png文件的CRC校验

png图片的CRC校验

png的格式

png文件中分为很多个chunk（数据的基本组成单元）

以下是一些常见的chunk

  • IHDR（Image Header）：包含图像的基本信息，如宽度、高度、颜色深度等。
  • IDAT（Image Data）：包含图像的实际像素数据。由于 PNG 使用 DEFLATE 压缩算法，实际的图像数据被包含在一个或多个 IDAT 块中。
  • PLTE（Palette）：如果图像使用调色板，此块包含调色板中的颜色信息。
  • tEXt（Textual Data）：包含关于图像的文本信息，如作者、标题等。
  • tIME（Time Stamp）： 包含图像的最后修改时间。

每个chunk的格式

例子

以一个png文件的chunk[0]为例（蓝色部分）：

image-20231119003131899

  • 前四个字节 00 00 00 0D 代表这个chunk的数据块的长度是13（0D十进制表示）。

  • 随后的 49 48 44 52 是“IHDR”的ascii码表示（见图右），是固定的格式。

  • 紧跟着的就是数据块 00 00 01 F4 00 00 01 A4 08 06 00 00 00

    • 前四个字节代表图片的宽（00 00 01 F4）
    • 紧跟着的四个字节是高（00 00 01 A4）
    • 剩下的五个字节分别指定了整个图片的
      • 颜色通道的位深度
      • 颜色类型
      • 压缩方法
      • 过滤方法
      • 交错方法

  • 紧跟在数据块后面的四个字节是CRC校验码（CB D6 DF 8A)

所以这个chunk[0]的格式就是这样的：

chunk中数据块的长度（4字节）+IHDR固定标识（4字节）+数据块（长度前面指定）+CRC校验码（4字节）

CRC循环冗余校验码

PNG 文件中的每个 chunk 都包含一个 CRC（循环冗余校验）校验码，用于确保 chunk 的数据在传输或存储过程中没有被损坏或篡改。

这里的CRC 校验码是通过将 chunk 的数据（不包括长度字段和标识符）进行 CRC32 算法计算而生成的。计算得到的 CRC 值被附加到 chunk 数据的末尾。

判断图片格式是否被篡改的关键就是这个CRC校验码

在解析 PNG 图像时，读取器会验证每个 chunk 的 CRC 校验码，以确保数据的完整性。

以010Editor这个软件为例，打开png文件时校验码如果出错，那么就会报错

image-20231119005535792

（图片提示chunk校验码有问题）

知识点：

windows系统打开png时，即使CRC校验结果是错的，也会默认忽略这个结果，打开图片。

而linux系统如果遇到CRC校验结果错误，那么是打不开png的。

拓展：改变图片长和宽的隐写

有些ctf题目会通过改变图片的宽和高来隐藏信息，需要使用编辑器修改回原来的宽和高格式才能看见内容。

png图片的长和宽由chunk[0]指定

chunk[0]的数据数据块的前八个字节就是宽（4字节）高（4字节）

image-20231119003131899

在上图里 “001h” 行的0~7列中，前后4个字节就分别对应宽和高（16进制形式）。

通过修改数据块的宽、高部分，可以使图片显示出隐藏起来的内容。

借助CRC校验码暴力破解 还原图片原来的长宽格式

思路：使用CRC32算法去算不同长宽组合的CRC校验码，去碰撞原来的CRC校验码

这里有一个大佬写的脚本，可以爆破图片原来的高（前提是长未被修改）：

原链接：https://www.mondayice.com/2019/12/24/ctf%E9%9A%90%E5%86%99png%E4%B8%ADcrc%E6%A3%80%E9%AA%8C%E9%94%99%E8%AF%AF%E7%9A%84%E5%88%86%E6%9E%90/

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 # -*- coding: utf-8 -*-
import binascii
import struct

#指定原来的chunk[0]非校验码部分（17字节）
#x49x48x44x52x00x00x01xF4x00x00x01xA4x08x06x00x00x00

#crc32key存放chunk[0]的校验码
crc32key = 0xCBD6DF8A

#碰撞
for i in range(0, 65535):
  height = struct.pack('>i', i)
  #CRC: CBD6DF8A
  data = 'x49x48x44x52x00x00x01xF4' + height + 'x08x06x00x00x00'
 
  crc32result = binascii.crc32(data) & 0xffffffff

#如果该高度生成的crc校验码和chuank[0]的crc匹配，那么说明这就是原图片高度
  if crc32result == crc32key:
    print ''.join(map(lambda c: "%02X" % ord(c), height))

拓展，其他使用了CRC校验的文件

除了 PNG 文件之外，一些其他文件格式也使用 CRC 校验码来确保数据的完整性。以下是一些可能包含 CRC 校验码的文件格式的示例：

  1. ZIP 文件 (.zip)： 压缩文件格式，其中包含的每个文件都可以带有 CRC 校验码，用于确保文件在解压缩时的完整性。
  2. GZIP 文件 (.gz)： 一种用于压缩单个文件的格式，通常包含 CRC32 校验码。
  3. TAR 文件 (.tar)： 一种文件存档格式，可以包含多个文件，通常与其他压缩格式（如 gzip）结合使用。CRC 校验码有时会用于确保整个存档的完整性。
  4. Ethernet 帧： 在计算机网络中，以太网帧通常包含一个帧检验序列（FCS），它是 CRC32 的一部分，用于检测在网络传输中是否发生了错误。