:
            x = alphabet.index(ch.upper())
            out.append(alphabet[(a_inv * (x - b)) % len(alphabet)])
        else:
            out.append(ch)
    return "".join(out)

def affine_encrypt(plain, a=5, b=10, alphabet="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"):
    out = []
    for ch in plain:
        if ch.upper() in alphabet:
            x = alphabet.index(ch.upper())
            out.append(alphabet[(a * x + b) % len(alphabet)])
        else:
            out.append(ch)
    return "".join(out)

ct = "PGNNZCFYXD"
pt = affine_decrypt(ct)
print(pt)
print(affine_encrypt(pt) == ct)  # True：往返一致

bulldozinj