PNG是一種圖像格式，始于1995年，作為一種頗受歡迎的圖像格式，PNG至今仍十分盛行。一般而言，PNG以無(wú)損失壓縮或處理透明像素的能力為人所知。然而，我并不想從泛泛的角度去看待不同的圖像格式，而是嘗著用不同的方式讓它們發(fā)生故障，你有沒(méi)有想過(guò)，PNG發(fā)生故障時(shí)是什么效果呢？

　　校驗(yàn)和（Checksum）

　　讓我們首先來(lái)看看校驗(yàn)和（Checksum）系統(tǒng)中的CRC32算法。這一算法通常用于確認(rèn)受損圖像，當(dāng)它偵測(cè)到圖像文件受損時(shí)，不會(huì)在一般的圖片閱讀器上顯現(xiàn)出來(lái)。因此，若想使PNG發(fā)生故障，用諸如文本編輯器或二進(jìn)制編輯器重寫(xiě)部分二進(jìn)制數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單方法是行不通的。換句話(huà)說(shuō)，“黑掉”P(pán)NG之難，難于上青天。

　　因此，為了能順利“黑掉”P(pán)NG，我們需要根據(jù)PNG的格式規(guī)范（PNG Specification）來(lái)做。這意味著，解碼CRC32算法后要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重寫(xiě)和重新計(jì)算，并將其綁定到已經(jīng)編輯的數(shù)據(jù)上。

　　狀態(tài)（State）

　　接下來(lái)，我們看看PNG的轉(zhuǎn)碼過(guò)程。表1簡(jiǎn)要地顯示了PNG編碼流工作流程。包括四步：原始數(shù)據(jù)、過(guò)濾后數(shù)據(jù)、壓縮后數(shù)據(jù)、格式化的PNG。

　　表1 PNG編碼流

　　理論上來(lái)說(shuō)，上述四個(gè)步驟都可以成為“下手”的目標(biāo)。然而，從“原始數(shù)據(jù)”下手跟從BMP下手一樣，技術(shù)上而言，并不能把它稱(chēng)之為“PNG故障”。而以最后一步“格式化的PNG”為目標(biāo)也行不通，原因在于上文提到的校驗(yàn)和系統(tǒng)的工作原理，因此無(wú)法產(chǎn)生故障。

　　現(xiàn)在，能供我們下手的就只有“過(guò)濾后數(shù)據(jù)”或“壓縮后數(shù)據(jù)”兩個(gè)步驟，只要方法正確，就可以使PNG故障形成。當(dāng)我攻擊“過(guò)濾后數(shù)據(jù)”時(shí)，產(chǎn)生的效果非常明顯，故障元素好像花瓣一樣彌漫了整張圖像，過(guò)濾器之間的差異在“過(guò)濾后數(shù)據(jù)”受到攻擊時(shí)變得尤為明顯。另一方面，“壓縮后數(shù)據(jù)”故障受到了它們自身的壓縮算法的影響（Deflate壓縮），因此顯示出了一種與雪花噪點(diǎn)類(lèi)似的圖片效果。

　　當(dāng)然，在轉(zhuǎn)碼過(guò)程之外，也有其他的過(guò)程能影響PNG故障的圖案，例如透明像素和interlace。

　　五重過(guò)濾（Five filters）

　　決定PNG故障圖案最重要的決定因素是過(guò)濾的過(guò)程，這一過(guò)程通過(guò)某種算法將每一層掃描線(xiàn)的為壓縮像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而提升壓縮效率。過(guò)濾包括四種算法和五種過(guò)濾類(lèi)型，分別為Sub、Up、Average、Paeth和None（None為無(wú)過(guò)濾）。PNG圖像通常在使用最適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾類(lèi)型對(duì)每一層掃描線(xiàn)進(jìn)行過(guò)濾后才開(kāi)始?jí)嚎s，因此，在PNG圖像生成之后，五種壓縮會(huì)合為一體。

　　這五種過(guò)濾通常只是促進(jìn)壓縮效率的提升，因此無(wú)論使用哪一層過(guò)濾，輸出結(jié)果都一樣。然而，當(dāng)過(guò)濾后的數(shù)據(jù)受到損壞后，輸出結(jié)果會(huì)顯示出明顯的差異。當(dāng)一個(gè)圖像經(jīng)過(guò)優(yōu)化，并同時(shí)具備上述五種過(guò)濾效果后，就很難辨別出不同的過(guò)濾效果。然而當(dāng)同一個(gè)單一的過(guò)濾應(yīng)用在每一條掃描線(xiàn)上，圖像出現(xiàn)故障時(shí)，差異就很明顯了。

　　下面我會(huì)展示每一種過(guò)濾的效果差異，當(dāng)我們仔細(xì)留意不同的效果時(shí)，會(huì)發(fā)覺(jué)哪一種過(guò)濾會(huì)讓PNG故障的部分產(chǎn)生哪種美麗的效果。是的，這些圖像的確很美麗。