Whodunit：破译侦探游戏中的隐写信息

tl;dr

这个程序可以将位图中的隐藏信息破译出来。
不过，目前解码信息的规则很简单，因为噪点都是红色的，只需要将0000ff全部转变成ffffff，生成新的图片，即可看到被覆盖的隐写信息。

背景知识

一些儿童向的冒险小说里会夹杂这种类型的侦探卡片，覆盖在空无一物的图片上即可显现真实的信息。计算机程序所能做到的也是如此。

关于色彩

黑白色彩 = 1 bit = 1/0 分别表示白或黑 2 色

GIF ：支持 8 bit color
BMP／JPEG／PNG ：都支持 24-bit color
BMP 实际上可以支持 1-, 4-, 8-, 16-, 24-, 32-bit color

24 bit color 中的 RGB color：
8 red R
8 green G
8 blue B

关于 BMP

bitmap - by MS

BMP文件在文件开始会包含一些 metadata：
14 byte 大小的结构体 BITMAPFILEHEADER
40 byte 大小的结构体 BITMAPINFOHEADER
一共 54 byte

（在1-, 4-,16-bit BMP中，还有代表“色彩饱和度”的 RGBQUAD ）

其中 BMP 对色彩 triple 的存储方法都是完全逆向 BGR，有些甚至是每一个像素点逆向存储的。

PS:BMP 4.0 的 magic number 是0x4d42

关于 padding

微软开发者制定了规则，每一行 scanline 需要是 32-bit DWORD的倍数
所以 scanline 不能被 4 整除的话就需要增加 padding。

• Data Structure Padding
• BMP format

其他注意点

1. 异常情况判断，错误抛出
2. 读取原始位图内容、padding调整、按照解密规则替换像素颜色、输出结果

Code Solution

[whodunit.c] []

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "bmp.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    // ensure:program should accept exactly two command-line arguments
    if (argc != 3)
    {
        // remind the user of correct usage,
        fprintf(stderr, "Usage: change infile outfile\n");
        return 1;
    }

    // remember filenames
    char *infile = argv[1];
    char *outfile = argv[2];

    // open input file
    FILE *inptr = fopen(infile, "r");
    // if input file cannot be opened for reading
    // return 2 and reming
    if (inptr == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "Could not open %s.\n", infile);
        return 2;
    }

    // open output file
    FILE *outptr = fopen(outfile, "w");
    // if the output file cannot be opened for writing
    // return 3 and remind
    if (outptr == NULL)
    {
        fclose(inptr);
        fprintf(stderr, "Could not create %s.\n", outfile);
        return 3;
    }

    // read infile's BITMAPFILEHEADER
    BITMAPFILEHEADER bf;
    fread(&bf, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, inptr);

    // read infile's BITMAPINFOHEADER
    BITMAPINFOHEADER bi;
    fread(&bi, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, inptr);


    // ensure infile is (likely) a 24-bit uncompressed BMP 4.0
    if (bf.bfType != 0x4d42 || bf.bfOffBits != 54 || bi.biSize != 40 ||
        bi.biBitCount != 24 || bi.biCompression != 0)
    {
        fclose(outptr);
        fclose(inptr);
        fprintf(stderr, "Unsupported file format.\n");
        return 4;
    }
    // ensure infile is  a 24-bit uncompressed BMP 4.0
    if (bf.bfType != 0x4d42 || bf.bfOffBits != 54 || bi.biSize != 40 ||
        bi.biBitCount != 24 || bi.biCompression != 0)
    {
        fclose(outptr);
        fclose(inptr);
        fprintf(stderr, "Unsupported file format.\n");
        return 4;
    }

    // write outfile's BITMAPFILEHEADER
    fwrite(&bf, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, outptr);

    // write outfile's BITMAPINFOHEADER
    fwrite(&bi, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, outptr);

    // determine padding for scanlines
    int padding = (4 - (bi.biWidth * sizeof(RGBTRIPLE)) % 4) % 4;

    // iterate over infile's scanlines
    for (int i = 0, biHeight = abs(bi.biHeight); i < biHeight; i++)
    {
        // iterate over pixels in scanline
        for (int j = 0; j < bi.biWidth; j++)
        {
            // temporary storage
            RGBTRIPLE triple;

            // read RGB triple from infile
            fread(&triple, sizeof(RGBTRIPLE), 1, inptr);

            //TODO: change the color of red to white
            if (triple.rgbtBlue == 0x00 && triple.rgbtGreen == 0x00 && triple.rgbtRed == 0xff)
            {
                triple.rgbtBlue = 0xff;
                triple.rgbtGreen = 0xff;
            }

            // write RGB triple to outfile
            fwrite(&triple, sizeof(RGBTRIPLE), 1, outptr);
        }

        // skip over padding, if any
        fseek(inptr, padding, SEEK_CUR);

        // then add it back (to demonstrate how)
        for (int k = 0; k < padding; k++)
        {
            fputc(0x00, outptr);
        }
    }

    // close infile
    fclose(inptr);

    // close outfile
    fclose(outptr);

    // success
    return 0;
}

[bmp.h] []

// BMP-related data types based on Microsoft's own

#include <stdint.h>

// aliases for C/C++ primitive data types
// https://msdn.microsoft.com/en-us/library/cc230309.aspx
typedef uint8_t  BYTE;
typedef uint32_t DWORD;
typedef int32_t  LONG;
typedef uint16_t WORD;

// information about the type, size, and layout of a file
// https://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd183374(v=vs.85).aspx
typedef struct
{
    WORD bfType;
    DWORD bfSize;
    WORD bfReserved1;
    WORD bfReserved2;
    DWORD bfOffBits;
} __attribute__((__packed__))
BITMAPFILEHEADER;

// information about the dimensions and color format
// https://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd183376(v=vs.85).aspx
typedef struct
{
    DWORD biSize;
    LONG biWidth;
    LONG biHeight;
    WORD biPlanes;
    WORD biBitCount;
    DWORD biCompression;
    DWORD biSizeImage;
    LONG biXPelsPerMeter;
    LONG biYPelsPerMeter;
    DWORD biClrUsed;
    DWORD biClrImportant;
} __attribute__((__packed__))
BITMAPINFOHEADER;

// relative intensities of red, green, and blue
// https://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd162939(v=vs.85).aspx
typedef struct
{
    BYTE rgbtBlue;
    BYTE rgbtGreen;
    BYTE rgbtRed;
} __attribute__((__packed__))
RGBTRIPLE;