Autor: Ronny Dobra

Aufgrund einer Schwachstelle in der Bildverarbeitungssoftware von Google-Pixel Smartphones (Package-ID „com.google.android.markup“) und dem Windows 11 Snipping-Tool (unter Windows 10 genannt „Ausschneiden und skizzieren“) können aus einem beschnitten Bild („cropped image“) große Teile des Originalbilds wiederhergestellt werden. Sofern durch das Abschneiden des Bildinhaltes sensible Bereiche entfernt wurden, wie z. B. Bankdaten, persönliche Informationen oder Gesichter, ließen sich diese durch fremde Personen auslesen und für bösartige Absichten verwenden.

Hintergrund

Aufgrund einer Schwachstelle in der Bildverarbeitungssoftware von Google-Pixel Smartphones (Google Markup) und dem Windows 11 Snipping-Tool (unter Windows 10 genannt „Ausschneiden und skizzieren“) können aus einem beschnitten Bild („cropped image“) große Teile des Originalbilds wiederhergestellt werden. Sofern durch das Abschneiden des Bildinhaltes sensible Bereiche entfernt wurden, wie z. B. Bankdaten, persönliche Informationen oder Gesichter, ließen sich diese durch fremde Personen auslesen und für bösartige Absichten verwenden.

Simon Aarons und David Buchanan fiel auf, dass dies bei beschnittenen Fotos auf Google Pixel Smartphones nicht der Fall zu sein scheint. Das Smartphone zeigte zwar ausschließlich den beschnittenen Bildbereich an, dennoch blieb die Dateigröße nahezu unverändert. Dies legte den Verdacht nahe, dass die originalen Bildinformationen noch vorhanden sein könnten.

Ihre Analyse ergab, dass beim Speichern des beschnittenen Bildes tatsächlich nicht das alte Bild gelöscht wird Stattdessen wird mit dem neuen, kleineren Bildausschnitt nur der Beginn des alten Bildes überschrieben. Die alten Bildinformationen sind jedoch weiterhin in großen Teilen vorhanden. Aarons und Buchanan entwickelten daraufhin ein Web-Tool mit dem sich das ursprüngliche Bild aus dem einem beschnittenen weitestgehend rekonstruieren lässt. Die Schwachstelle hat trägt die offizielle CVE-ID „CVE-2023-21036“.

Die folgende Abbildung soll den Unterschied zwischen erwartetem Ergebnis und tatsächlichem Ergebnis veranschaulichen. Die „IEND“-Byte-Folge markiert in einer PNG-Datei die Stelle an dem das Ende der Bildinformationen erreicht ist.

Bildbetrachtungsprogramme haben mit dem Anzeigen der Variante (2) des Bildes kein Problem, da die IEND-Byte-Folge korrekt hinter dem beschnittenen Bildausschnitt gesetzt wurde. Aus Sicht der Image-Tools handelte es sich um ein syntaktisch korrekte PNG-Datei. Informationen nach dem IEND werden einfach ignoriert. Mittlerweile wurde eine Sicherheitslücke im Microsoft Snipping-Tool entdeckt, welche sich analog ausnutzen lässt. Wir haben dies zum Anlass genommen weitere Tools auf diese Art von Schwachstelle hinzu untersuchen, jedoch war keines davon anfällig. Die folgenden Tools wurden untersucht:

Tool	Version
IrfanView	4.62
Greenshot	1.2.10
XnView MP	1.4.3
ShareX	15.0

Zur Untersuchung haben wir die Dateigröße von Originaldatei und zugeschnittener Datei verglichen. Haben beide die gleiche Größe ist der Fehler sehr wahrscheinlich, da eine zugeschnittene Datei mit weniger Bildinhalt entsprechend weniger Speicherplatz benötigen sollte. Bei allen getesteten Tools war die Dateigröße der beschnittenen Datei deutlich kleiner als die der Originaldatei.

Da die Google-Pixel App und und das Microsoft Snipping-Tool eine unterschiedliche Code-Basis verwenden, gehen wir davon aus, dass es sich um einen vergleichbaren Logikfehler bei der Programmierung handelt: Beide Tools schreiben den kleineren Inhalt in die größere Originaldatei ohne die Restlänge der Datei verwerfen. Hinweis auf eine Schwachstelle, welche durch eine anfällige, gemeinsam genutzte Bibliothek entstanden ist, können wir nicht erkennen.

Proof-of-Concept

Das folgende Beispiel zeigt, wie aus einem, auf einem Google Pixel beschnittenes Bild, das Originalbild wiederhergestellt wird (pixel_cropped.png, pixel_original.png). Für die Wiederherstellung wurde dieses Script verwendet.

Das folgende Beispiel zeigt, wie aus einem, mit dem Windows Snipping-Tool beschnittenem Bild, das Originalbild wiederhergestellt wird (windows_cropped.png, windows_original.png).

Da das Snipping-Tool RGBA statt RGB als PNG Image Type verwendet, muss der oben verlinkte Code leicht angepasst werden, um auch hier das Original wiederherzustellen. Die Änderungen betreffenen die folgenden Zeilen:

132c132
< ihdr += (2).to_bytes(1, "big") # true colour
---
> ihdr += (6).to_bytes(1, "big") # true colour with alpha
140c140
< reconstructed_idat = bytearray((b"\x00" + b"\xff\x00\xff" * orig_width) * orig_height)
---
> reconstructed_idat = bytearray((b"\x00" + b"\xff\x00\xff\xff" * orig_width) * orig_height)
149c149
< for i in range(0, len(reconstructed_idat), orig_width*3+1):
---
> for i in range(0, len(reconstructed_idat), orig_width*4+1):

Voraussetzung zur Ausnutzung

Nach Kenntnisstand vom 22.03.2023 müssen die folgenden Voraussetzungen gegeben sein, um eine anfällige Bild-Datei zu erhalten.

• Das Bild muss mit einer anfälligen Software bearbeitet worden sein.
• Nach aktuellem Kenntnisstand ist ausschließlich die nachträgliche Wiederherstellung aus PNG-Bildern möglich.
• Die beschnittene Bilddatei, darf nicht nachträglich komprimiert worden sein, da sonst die verborgenen Bildinformationen entfernt werden.  Dies geschieht jedoch beim Upload auf online-Plattformen häufig automatisch.
• Für die Rekonstruktion muss die Bildgröße des unbeschnittenen Originalbildes bekannt sein. Diese kann jedoch durch geschicktes ausprobieren von Standard-Displayauflösungen erraten, z. B. Full HD (1920 × 1080 Pixel), oder durch zusätzliche Metainformationen wie beispielsweise dem Handymodell ermittelt werden.

Auswirkungen

Personen mit Zugriff auf mit einer anfälligen Software beschnittene Bilder können große Teile des Originalbildes wiederherstellen. Sofern durch das Abschneiden des Bildinhaltes sensible Bereiche entfernt wurden, wie z. B. Bankdaten, persönliche Informationen oder Gesichter, ließen sich diese möglicherweise wieder sichtbar machen und für bösartige Absichten verwenden.

Der Grund dafür dass manche Bildinformationen verloren gehen, ist dem Aufbau des PNG-Dateiformats geschuldet. Bildinhalte werden in einer Sequenz sogenannter IDAT-Chunks gespeichert. Beim Speichern des beschnittenen Bildes über den Datei-Anfang des Originals werden bestimmte Teile des Originalbildes überschrieben. IDAT-Chunks die auf diese Weise verändert bzw. beschädigt werden können nicht korrekt wiederhergestellt werden, was zu einer wirren oder leeren Pixelfläche im wiederhergestellten Bild führt.

Gegenmaßnahmen

Wurden sensible Bilder mit einem der genannten Tools beschnitten und veröffentlich, dann sollten diese nach Möglichkeit von der betroffenen Plattform gelöscht werden. Dies ist jedoch nur notwendig, wenn die Bilder auf der Plattform unkomprimiert veröffentlicht sind (siehe „Voraussetzung zur Ausnutzung“).

Betroffene Bilddateien können repariert werden, indem das Bild in einem anderen Format (z. B. JPEG) gespeichert wird. Hierdurch werden die verborgenen Dateiinhalte abgeschnitten.

Google hat bereits reagiert und ein Update für seine Pixel-Smartphones veröffentlicht. Dieses sollte umgehend eingespielt werden. Bei der Verwendung des Microsoft Snipping-Tools sollten beschnittene Bilder als neue Datei unter einem anderen Dateinamen gespeichert werden. Dadurch wird verhindert, dass lediglich das alte Bild unsauber überschrieben wird. Ein Patch wurde zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht veröffentlicht.