PNG像素编码

作者:凯撒
发布时间:2024-04-11 09:54:08 (8天前)
来源:www.hackerfactor.com

如果图片具有Alpha通道（例如，带有透明层的PNG），则它允许您在没有Alpha通道的情况下查看图像或单独查看Alpha通道。它还提供了一个专注于Alpha通道的叠加层，还使您可以看到其余的内容。

如果图片的边框填充过多，例如使用JPEG（未与网格对齐的图片），则它将扩展图像以显示边框填充。
在过去的几个月中，我一直看到第三种隐藏像素的数量有所增加：PNG填充。几乎所有这些目击事件都与隐写术挑战，夺旗法医比赛以及类似的难题有关。（自从人们因COVID-19而开始待在家里以来，似乎对安全性，隐写术和相关主题的兴趣日益增加。）如果您对这些类型的挑战感兴趣，则有很多起点。例如：
Matt Kmety撰写的“ 初学者CTF指南：在图像中查找隐藏的数据 ”

“ 在图像隐藏文字 ”由CTF资源

FourOctets撰写的“ CTF花絮：第1部分-隐写术 ”

Root Me的Hacking Challenge
FotoForensics的元数据和隐藏像素分析仪可以帮助解决其中一些挑战。我已经修改了“隐藏像素”分析器，以查找可以隐藏在PNG图像中的两种以上数据：列填充和未使用的行。

（这是一个技术博客文章，内容涉及PNG如何编码像素，添加列填充时以及如何创建行填充。）

PNG像素编码
PNG以光栅格式存储像素。
每个像素具有1、3或4个颜色通道，具体取决于它是单色的（还是调色板索引），RGB（红色，绿色，蓝色）还是RGBA（带有透明度的alpha通道的RGB）。

每个像素从左到右，然后从上到下依次存储。第一个像素始终是左上角。下一个像素位于第一个像素的右边，依此类推，直到解析器到达行尾为止。然后，解析从下一行的最左侧像素开始。

每行的开头都有一个用于过滤器的额外字节。这用于产生更好的压缩。但是，过滤器与每个图像行的字节数或颜色无关。
作为格式去，PNG是几乎一样简单，因为它可以得到的。有一个标头（IHDR），它定义图像的宽度，高度，颜色分量等。然后是压缩栅格像素的IDAT块（一个或多个）。要渲染PNG，您需要处理IHDR并分配一个图像缓冲区，对IDAT数据进行充气（解压缩），然后将像素一个一地渲染到图像缓冲区中。

PNG列填充
大多数PNG图片使用全彩。这意味着每个颜色分量1个或2个字节，其中每个分量1个字节是最常见的。尽管这些颜色分量存储为字节，但通常用位数表示：8位或16位深度。
8位RGB：每个像素3个字节。如果图像宽为1,000像素，则每行3,001字节。（RGB三元组中的3,000字节，外加1字节用于行过滤器。）

8位RGBA：每个像素四个字节。

16位RGB：“深色”图像表示每个分量2个字节，因此每个像素6个字节。由于大多数监视器显示的都是8位深度（如果是移动设备或笔记本电脑，则为8位深度），这意味着这些通常是特殊情况的图片。（罕见。）

16位RGBA：具有alpha通道的深色表示每个像素8个字节。
深度为8位或16位时，每行都不会浪费空间。每个字节都被使用。

但是，PNG也支持较低的位深度。其中包括1位（共2种颜色），2位（共4种颜色）和4位（共16种颜色）。使用这些低位编码选项时，没有颜色。如果需要颜色，请使用调色板（PLTE），并将编码后的值视为调色板索引。否则，1位是单色（黑白）。2位具有黑色，白色和两个灰色。4位使用黑色，白色和14个灰度级。

对于低位深度，每个字节有多个像素。（4位表示每字节2个像素。2位表示4像素，而1位表示8像素。）这是发生水平填充的地方。可以帮助优化压缩的线滤波器必须本身就是一个字节。这意味着即使某些位未使用（填充），每一行也必须填写最后一列的字节。
1位深度：每种颜色消耗1位。这意味着该行中的最后一个字节可以有足够的数据，最多可以增加7个列。

2位深度：行中的最后一个字节可以填充最多3个其他列。

4位深度：行中的最后一个字节可以填充另外1列。如果图像宽度是奇数，则您知道有足够的数据用于另外一列。
低位PNG图像非常罕见。大多数是小图标或具有典型图标宽度的小部件，例如16或32列。这意味着没有多余的数据列（因为宽度均匀地填充到每行的字节数中）。但是，如果您确实碰到过一个，那么您就会知道每行可能会有额外的位被隐藏。

FotoForensics的新型“隐藏像素”解码器会检查这些潜在的额外列，并将其重新添加。

PNG后像素填充
尽管列填充非常少见，但像素后填充通常用于各种游戏，难题和挑战。运作方式如下：
从高大的PNG图片开始。（任何深度都可以。）

在图像底部插入您想要隐藏的任何内容。

保存PNG。使用非隔行编码。（我稍后将介绍隔行扫描。）

使用十六进制编辑器编辑PNG。

找到IHDR块。（它应该在文件开头附近，并带有字母“ IHDR”。）

IHDR之后的前四个字节为宽度；不要碰那个。后四个字节是高度；通过降低此值使其更短。
这是发生的情况：当您查看图像时，解码器将加载IHDR并为指定的宽度和高度分配图像缓冲区。然后，它解码IDAT块并逐行存储像素。当图像缓冲区已满时，解码器停止。

尽管解码器已停止，但IDAT缓冲区中仍存在未压缩的字节。几乎每个在那里的PNG解码器都会静默忽略这些未使用的字节。结果，未使用的字节将被忽略。PNG底部的消息现在已隐藏，因为修改的图像高度阻止了它的呈现。

FotoForensics的新型“隐藏像素”解码器会检查可用的填充量。如果足以填充1或更多行像素，则相应地增加了图像高度。这是公共FotoForensics服务的三个示例。每个挑战都来自使用图像隐写术的某种地理缓存或捕获标志挑战。（单击以查看FotoForensics上的任何图片。）

这是呈现隐藏行的每个图像的样子：

这些图像中的每一个都包含额外的字节，这些额外的字节可以呈现为图片底部的其他行。这些示例在隐藏行中包含文本，GPS坐标以及其他部分拼图。

填充限制
如果要使用这些填充方法来编码数据，请牢记以下几点：
隔行扫描。PNG支持一种称为“ Adam7 ” 的隔行编码方法。对于非隔行扫描的PNG文件，可以隐藏PNG底部任意数量的行。使用Adam7，只能隐藏1行，并且必须是偶数行。否则，隔行扫描图案会移位并且图像会损坏。

垂直的。PNG从左到右然后从上到下存储所有像素。更改PNG的宽度将导致图像歪斜。唯一的情况不是低位深度图像，即使如此，也只能隐藏有限数量的列（每行位）。

非图片内容。任何数据都可以存储在低位水平填充中，也可以存储在最后一个像素的数据之后。如果最后一个像素的数据之后有足够的额外字节，则隐藏像素分析器将假定这些字节代表更多行。但是，最后一行之后的数据可以用于任何东西，它不需要存储像素数据。（公共的FotoForensics服务仅在少数情况下会遇到多余的字节包含非图像内容的情况。）
新的隐藏像素分析器将尽可能扩展PNG文件，显示任何隐藏的列或行。让游戏开始！

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