簡短的序言
如果有人不記得的話，隱寫術正在將資訊隱藏在某些容器中。 例如，在圖片中（討論過 и ）。 您還可以隱藏檔案系統的服務表中的資料（這是關於 ）， 乃至 。 不幸的是，所有這些方法都有一個缺點：為了在不知不覺中將訊息「插入」到容器中，您需要巧妙的演算法來考慮容器內部結構的特殊性。 容器的抗操作性會出現問題：例如，如果稍微編輯圖片，隱藏的資訊就會遺失。
是否有可能以某種方式不需要狡猾的演算法和微妙的資料操作，並且仍然確保容器的功能和隱藏資料的可接受的安全等級？ 展望未來，我會說——是的，你可以！ 我甚至會提供一個實用程式。
方法的血腥細節
基本想法就像敲打額頭一樣簡單：磁碟上有一些區域作業系統永遠不會寫入（或在極少數情況下寫入）。 為了避免使用狡猾的演算法搜尋這些區域，我們將使用冗餘 - 也就是說，我們將在磁碟的所有磁區中多次複製隱藏資訊。 然後，在所有這些輝煌之上，您可以創建必要的分區，格式化文件系統，寫入文件並安裝作業系統 - 儘管如此，部分秘密數據將被保存並可以檢索，並且重複複製將幫助我們將原來的整體從碎片中拼湊起來。
這種方法的優點是顯而易見的：我們不依賴文件格式，甚至不依賴所使用的檔案系統的類型。
我認為缺點也很明顯：
- 秘密資料只能透過完全重寫整個磁碟來更改，然後重新建立使用者可見的內容。 但是，您不能使用從映像重新建立磁碟的軟體：它也會重新建立先前的秘密資料。
- 秘密資料量越大，遺失某些資訊的可能性就越大。
- 從磁碟檢索資料可能需要很長時間。 從幾分鐘到幾天（現代磁碟很大）。
現在讓我們繼續討論具體細節。
很明顯，如果你簡單地將秘密資料塗抹在整個磁碟上，它只會被肉眼隱藏。 如果你的目光配備了磁碟編輯器，那麼資料就會展現在你眼前。 因此，最好對資料進行加密，使其不洩漏。 我們將進行簡單但有品味的加密：使用 aes256-cbc 演算法。 我們將詢問用戶加密金鑰並讓他想出一個好的密碼。
下一個問題是我們如何區分「好」數據和壞數據。 這裡校驗和會幫助我們，但不是簡單的校驗和，而是 SHA1。 還有什麼？ 它對於 git 來說已經足夠好了，所以它也適合我們。 決定：我們為每個儲存的資訊提供一個校驗和，如果解密後匹配，則說明解密成功。
您還需要秘密資料的片段編號和總長度。 碎片編號是為了記錄哪些碎片我們已經破解，哪些碎片還剩下。 總長度對我們處理最後一個片段時會有用，以免寫入不必要的資料（即填充）。 好吧，由於我們仍然有一個標頭，因此我們將在其中添加秘密文件的名稱。 解密後會有用，免得猜測如何開啟。
在實踐中測試該方法
為了進行檢查，我們採用最常見的媒體 - 快閃磁碟機。 我找到了一個舊的，容量為1GB，非常適合實驗。 如果您像我一樣提出了不使用實體介質，而是在檔案（磁碟映像）上測試它的想法，那麼我會立即說：它行不通。 當格式化這樣的「磁碟」時，Linux 會再次建立該文件，並且所有未使用的磁區都會用零填充。
作為一台Linux機器，不幸的是，我不得不在陽台上的Raspberry Pi 3上使用氣象站，那裡沒有太多內存，所以我們不會隱藏大檔案。 我們將最大大小限制為 10 MB。 隱藏太小的檔案也是沒有意義的：該實用程式以 4 KB 簇的形式將資料寫入磁碟。 因此，下面我們將限製檔案大小為 3 kb - 它適合這樣一個簇。
我們將分階段模擬閃存驅動器，在每個階段後檢查隱藏資訊是否可讀：
- 快速格式化為 FAT16 格式，簇大小為 16 KB。 這就是 Windows 7 為沒有檔案系統的隨身碟提供的功能。
- 將快閃磁碟機中的各種垃圾填滿50%。
- 將快閃磁碟機中的各種垃圾填滿100%。
- FAT16 格式的「長」格式化（覆蓋所有內容）。
正如預期的那樣，前兩次測試以完全勝利告終：該實用程式能夠成功地從閃存驅動器中提取 10 兆位元組的秘密資料。 但是當閃存驅動器裝滿文件後，出現故障：
Total clusters read: 250752, decrypted: 158
ERROR: cannot write incomplete secretFile
正如您所看到的，只有 158 個簇被成功解密（632 KB 的原始數據，這提供了 636424 位元組的有效負載）。 很明顯，這裡無法獲得 10 兆字節，但這些集群之間顯然存在重複。 你甚至無法透過這種方式恢復 1 MB。 但我們可以保證，即使在閃存驅動器被格式化並寫入容量之後，我們也能從閃存驅動器中恢復 3 KB 的秘密資料。 然而，實驗表明，從這樣的閃存驅動器中提取 120 KB 長的檔案是很有可能的。
不幸的是，最後一次測試表明整個閃存驅動器被覆蓋：
$ sudo ./steganodisk -p password /dev/sda
Device size: 250752 clusters
250700 99%
Total clusters read: 250752, decrypted: 0
ERROR: cannot write incomplete secretFile
沒有一個集群倖存下來......悲傷，但不是悲劇！ 在格式化之前，我們嘗試在快閃磁碟機上建立一個分割區，並在其中建立一個檔案系統。 順便說一句，它從工廠來時就具有這種格式，因此我們不會做任何可疑的事情。
閃存驅動器上的可用空間略有減少是預料之中的。
完全滿的磁碟上不可能隱藏 10 兆字節，這也是意料之中的事。 但現在成功解密的叢集數量已經增加了一倍以上！
Total clusters read: 250752, decrypted: 405
不幸的是，不可能將碎片拼湊成一兆字節，但兩百千字節卻很容易。
好吧，關於最後第四次檢查的消息，這次是令人高興的：完全格式化這樣的閃存驅動器並沒有導致所有資訊被破壞！ 4 KB 的秘密資料完全適合未使用的空間。
測試總結表：
一些理論分析：關於可用空間和未使用的扇區
如果您曾經將硬碟分割為多個分割區，您可能已經注意到並非總是可以分配磁碟上的所有可用空間。 第一部分總是以一些縮排開始（通常為 1 兆位元組，或 2048 個磁區）。 在最後一部分的後面，也碰巧還存在一小部分未使用的扇區「尾巴」。 有時章節之間會存在間隙，儘管這種情況很少見。
換句話說，磁碟上有一些磁區在磁碟正常工作時無法訪問，但可以向這些磁區寫入資料！ 這也意味著閱讀它。 調整後，還有分割區表和開機載入程式碼，它們位於磁碟開頭的空白區域。
可以這麼說，讓我們暫時離開這些部分，從鳥瞰的角度看磁碟。 這裡我們的磁碟上有一個空分割區。 讓我們在其中建立一個檔案系統。 我們可以說磁碟上的某些磁區仍未被刪除嗎？
E-e-e-鼓聲響起！ 答案幾乎總是肯定的！ 事實上，在大多數情況下，建立檔案系統歸結為僅將幾塊服務資訊寫入磁碟，否則分割區的內容不會改變。
而且——純粹憑經驗——我們可以假設檔案系統不能總是佔據分配給它的所有空間，直到最後一個磁區。 例如，簇大小為16KB的FAT64檔案系統顯然無法完全佔用大小不是64KB倍數的分割區。 在這樣一個部分的末尾，必須有幾個扇區的“尾部”，無法儲存用戶資料。 然而，這一假設無法透過實驗得到證實。
因此，為了最大化隱寫圖的可用空間，您需要使用具有更大簇大小的檔案系統。 您也可以建立分割區，即使這不是必需的（例如在快閃磁碟機上）。 無需創建空白部分或留下未分配的區域 - 這將吸引感興趣的公民的注意。
實驗實用程式
您可以觸摸該實用程式的原始程式碼
要構建，您需要 Qt 5.0 或更高版本以及 OpenSSL。 如果某些功能不起作用，您可能需要編輯 steganodisk.pro 檔案。
您可以將簇大小從 4 KB 變更為 512 位元組（在 Secretfile.h 中）。 同時，服務資訊的成本也會增加：標頭和校驗和佔用固定的68位元組。
當然，您需要以 root 使用者權限運行該實用程序，並且要小心。 在覆蓋指定檔案或裝置之前不會提出任何問題！
享受。
來源： www.habr.com