# ShellStego

**Repository Path**: jack2288/ShellStego

## Basic Information

- **Project Name**: ShellStego
- **Description**: （1）算法名称：改进型的LSB图像隐写算法

（2）算法简单原理：

不修改任何像素值，仅在每个像素中查找与秘密信息相同的位并记录其位置索引。若找不到匹配位，则标记为"8"，提取时读取该像素最低位的相反值。携密图像与原始图像完全一致，PSNR理论无穷大。

（3）引用开源网址本项目引用参考的开源网址是：https://gitee.com/A1LinLin1/stegano
- **Primary Language**: Python
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 5
- **Created**: 2026-01-29
- **Last Updated**: 2026-01-29

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# ShellStego 信息隐藏项目

## 项目概述
这是一个基于LSB（最低有效位）技术的信息隐藏与提取系统。项目包含图像编码、信息提取、零失真嵌入等多种方法，并结合国密SM4算法实现数据加密和文件格式伪装。

## 环境要求
### Python版本
- Python 3.7 或更高版本
- 推荐使用 Python 3.9-3.11

### 操作系统
- Windows 10/11（支持）
- macOS 10.14 或更高版本（支持）
- Linux（支持）

### 系统要求
- 至少 2GB RAM（推荐 4GB 或更多）
- 100MB 可用磁盘空间
- 支持图形显示（用于图像处理和可视化）

## 文件结构
- [encode.py](examples/encode.py) - 基础LSB编码实现
- [extract.py](examples/extract.py) - 基础LSB信息提取实现  
- [pro_encode.py](src/pro_encode.py) - 改进的零失真LSB编码实现
- [pro_extract.py](src/pro_extract.py) - 改进的零失真LSB信息提取实现
- [gray.py](utils/gray.py) - 图像灰度转换工具
- [psnr_calculator.py](utils/psnr_calculator.py) - PSNR计算器和对比图生成器
- [encrypt_wrapper.py](encrypt_wrapper.py) - SM4加密和文件封装模块
- [main.py](main.py) - 主程序入口（整合改进版算法）
- [experiment.py](experiment.py) - 原始实验程序（包含多种位平面操作）
- [config.py](config.py) - 项目配置文件
- [requirements.txt](requirements.txt) - 项目依赖声明

## 功能特性
1. **基础LSB嵌入**: 直接修改像素的最低有效位
2. **零失真LSB嵌入**: 不修改任何像素值，只记录位平面索引
3. **随机种子机制**: 使用随机种子确定像素位置，增强安全性
4. **信息提取**: 从含密图像中恢复隐藏信息
5. **PSNR计算**: 评估图像质量变化
6. **灰度转换**: 彩色图转灰度图
7. **SM4国密算法加密**: 使用国密SM4算法对含密图像及相关信息进行加密
8. **格式封装**: 将加密数据封装到ZIP或PDF格式中，便于隐蔽传输
9. **混合口令支持**: 支持中文、英文、数字混合的口令

## 密码技术详解

### 1. SM4对称加密算法
本项目使用中国国家密码标准SM4算法进行数据加密。SM4是一种分组密码算法，具有以下特点：
- 分组长度：128位（16字节）
- 密钥长度：128位（16字节）
- 加密轮数：32轮
- 安全强度高，适合硬件和软件实现

在本项目中，SM4算法用于：
- 加密待隐藏的图像数据
- 保护随机种子和位位置信息
- 确保传输数据的安全性

### 2. 密钥派生机制
为了支持用户自定义的口令，项目实现了基于SHA256的密钥派生机制：
- 用户输入任意长度的口令（支持中文、英文、数字混合）
- 使用SHA256哈希函数生成256位哈希值
- 取哈希值的前128位（16字节）作为SM4算法的密钥

这种方法确保了：
- 支持任意长度和字符集的口令
- 即使口令较短也能生成足够安全的密钥
- 相同口令始终生成相同密钥，保证解密的正确性

### 3. 文件格式伪装技术
项目实现了标准的ZIP和PDF文件格式伪装，确保伪装文件能通过常规软件验证：
- **ZIP伪装**：生成符合ZIP文件格式规范的数据，包含标准的文件头、目录结构和校验信息
- **PDF伪装**：生成符合PDF 1.4标准的文档，包含完整的对象结构、交叉引用表和trailer

隐藏数据被嵌入到格式允许的数据区域，不影响文件的正常使用。

### 4. 随机种子机制
随机种子作为额外的安全层，用于确定信息嵌入的像素位置：
- 使用随机种子生成伪随机序列，确定像素访问顺序
- 隐藏信息分散在整个图像中，而非连续存储
- 只有知道正确种子才能准确定位隐藏信息

## 安装与配置
### Windows环境配置
1. 下载并安装 Python 3.7 或更高版本
   - 访问 https://www.python.org/downloads/
   - 选择适合 Windows 的版本下载
   - 安装时请勾选 "Add Python to PATH"

2. 验证安装
   ```bash
   python --version
   pip --version
   ```

3. 克隆项目
   ```bash
   git clone https://github.com/yourusername/ShellStego.git
   cd ShellStego
   ```

4. 安装依赖
   ```bash
   pip install -r requirements.txt
   ```

### macOS/Linux环境配置
1. 确认已安装 Python 3.7 或更高版本
   ```bash
   python3 --version
   ```

2. 克隆项目并安装依赖
   ```bash
   git clone https://github.com/yourusername/ShellStego.git
   cd ShellStego
   pip3 install -r requirements.txt
   ```

## 使用方法
### 基础版本
```bash
python encode.py  # 编码信息到图像
python extract.py # 从含密图像提取信息
```

### 改进版本（推荐）
```bash
python main.py  # 运行完整流程
```

### 批量处理工具
使用 `batch_process.py` 脚本可以对目录下的图像进行批量加密或解密。

#### 批量加密（隐藏信息）
将文本、文件或目录隐藏到指定文件夹内的**每一张**图片中。
```bash
# 隐藏文本
python batch_process.py encrypt -i input_folder -o output_folder -s "隐秘信息内容" --type text

# 隐藏文件
python batch_process.py encrypt -i input_folder -o output_folder -s ./path/to/secret.doc --type file
```

#### 批量解密（提取信息）
扫描输出文件夹中的所有伪装文件（.zip, .pdf, .tar），自动提取其中隐藏的信息。
```bash
python batch_process.py decrypt -i output_folder -o extracted_folder
```

## 新增功能：随机种子机制
本项目新增了随机种子机制，具体如下：
- 使用随机种子确定嵌入信息的像素位置
- 随机种子作为密钥存储在 [secret_key.txt](secret_key.txt) 文件中
- 只有拥有正确密钥（随机种子）的人才能正确提取隐藏信息
- 像素修改不再集中在图像的前部分，而是随机分布在整个图像中

## 新增功能：SM4加密和封装
本项目集成了国密SM4算法加密功能：
- 使用SM4算法对含密图像及相关信息进行加密
- 支持将加密数据封装到ZIP或PDF格式中
- 密钥由用户现场输入，不会在文件中保留
- 便于隐蔽传输和存储

## 新增功能：混合口令支持
系统现在支持中文、英文、数字混合的口令：
- 可以使用中文字符作为口令的一部分
- 可以使用英文字母和数字
- 口令会被安全地转换为SM4密钥
- 支持复杂口令以增强安全性

## 实验要求
- 隐藏信息："BUPTshahexiaoqu"
- 输入图像：bupt.bmp → buptgray.bmp（灰度化）
- 输出图像：buptgraystego.bmp（含密图像）
- 验证指标：PSNR值、提取信息正确性

## 引用的仓库：
本项目引用了以下开源项目：
- [Color-Image-Steganography]https://gitee.com/lwg_Eternal_Summer/color-image-steganography