像素中的秘密 image_05.png — 详细 Writeup#

题目信息#

项目	内容
附件	`image_05_2.zip` → 解压得到 `image_05.png`
文件大小	245 字节 (0xF5)
题目类型	Misc — PNG 文件尾部隐写 + LCG 流密码 + Base62 编码
Flag	`flag{file_carving_skill}`

1. PNG 文件结构分析#

1.1 完整 Hex Dump#

1
$ xxd image_05.png
2
00000000: 8950 4e47 0d0a 1a0a 0000 000d 4948 4452  .PNG........IHDR
3
00000010: 0000 0040 0000 0040 0802 0000 0025 0be6  ...@...@.....%..
4
00000020: 8900 0000 7c49 4441 5478 9cd5 ce41 1100  ....|IDATx...A..
5
00000030: 2000 c3b0 52ff 9e87 081e 5ca3 2067 1b65   ...R.....\. g.e
6
00000040: 1227 7112 2771 1227 7112 2771 1227 7112  .'q.'q.'q.'q.'q.
7
00000050: 2771 1227 7112 2771 1227 7112 2771 1227  'q.'q.'q.'q.'q.'
8
00000060: 7112 2771 1227 7112 2771 1227 7112 2771  q.'q.'q.'q.'q.'q
9
00000070: 1227 7112 2771 1227 7112 2771 1227 7112  .'q.'q.'q.'q.'q.
10
00000080: 2771 1227 7112 2771 1227 7112 2771 1227  'q.'q.'q.'q.'q.'
11
00000090: 7112 2771 1227 7112 2771 1227 71fe 0ebc  q.'q.'q.'q.'q...
12
000000a0: ba72 aa03 7d65 2883 7300 0000 0049 454e  .r..}e(.s....IEN
13
000000b0: 44ae 4260 8200 0000 0069 cb34 419d 2dc8  D.B`.....i.4A.-.
14
000000c0: 55e9 4ba2 788d 485e 3c7b 34fc a298 62fa  U.K.x.H^<{4...b.
15
000000d0: e7b7 b6d2 d511 59b7 beab 50c6 0a75 3b5e  ......Y...P..u;^
16
000000e0: 2540 9f72 2974 43c6 6de8 275a f19c 4b2e  %@.r)tC.m.'Z..K.
17
000000f0: b590 af42 b9                             ...B.

1.2 PNG 块 (Chunk) 逐块解析#

PNG 文件由 文件签名 (8字节) + 若干数据块 组成，每个块结构为：

1
┌──────────┬──────────┬──────────────┬──────────┐
2
│ 长度 (4B) │ 类型 (4B) │  数据 (N字节)  │ CRC32(4B) │
3
└──────────┴──────────┴──────────────┴──────────┘

逐块遍历：

块序号	类型	偏移	数据长度	CRC32	说明
—	签名	0x0000	8	—	`89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A` PNG魔数
1	IHDR	0x0008	13	`0x250BE689`	图像头：64×64像素，8位色深
2	IDAT	0x0021	124	`0x65288373`	压缩图像数据
3	IEND	0x00A9	0	`0xAE426082`	PNG结束标志块
⚠	隐藏	0x00B5	64	—	❗ IEND后不应有数据

关键发现：PNG 规范要求 IEND 是文件的最后一个块，但此文件 IEND 块结束于 0xB4，其后仍有 64 字节 额外数据，说明存在隐写。

2. 拆分隐藏数据 (File Carving)#

IEND 块后 64 字节完整 hex：

1
0x00B5: 00 00 00 00 69 CB 34 41 9D 2D C8 55 E9 4B A2 78  ....i.4A.-.U.K.x
2
0x00C5: 8D 48 5E 3C 7B 34 FC A2 98 62 FA E7 B7 B6 D2 D5  .H^<{4...b......
3
0x00D5: 11 59 B7 BE AB 50 C6 0A 75 3B 5E 25 40 9F 72 29  .Y...P..u;^%@.r)
4
0x00E5: 74 43 C6 6D E8 27 5A F1 9C 4B 2E B5 90 AF 42 B9  tC.m.'Z..K....B.

数据结构：

1
┌─────────────────────┬──────────────────────┬────────────────────────────────┐
2
│  填充 (4字节)         │  种子 Seed (4字节)     │  密文 Ciphertext (56字节)       │
3
│  0x00 0x00 0x00 0x00 │  0x69 0xCB 0x34 0x41  │  0x9D 0x2D 0xC8 0x55 ... 0xB9 │
4
│           无意义      │  大端序 = 0x69CB3441   │  LCG-XOR 加密后的 Base62 文本  │
5
└─────────────────────┴──────────────────────┴────────────────────────────────┘

字段	字节范围	长度	值	含义
填充	`[0:4]`	4	`00 00 00 00`	无意义填充
种子	`[4:8]`	4	`69 CB 34 41`	LCG 初始种子
密文	`[8:64]`	56	`9D 2D C8 55 ... 42 B9`	XOR 加密数据

种子按大端序 (Big-Endian) 解析：

1
0x69CB3441 = 6×16⁷ + 9×16⁶ + C×16⁵ + B×16⁴ + 3×16³ + 4×16² + 4×16¹ + 1×16⁰
2
           = 1774924865

3. LCG 流密码解密#

3.1 LCG 参数#

使用 Numerical Recipes 标准线性同余生成器参数：

参数	符号	值	说明
乘数 (multiplier)	`a`	1664525	—
增量 (increment)	`c`	1013904223	—
模数 (modulus)	`m`	2³² (0xFFFFFFFF)	32位无符号整数截断

3.2 递推公式#

1
state₀ = seed = 0x69CB3441
2

3
stateₙ₊₁ = (a × stateₙ + c) mod 2³²
4
          = (1664525 × stateₙ + 1013904223) & 0xFFFFFFFF
5

6
keyₙ     = stateₙ₊₁ & 0xFF          ← 取低8位作为密钥字节
7

8
plainₙ   = cipherₙ ⊕ keyₙ           ← XOR解密

3.3 密钥流计算过程（前8步 + 最后4步）#

步骤	LCG State	key	ct	pt	明文字符
1	`0xACEB80AC`	`0xAC`	`0x9D`	`0x31`	`'1'`
2	`0x6A75041B`	`0x1B`	`0x2D`	`0x36`	`'6'`
3	`0xAAA5EABE`	`0xBE`	`0xC8`	`0x76`	`'v'`
4	`0xEEF19305`	`0x05`	`0x55`	`0x50`	`'P'`
5	`0xFAC468A0`	`0xA0`	`0xE9`	`0x49`	`'I'`
6	`0x71B8037F`	`0x7F`	`0x4B`	`0x34`	`'4'`
7	`0xAB92BAD2`	`0xD2`	`0xA2`	`0x70`	`'p'`
8	`0xA7D41C09`	`0x09`	`0x78`	`0x71`	`'q'`
…	…	…	…	…	…
53	`0xBB2C7990`	`0x90`	`0x90`	`0x00`	`'\x00'`
54	`0x55307FAF`	`0xAF`	`0xAF`	`0x00`	`'\x00'`
55	`0x5ADC2942`	`0x42`	`0x42`	`0x00`	`'\x00'`
56	`0x997F57B9`	`0xB9`	`0xB9`	`0x00`	`'\x00'`

有趣的现象：最后4步的密钥字节恰好等于密文字节，XOR 结果为零字节（\x00），作为填充使用。实际有效 Base62 字符串为前 52 字节对应的 52 个字符（去除尾部 \x00 后为 33 个有效字符）。

3.4 解密代码#

1
A = 1664525
2
C = 1013904223
3
MASK = 0xFFFFFFFF
4

5
seed = int.from_bytes(raw_data[4:8], 'big')   # seed = 0x69CB3441
6
cur_seed = seed
7
decrypted = bytearray()
8

9
for b in raw_data[8:]:                         # 遍历56字节密文
10
    cur_seed = (A * cur_seed + C) & MASK       # LCG迭代
11
    decrypted.append(b ^ (cur_seed & 0xFF))    # 取低8位 XOR 解密
12

13
# 去除尾部空字节
14
base62_str = decrypted.rstrip(b'\x00').decode('ascii')
15
# base62_str = "16vPI4pqYkxq33FsdItrG9pL5jAc3GLk9"

3.5 解密结果#

1
16vPI4pqYkxq33FsdItrG9pL5jAc3GLk9

全部由 0-9 a-z A-Z 组成 → Base62 编码特征。

4. Base62 解码#

4.1 字符集（⚠ 本题特殊顺序）#

1
0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
2
└─0-9─┘└───────── a-z ──────────┘└───────── A-Z ──────────┘

注意：本题字符集顺序为 数字 → 小写字母 → 大写字母，而非常见的「数字→大写→小写」。这是本题的关键坑点，使用标准 Base62 解码工具会得到错误结果。

4.2 解码原理#

Base62 本质是 62 进制数 → 大整数 → 字节序列：

1
"16vPI4pqYkxq33FsdItrG9pL5jAc3GLk9"
2
        │  (62进制→整数)
3
        ▼
4
2511413510841791937195854758407182524397597805993880480893
5
        │  (转大端序字节)
6
        ▼
7
666c61677b66696c655f63617276696e675f736b696c6c7d
8
        │  (UTF-8解码)
9
        ▼
10
flag{file_carving_skill}

4.3 解码细节#

1
输入字符串 (33字符):  "16vPI4pqYkxq33FsdItrG9pL5jAc3GLk9"
2

3
逐字符累加计算大整数:
4
  '1' → num = 0*62 + 1         = 1
5
  '6' → num = 1*62 + 6         = 68
6
  'v' → num = 68*62 + 57       = 4273
7
  'P' → num = 4273*62 + 51     = 264977
8
  ...
9
  '9' → num = ...              = 2511413510841791937195854758407182524397597805993880480893
10

11
大整数: 2511413510841791937195854758407182524397597805993880480893
12

13
转大端序字节 (24 bytes):
14
  0x66 0x6C 0x61 0x67 0x7B 0x66 0x69 0x6C
15
  0x65 0x5F 0x63 0x61 0x72 0x76 0x69 0x6E
16
  0x67 0x5F 0x73 0x6B 0x69 0x6C 0x6C 0x7D
17

18
UTF-8 解码:
19
  f  l  a  g  {  f  i  l  e  _  c  a  r  v  i  n  g  _  s  k  i  l  l  }

5. 完整解题流程#

1
image_05_2.zip
2
     │
3
     ▼ 解压
4
image_05.png (245 bytes)
5
     │
6
     ▼ xxd 查看 / PNG块遍历
7
IEND 块 (0xA9-0xB4) 后有 64 字节隐藏数据
8
     │
9
     ▼ 提取: data[0xB5:]
10
┌────────────────────────────────────┐
11
│ 填充(4B) │  Seed(4B) │  密文(56B)    │
12
│ 00000000 │ 69CB3441  │ 9D2DC855...  │
13
└────────────────────────────────────┘
14
     │
15
     ▼ LCG 解密 (a=1664525, c=1013904223, m=2³²)
16
Base62 字符串: "16vPI4pqYkxq33FsdItrG9pL5jAc3GLk9"
17
     │
18
     ▼ Base62 解码 (0-9a-zA-Z)
19
flag{file_carving_skill}

6. 涉及知识点#

知识点	说明
PNG 文件格式	文件签名、IHDR/IDAT/IEND 块结构、CRC32 校验
File Carving	从正常文件数据之后提取隐藏的额外数据
线性同余生成器 (LCG)	Numerical Recipes 标准参数 (a=1664525, c=1013904223)
XOR 流密码	伪随机密钥流与密文逐字节 XOR
Base62 编码	62 进制编码，字符集顺序为 `0-9a-zA-Z`（小写在大写前）

7. Flag#

1
flag{file_carving_skill}

谢谢除草鸡的阅读！

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题目信息#

1. PNG 文件结构分析#

1.1 完整 Hex Dump#

1.2 PNG 块 (Chunk) 逐块解析#

2. 拆分隐藏数据 (File Carving)#

3. LCG 流密码解密#

3.1 LCG 参数#

3.2 递推公式#

3.3 密钥流计算过程（前8步 + 最后4步）#

3.4 解密代码#

3.5 解密结果#

4. Base62 解码#

4.1 字符集（⚠ 本题特殊顺序）#

4.2 解码原理#

4.3 解码细节#

5. 完整解题流程#

6. 涉及知识点#

7. Flag#

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2. 拆分隐藏数据 (File Carving)#

3. LCG 流密码解密#

3.1 LCG 参数#

3.2 递推公式#

3.3 密钥流计算过程（前8步 + 最后4步）#

3.4 解密代码#

3.5 解密结果#

4. Base62 解码#

4.1 字符集（⚠ 本题特殊顺序）#

4.2 解码原理#

4.3 解码细节#

5. 完整解题流程#

6. 涉及知识点#

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