从破解某设计网站谈前端水印(详细教程)
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2020-12-06 11:59
前言
最近在写公众号的时候，常常会自己做首图，并且慢慢地发现沉迷于制作首图，感觉扁平化的设计的真好好看。慢慢地萌生了一个做一个属于自己的首图生成器的想法。
制作呢，当然也不是拍拍脑袋就开始，在开始之前，就去研究了一下某在线设计网站（如果有人不知道的话，可以说一下，这是一个在线制作海报之类的网站 T T 像我们这种内容创作者用的比较多），毕竟人家已经做了很久了，我只是想做个方便个人使用的。毕竟以上用 PS 做着还是有一些废时间，由于组成的元素都很简单，做一个自动化生成的完全可以。
但是研究着研究着，就看到了某在线设计网站的水印，像这种技术支持的网站，最重要的防御措施就是水印了,水印能够很好的保护知识产权。
慢慢地路就走偏了，开始对它的水印感兴趣了。不禁发现之前只是大概知道水印的生成方法，但是从来没有仔细研究过，本文将以以下的路线进行讲解。以下所有代码示例均在
https://github.com/hua1995116/node-demo/tree/master/watermark
明水印
水印（watermark）是一种容易识别、被夹于纸[1]内，能够透过光线穿过从而显现出各种不同阴影的技术。
水印的类型有很多，有一些是整图覆盖在图层上的水印，还有一些是在角落。
那么这个水印怎么实现呢？熟悉 PS 的朋友，都知道 PS 有个叫做图层的概念。
网页也是如此。我们可以通过绝对定位，来将水印覆盖到我们的页面之上。
最终变成了这个样子。
等等，但是发现少了点什么。直接覆盖上去，就好像是一个蒙层，我都知道这样是无法触发底下图层的事件的，此时就要介绍一个css属性pointer-events。
pointer-eventsCSS 属性指定在什么情况下 (如果有) 某个特定的图形元素可以成为鼠标事件的 target[2]。
当它的被设置为 none 的时候，能让元素实体虚化，虽然存在这个元素，但是该元素不会触发鼠标事件。详情可以查看 CSS3 pointer-events:none应用举例及扩展 « 张鑫旭-鑫空间-鑫生活[3] 。
这下理清了实现原理，等于成功了一半了！
明水印的生成
明水印的生成方式主要可以归为两类，一种是 纯 html 元素(纯div)，另一种则为背景图（canvas/svg）。
下面我分别来介绍一下，两种方式。
div实现
我们首先来讲比较简单的 div 生成的方式。就按照我们刚才说的。
// 文本内容
<div class="app">
<h1>秋风h1>
<p>hellop>
div>
首先我们来生成一个水印块，就是上面的 一个个秋风的笔记。这里主要有一点就是设置一个透明度（为了让水印看起来不是那么明显，从而不遮挡我们的主要页面），另一个就是一个旋转，如果是正的水平会显得不是那么好看，最后一点就是使用 userSelect 属性，让此时的文字无法被选中。
userSelect
CSS[4] 属性
user-select控制用户能否选中文本。除了文本框内，它对被载入为 chrome[5] 的内容没有影响。
function cssHelper(el, prototype) {
for (let i in prototype) {
el.style[i] = prototype[i]
}
}
const item = document.createElement('div')
item.innerHTML = '秋风的笔记'
cssHelper(item, {
position: 'absolute',
top: `50px`,
left: `50px`,
fontSize: `16px`,
color: '#000',
lineHeight: 1.5,
opacity: 0.1,
transform: `rotate(-15deg)`,
transformOrigin: '0 0',
userSelect: 'none',
whiteSpace: 'nowrap',
overflow: 'hidden',
})
有了一个水印片，我们就可以通过计算屏幕的宽高，以及水印的大小来计算我们需要生成的水印个数。
const waterHeight = 100;
const waterWidth = 180;
const { clientWidth, clientHeight } = document.documentElement || document.body;
const column = Math.ceil(clientWidth / waterWidth);
const rows = Math.ceil(clientHeight / waterHeight);
for (let i = 0; i < column * rows; i++) {
const wrap = document.createElement('div');
cssHelper(wrap, Object.create({
position: 'relative',
width: `${waterWidth}px`,
height: `${waterHeight}px`,
flex: `0 0 ${waterWidth}px`,
overflow: 'hidden',
}));
wrap.appendChild(createItem());
waterWrapper.appendChild(wrap)
}
document.body.appendChild(waterWrapper)
这样子我们就完美地实现了上面我们给出的思路的样子啦。
背景图实现
canvas
canvas的实现很简单，主要是利用canvas 绘制一个水印，然后将它转化为 base64 的图片，通过canvas.toDataURL() 来拿到文件流的 url ，关于文件流相关转化可以参考我之前写的文章一文带你层层解锁「文件下载」的奥秘, 然后将获取的 url 填充在一个元素的背景中，然后我们设置背景图片的属性为重复。
.watermark {
position: fixed;
top: 0px;
right: 0px;
bottom: 0px;
left: 0px;
pointer-events: none;
background-repeat: repeat;
}
function createWaterMark() {
const angle = -20;
const txt = '秋风的笔记'
const canvas = document.createElement('canvas');
canvas.width = 180;
canvas.height = 100;
const ctx = canvas.getContext('2d');
ctx.clearRect(0, 0, 180, 100);
ctx.fillStyle = '#000';
ctx.globalAlpha = 0.1;
ctx.font = `16px serif`
ctx.rotate(Math.PI / 180 * angle);
ctx.fillText(txt, 0, 50);
return canvas.toDataURL();
}
const watermakr = document.createElement('div');
watermakr.className = 'watermark';
watermakr.style.backgroundImage = `url(${createWaterMark()})`
document.body.appendChild(watermakr);
svg
svg 和 canvas 类似，主要还是生成背景图片。
function createWaterMark() {
const svgStr =
`
text-anchor="start"
stroke="#000"
stroke-opacity="0.1"
fill="none"
transform="rotate(-20)"
font-weight="100"
font-size="16"
>
秋风的笔记
`
return `data:image/svg+xml;base64,${window.btoa(unescape(encodeURIComponent(svgStr)))}`;
}
const watermakr = document.createElement('div');
watermakr.className = 'watermark';
watermakr.style.backgroundImage = `url(${createWaterMark()})`
document.body.appendChild(watermakr);
明水印的破解一
以上就很快实现了水印的几种方案。但是对于有心之人来说，肯定会想着破解，以上破解也很简单。
打开了Chrome Devtools 找到对应的元素，直接按 delete 即可删除。
明水印的防御
这样子的水印对于大概知道控制台操作的小白就可以轻松破解，那么有什么办法能防御住这样的操作呢？
答案是肯定的，js 有一个方法叫做 MutationObserver，能够监控元素的改动。
MutationObserver 对现代浏览的兼容性还是不错的，MutationObserver是元素观察器，字面上就可以理解这是用来观察Node（节点）变化的。MutationObserver是在DOM4规范中定义的，它的前身是MutationEvent事件，最低支持版本为 ie9 ，目前已经被弃用。
在这里我们主要观察的有三点
水印元素本身是否被移除 水印元素属性是否被篡改（display: none ...） 水印元素的子元素是否被移除和篡改 （element生成的方式 ）
来通过 MDN 查看该方法的使用示例。
const targetNode = document.getElementById('some-id');
// 观察器的配置（需要观察什么变动）
const config = { attributes: true, childList: true, subtree: true };
// 当观察到变动时执行的回调函数
const callback = function(mutationsList, observer) {
// Use traditional 'for loops' for IE 11
for(let mutation of mutationsList) {
if (mutation.type === 'childList') {
console.log('A child node has been added or removed.');
}
else if (mutation.type === 'attributes') {
console.log('The ' + mutation.attributeName + ' attribute was modified.');
}
}
};
// 创建一个观察器实例并传入回调函数
const observer = new MutationObserver(callback);
// 以上述配置开始观察目标节点
observer.observe(targetNode, config);
而MutationObserver主要是监听子元素的改动，因此我们的监听对象为 document.body, 一旦监听到我们的水印元素被删除，或者属性修改，我们就重新生成一个。通过以上示例，加上我们的思路，很快我们就写一个监听删除元素的示例。（监听属性修改也是类似就不一一展示了）
// 观察器的配置（需要观察什么变动）
const config = { attributes: true, childList: true, subtree: true };
// 当观察到变动时执行的回调函数
const callback = function (mutationsList, observer) {
// Use traditional 'for loops' for IE 11
for (let mutation of mutationsList) {
mutation.removedNodes.forEach(function (item) {
if (item === watermakr) {
document.body.appendChild(watermakr);
}
});
}
};
// 监听元素
const targetNode = document.body;
// 创建一个观察器实例并传入回调函数
const observer = new MutationObserver(callback);
// 以上述配置开始观察目标节点
observer.observe(targetNode, config);
我们打开控制台来检验一下。
这回完美了，能够完美抵御一些开发小白了。
那么这样就万无一失了吗？显然，道高一尺魔高一丈，毕竟前端的一切都是不安全的。
明水印的破解二
在一个高级前端工程师面前，一切都是纸老虎。接下来我就随便介绍三种破解的方式。
第一种
打开Chrome Devtools，点击设置 - Debugger - Disabled JavaScript .
然后再打开页面，delete我们的水印元素。
第二种
复制一个 body 元素，然后将原来 body 元素的删除。
第三种
打开一个代理工具，例如 charles，将生成水印相关的代码删除。
破解实践
接下来我们实战一下，通过预先分析，我们看到某在线设计网站的内容是以 div 的方式实现的，所以可以利用这种方案。打开 https://www.gaoding.com/design?id=33931419&simple=1 (仅供举例学习)
打开控制台，Ctrl + F 搜索 watermark 相关字眼。（这一步是作为一个程序员的直觉，基本上你要找什么，搜索对应的英文就可以 ~）
很快我们就找到了水印图。发现直接删除，没有办法删除水印元素，根据我们刚才学习的，肯定是利用了MutationObserver 方法。我们使用我们的第一个破解方法，将 JavaScript 禁用，再将元素删除。
水印已经消失了。
但是这样真的就万事大吉了吗？
不知道你有没有听过一种东西，看不见摸不着，但是它却真实存在，他的名字叫做暗水印，我们将时间倒流到 16 年间的月饼门事件，因为有员工将内网站点截图了，但是很快被定位出是谁截图了。
虽然你将一些可见的水印去除了，但是还会存在一些不可见的保护版权的水印。（这就是防止一些坏人拿去作另外的用途）
暗水印
暗水印是一种肉眼不可见的水印方式，可以保持图片美观的同时，保护你的资源版权。
暗水印的生成方式有很多，常见的为通过修改RGB 分量值的小量变动、DWT、DCT 和 FFT 等等方法。
通过介绍前端实现 RGB 分量值的小量变动 来揭秘其中的奥秘，主要参考 不能说的秘密——前端也能玩的图片隐写术 | AlloyTeam[7]。
我们都知道图片都是有一个个像素点构成的，每个像素点都是由 RGB 三种元素构成。当我们把其中的一个分量修改，人的肉眼是很难看出其中的变化，甚至是像素眼的设计师也很难分辨出。
你能看出其中的差别吗？根据这个原理，我们就来实践吧。(女孩子可以掌握方法后可以拿以下图片进行试验测试)
首先拿到以上图片，我们先来讲解解码方式，解码其实很简单，我们需要创建一个规律，再通过我们的规律去解码。现在假设的规律为，我们将所有像素的 R 通道的值为奇数的时候我们创建的通道密码，举个简单的例子。
例如我们把以上当做是一个图形，加入他要和一个中文的 "一" 放进图像，例如我们将 "一" 放入第二行。按照我们的算法，我们的图像会变成这个样子。
解码的时候，我们拿到所有的奇数像素将它渲染出来，例如这里的 '5779' 是不是正好是一个 "一"，下面就转化为实践。
解码过程
首先创建一个 canvas 标签。
<canvas id="canvas" width="256" height="256">canvas>
var ctx = document.getElementById('canvas').getContext('2d');
var img = new Image();
var originalData;
img.onload = function () {
// canvas像素信息
ctx.drawImage(img, 0, 0);
originalData = ctx.getImageData(0, 0, ctx.canvas.width, ctx.canvas.height);
console.log()
processData(ctx, originalData)
};
img.src = 'qiufeng-super.png';
我们打印出这个数组，会有一个非常大的数组，一共有 256 * 256 * 4 = 262144 个值。因为每个像素除了 RGB 外还有一个 alpha 通道，也就是我们常用的透明度。
上面也说了，我们的 R 通道为奇数的时候 ，就我们的解密密码。因此我们只需要所有的像素点的 R 通道为奇数的时候，将它填填充，不为奇数的时候就不填充，很快我们就能得到我们的隐藏图像。
var processData = function (ctx, originalData) {
var data = originalData.data;
for (var i = 0; i < data.length; i++) {
if (i % 4 == 0) {
// R分量
if (data[i] % 2 == 0) {
data[i] = 0;
} else {
data[i] = 255;
}
} else if (i % 4 == 3) {
// alpha通道不做处理
continue;
} else {
// 关闭其他分量，不关闭也不影响答案
data[i] = 0;
}
}
// 将结果绘制到画布
ctx.putImageData(originalData, 0, 0);
}
processData(ctx, originalData)
解密完会出现类似于以下这个样子。
那我们如何加密的，那就相反的方式就可以啦。(这里都用了 不能说的秘密——前端也能玩的图片隐写术[8] 中的例子，= = 我也能写出一个例子，但是觉得没必要，别人已经写得很好了，我们只是讲述这个方法，需要代码来举例而已)
编码过程
加密呢，首先我们需要获取加密的图像信息。
var textData;
var ctx = document.getElementById('canvas').getContext('2d');
ctx.font = '30px Microsoft Yahei';
ctx.fillText('秋风的笔记', 60, 130);
textData = ctx.getImageData(0, 0, ctx.canvas.width, ctx.canvas.height).data;
然后提取加密信息在待加密的图片上进行处理。
var mergeData = function (ctx, newData, color, originalData) {
var oData = originalData.data;
var bit, offset; // offset的作用是找到alpha通道值，这里需要大家自己动动脑筋
switch (color) {
case 'R':
bit = 0;
offset = 3;
break;
case 'G':
bit = 1;
offset = 2;
break;
case 'B':
bit = 2;
offset = 1;
break;
}
for (var i = 0; i < oData.length; i++) {
if (i % 4 == bit) {
// 只处理目标通道
if (newData[i + offset] === 0 && (oData[i] % 2 === 1)) {
// 没有信息的像素，该通道最低位置0，但不要越界
if (oData[i] === 255) {
oData[i]--;
} else {
oData[i]++;
}
} else if (newData[i + offset] !== 0 && (oData[i] % 2 === 0)) {
// // 有信息的像素，该通道最低位置1，可以想想上面的斑点效果是怎么实现的
oData[i]++;
}
}
}
ctx.putImageData(originalData, 0, 0);
}
主要的思路还是我一开始所讲的，在有像素信息的点，将 R 偶数的通道+1。在没有像素点的地方将 R 通道转化成偶数，最后在 img.onload 调用 processData(ctx, originalData) 。
img.onload = function () {
// 获取指定区域的canvas像素信息
ctx.drawImage(img, 0, 0);
originalData = ctx.getImageData(0, 0, ctx.canvas.width, ctx.canvas.height);
console.log(originalData)
processData(ctx, originalData)
};
以上方法就是一种比较简单的加密方式。以上代码都放到了仓库 watermark/demo/canvas-dark-watermark.html 路径下，方法都封装好了~。
但是实际过程需要更专业的加密方式，例如利用傅里叶变化公式，来进行频域制定数字盲水印，这里就不详细展开讲了，以后研究完再详细讲~
破解实践
听完上述的介绍，那么某在线设计网站是不是很有可能使用了暗水印呢？
当然啦，通过我对某在线设计网站的分析，我分析了以下几种情况，我们一一来进行测试。
我们先通过免费下载的图片来进行分析。打开 https://www.gaoding.com/design?id=13964513159025728&mode=user
通过实验（实验主要是去分析他各个场景下触发的请求），发现在下载免费图片的时候，发现它都会去向阿里云发送一个 POST 请求，这熟悉的请求域名以及熟悉的数据封装方式，这不就是 阿里云 OSS 客户端上传方式嘛。这就好办了，我们去查询一下阿里云是否有生成暗水印的相关方式，从而来看看某在线设计网站是否含有暗水印。很快我们就从官方文档搜索到了相关的文档，且对于低 QPS 是免费的。（这就是最好理解的连带效应，例如我们觉得耐克阿迪啥卖运动类服饰，你买了他的鞋子，可能还会想买他的衣服）
const { RPCClient } = require("@alicloud/pop-core");
var client = new RPCClient({
endpoint: "http://imm.cn-shenzhen.aliyuncs.com",
accessKeyId: 'xxx',
accessKeySecret: 'xxx',
apiVersion: "2017-09-06",
});
(async () => {
try {
var params = {
Project: "test-project",
ImageUri: "oss://watermark-shenzheng/source/20201009-182331-fd5a.png",
TargetUri: "oss://watermark-shenzheng/dist/20201009-182331-fd5a-out.jpg",
Model: "DWT"
};
var result = await client.request("DecodeBlindWatermark", params);
console.log(result);
} catch (err) {
console.log(err);
}
})()
我们写了一个demo进行了测试。由于阿里云含有多种暗水印加密方式，为啥我使用了 DWT 呢？因为其他几种都需要原图，而我们刚才的测试，他上传只会上传一个文件到 OSS ，因此大致上排除了需要原图的方案。
但是我们的结果却没有发现任何加密的迹象。
为什么我们会去猜想阿里云的图片暗水印的方式？因为从上传的角度来考虑，我们上传的图片 key 的地址即是我们下载的图片，也就是现在存在两种情况，一就是通过阿里云的盲水印方案，另一种就是上传前进行了水印的植入。现在看来不是阿里云水印的方案，那么只是能是上传前就有了水印。
这个过程就有两种情况，一是生成的过程中加入的水印，前端加入的水印。二是物料图含有水印。
对于第一种情况，我们可以通过 dom-to-image 这个库，在前端直接进行下载，或者使用截图的方式。目前通过直接下载和通过站点内生成，发现元素略有不同。
第一个为我通过 dom-to-image 的方式下载，第二种为站点内下载，明显大了一些。（有点怀疑他在图片生成中可能做了什么手脚）
但是感觉前端加密的方式比较容易破解，最坏的情况想到了对素材进行了加密，但是这样的话就无从破解了（但是查阅了一些资料，由于某在线设计网站站点素材大多是透明背景的，这种加密效果可能会弱一些，以后牛逼了再来补充）。目前这一块暂时还不清楚，探究止步于此了。
攻击实验
那如果一张图经过暗水印加密，他的抵抗攻击性又是如何呢？
这是一张通过阿里云 DWT暗水印进行的加密，解密后的样子为"秋风"字样，我们分别来测试一下。
加一些元素
结果: 识别效果不错
截图
结果: 识别效果不错
大小变化（缩小）
结果：识别效果不错
加蒙层
结果：直接就拉胯了。
可见，暗水印的抵抗攻击性还是蛮强的，是一种比较好的抵御攻击的方式~
最后
以上仅仅为技术交流~ 大家不要在实际的场景盲目使用，商业项目违规使用后果自负 ~ 或者期待一下我接下来想搞的这个个人免费首图生成器~ 喜欢文章的小伙伴可以点个赞哦 ~ 欢迎关注公众号 秋风的笔记 ，学习前端不迷路。
参考
https://imm.console.aliyun.com/cn-shenzhen/project?accounttraceid=1280c6af416744a38e9acf63c4e0878cjdet
https://help.aliyun.com/document_detail/138800.html?spm=a2c4g.11186623.6.656.3bd46bb4oglhEr
https://oss.console.aliyun.com/bucket/oss-cn-shenzhen/watermark-shenzheng/object?path=dist%2F
https://juejin.cn/post/6844903650054111246
https://www.zhihu.com/question/50677827/answer/122388524
https://www.zhihu.com/question/50735753
脚注
纸: https://zh.wikipedia.org/wiki/纸
[2]target: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/event.target
[3]CSS3 pointer-events:none应用举例及扩展 « 张鑫旭-鑫空间-鑫生活: https://www.zhangxinxu.com/wordpress/2011/12/css3-pointer-events-none-javascript/
[4]CSS: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/CSS
[5]chrome: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Glossary/Chrome
[6]一文带你层层解锁「文件下载」的奥秘: https://juejin.cn/post/6867469476196155400
[7]不能说的秘密——前端也能玩的图片隐写术 | AlloyTeam: http://www.alloyteam.com/2016/03/image-steganography/#prettyPhoto
[8]不能说的秘密——前端也能玩的图片隐写术: http://www.alloyteam.com/2016/03/image-steganography/
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