YouTubeDrive: хранение файлов на YouTube

Хостинг неограниченного размера? Звучит как нечто фантастическое и невозможное по законам природы. Примерно как вечный двигатель. Но что, если такое возможно? (не вечный двигатель, конечно, а неограниченный хостинг).

Если подумать, ведь бесплатное хранилище неограниченного размера предоставляют десятки интернет-сервисов, от соцсетей до фотохостингов. Например, ограничение YouTube на размер одного видеоролика — 12 часов или 256 ГБ, но на количество видеороликов ограничений нет.

Теоретически нескольких видеороликов по 256 ГБ достаточно, чтобы спрятать в них зашифрованную копию своего SSD.

Единственное препятствие — они проверяют форматы файлов при загрузке, чтобы избежать злоупотребления сервисом. То есть чисто теоретически достаточно обойти эту проверку — и проблема решена. Но как её обойти?

Сразу приходит в голову вариант изменить расширение файла. Но сегодня такой вариант не проходит практически ни на одном хостинге, потому что они проверяют метаданные и содержимое файлов. Слишком легко отличить медиафайл от случайного набора бит.

Но что, если использовать методы стеганографии — и внедрять полезную нагрузку непосредственно в нативный медиафайл? И действительно, есть готовые инструменты для решения этой задачи. Вот некоторые из них.

Ещё раз подчеркнём — статья носит исключительно образовательный и чисто теоретический характер, материалы описанные в статье не являются руководством к действию и не нарушают законодательство.

YouTubeDrive

YouTubeDrive — это пакет для Mathematica, который перекодирует любые файлы в пиксели RGB. То есть любой поток данных просто транскодируется в видеопоток — а потом обратно. Программа написана пять лет назад чисто для проверки концепции, что такое возможно (PoC).

Промежуточный видеоформат создаётся с единственной целью — для видеохостинга.

То есть схема такая:

АРХИВ ФАЙЛОВ → ВИДЕО → YOUTUBE → и обратно АРХИВ ФАЙЛОВ

YouTubeDrive написан на Wolfram Language (язык Mathematica). Он кодирует/декодирует произвольные данные, а видео автоматически загружаются и выгружаются с YouTube.

Поскольку YouTube не накладывает никаких ограничений на общее количество видео, которые могут загружать пользователи, это обеспечивает фактически неограниченный хостинг. Правда, такой хостинг чрезвычайно медленный, потому что процедура кодирования/декодирования занимает время сначала на локальном ПК, а затем ещё на YouTube.

Вот код пакета. Разумеется, для его работы должна быть установлена сама программа Mathematica.

YouTubeDrive использует стандартные утилиты FFmpeg, youtube-upload и youtube-dl. Эти программы необходимо загрузить и установить отдельно, а перед первым использованием в пакете YouTubeDrive.wl (строчки 75–77) нужно указать места их установки:

FFmpegExecutablePath = "FFMPEG_PATH_HERE";
YouTubeUploadExecutablePath = "YOUTUBE-UPLOAD_PATH_HERE";
YouTubeDLExecutablePath = "YOUTUBE-DL_PATH_HERE";

Например, таким образом:

75 | FFmpegExecutablePath = "C:\\ffmpeg.exe";
76 | YouTubeUploadExecutablePath = Sequence["python",
77 | "C:\\Users\\j0ker\\AppData\\Local\\Programs\\" <>
78 | "Python\\Python35\\Scripts\\youtube-upload.py"];
79 | YouTubeDLExecutablePath = "C:\\youtube-dl.exe";

После установки этих программ и изменения конфигурационных файлов можно открыть сам пакет YouTubeDrive.wl в программе Mathematica (через File ⇨ Install... ⇨ Package ⇨ From File ⇨ YouTubeDrive.wl).

Перед использованием с помощью youtube-upload загружаем тестовое видео в свой аккаунт, логинимся в YouTube — и получаем токен OAuth. Этот токен аутентификации понадобится для загрузки видеороликов через YouTubeDrive.

Алгоритм работы YouTubeDrive довольно понятен. В пакете две основные функции:

• Функция YouTubeUpload[bytearr] кодирует массив данных bytearr как простое видео RGB, загружает на YouTube и возвращает ID видео.
  
  По умолчанию кодируется 64×36 пикселя RGB, которые масштабируются в 2304 квадратика 20×20 пикселей кадра 1280×720. Значения RGB только 0 или 255, то есть получается три бита на квадратик. Значения RGB записываются в файлы .PNG, которые с помощью кодека FFmpeg склеиваются в валидный видеоролик MP4, способный пережить дальнейшее транскодирование на сервере YouTube.
  
  

   Monitor[Do[Image`ImportExportDump`ImageWritePNG[
  "frame_" <> IntegerString[i, 10, numDigits] <> ".png", frame[i]],
  {i, numFrames}], ProgressIndicator[i, {1, numFrames}]];
  
  If[numLeftoverBytes > 0, Image`ImportExportDump`ImageWritePNG[
  "frame_" <> IntegerString[numFrames + 1, 10, numDigits] <> ".png",
  finalFrame]];
  
  Run[FFmpegExecutablePath,
  "-i", "frame_%0" <> ToString[numDigits] <> "d.png",
  "-c:v", "libx264", "-preset", "ultrafast",
  "-vf", "scale=1280:720", "-sws_flags", "neighbor", "data.mp4"];
  
  procInfo = RunProcess[{YouTubeUploadExecutablePath,
  "--title=\"DATA-" <> ToUpperCase@CreateUUID[] <> "\"",
  "data.mp4"}];

  
  В реальности транскодер YouTube может случайно поменять местами значения отдельных пикселей 0 и 255, поэтому большие квадраты 20×20 выполняют роль механизма коррекции ошибок.
  
  
• Вторая функция YouTubeRetrieve возвращает видеоролик YouTube с указанным идентификатором ID videoid, декодирует его и возвращает полученные данные в видео объекта ByteArray:
  
  

   RunProcess[{FFmpegExecutablePath,
  "-i", FileNameJoin[{tempDir, videoFile}], "frame_%d.png"}];
  numFrames = Max[FromDigits /@ StringTake[FileNames["frame_*.png"], {7, -5}]];
  
  rdata = Monitor[Join @@ Table[ByteArray[FromDigits[#, 2] & /@
  Partition[Join @@ classify /@ Join @@ ImagePartition[
  First@Image`ImportExportDump`ImageReadPNG[
  "frame_" <> ToString[i] <> ".png"], 20], 8]],
  {i, numFrames - 1}], ProgressIndicator[i, {1, numFrames - 1}]];
  
  lastParts = Join @@ ImagePartition[First@Image`ImportExportDump`ImageReadPNG[
  "frame_" <> ToString[numFrames] <> ".png"], 20];
  numPaddedBits = LengthWhile[
  Reverse[Join @@ classifyLast /@ lastParts], EqualTo[1 / 2]];
  rdata = Join[rdata, ByteArray[FromDigits[#, 2] & /@ Partition[
  Drop[Join @@ classify /@ lastParts, -numPaddedBits], 8]]];

  
  Вот и всё.

Примечание. На самом сервере YouTube обработка маленького видеоролика размером около 10 МБ занимает примерно 5–10 минут. Таким образом, сразу после завершения YouTubeUpload[bytearr] файл ещё недоступен для скачивания, нужно немного подождать. Только потом можно запускать вызов YouTubeRetrieve.

Пример использования

Насколько мы поняли, для примера автор программы взял из функции Бесселя простенький ByteArray и запустил YouTubeUpload из нашего пакета. В программе Mathematica это делается примерно так:



Результат кодирования массива данных объёмом чуть больше 18 КБ в видеоформат выглядит следующим образом:

Если интересно, можно скачать видеоролик и посмотреть на него, можно даже расшифровать вручную. Вместо youtube-dl для скачивания видео с YouTube сейчас обычно используют более продвинутый форк yt-dlp.

Список доступных форматов:

yt-dlp --list-formats "https://www.youtube.com/watch?v=Fmm1AeYmbNU"
[youtube] Fmm1AeYmbNU: Downloading webpage
[youtube] Fmm1AeYmbNU: Downloading android player API JSON
[info] Available formats for Fmm1AeYmbNU:
ID EXT RESOLUTION FPS │ FILESIZE TBR PROTO │ VCODEC VBR ACODEC ABR ASR MORE INFO
─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
sb0 mhtml 48x27 │ mhtml │ images storyboard
139 m4a audio only │ 6.84KiB 54k https │ audio only mp4a.40.5 54k 22050Hz low, m4a_dash
249 webm audio only │ 700.00B 6k https │ audio only opus 6k 48000Hz low, webm_dash
250 webm audio only │ 700.00B 6k https │ audio only opus 6k 48000Hz low, webm_dash
140 m4a audio only │ 15.43KiB 136k https │ audio only mp4a.40.2 136k 44100Hz medium, m4a_dash
251 webm audio only │ 700.00B 6k https │ audio only opus 6k 48000Hz medium, webm_dash
17 3gp 176x144 6 │ 26.54KiB 222k https │ mp4v.20.3 222k mp4a.40.2 0k 22050Hz 144p
394 mp4 256x144 25 │ 25.28KiB 235k https │ av01.0.00M.08 235k video only 144p, mp4_dash
160 mp4 256x144 25 │ 82.20KiB 765k https │ avc1.4d400c 765k video only 144p, mp4_dash
278 webm 256x144 25 │ 72.33KiB 673k https │ vp9 673k video only 144p, webm_dash
395 mp4 426x240 25 │ 66.86KiB 622k https │ av01.0.00M.08 622k video only 240p, mp4_dash
133 mp4 426x240 25 │ 254.76KiB 2371k https │ avc1.4d4015 2371k video only 240p, mp4_dash
242 webm 426x240 25 │ 163.19KiB 1519k https │ vp9 1519k video only 240p, webm_dash
396 mp4 640x360 25 │ 89.98KiB 837k https │ av01.0.01M.08 837k video only 360p, mp4_dash
134 mp4 640x360 25 │ 363.73KiB 3386k https │ avc1.4d401e 3386k video only 360p, mp4_dash
18 mp4 640x360 25 │ ~440.62KiB 3524k https │ avc1.42001E 3524k mp4a.40.2 0k 44100Hz 360p
243 webm 640x360 25 │ 238.27KiB 2218k https │ vp9 2218k video only 360p, webm_dash
397 mp4 854x480 25 │ 116.18KiB 1081k https │ av01.0.04M.08 1081k video only 480p, mp4_dash
135 mp4 854x480 25 │ 469.24KiB 4368k https │ avc1.4d401e 4368k video only 480p, mp4_dash
244 webm 854x480 25 │ 298.72KiB 2780k https │ vp9 2780k video only 480p, webm_dash
398 mp4 1280x720 25 │ 150.16KiB 1397k https │ av01.0.05M.08 1397k video only 720p, mp4_dash
136 mp4 1280x720 25 │ 512.91KiB 4774k https │ avc1.64001f 4774k video only 720p, mp4_dash
22 mp4 1280x720 25 │ ~614.20KiB 4913k https │ avc1.64001F 4913k mp4a.40.2 0k 44100Hz 720p
247 webm 1280x720 25 │ 380.61KiB 3543k https │ vp9 3543k video only 720p, webm_dash

Скачиваем формат 22:

yt-dlp --format 22 "https://www.youtube.com/watch?v=Fmm1AeYmbNU"
[youtube] Fmm1AeYmbNU: Downloading webpage
[youtube] Fmm1AeYmbNU: Downloading android player API JSON
[info] Fmm1AeYmbNU: Downloading 1 format(s): 22
[download] Destination: DATA-34DFE96A-BFE6-4405-A9E3-CFB9959CD3CA [Fmm1AeYmbNU].mp4
[download] 100% of 527.20KiB in 00:00

На этом файле в Mathematica можно запустить функцию YouTubeRetrieve из пакета YouTubeDrive, которая выполнит обратное преобразование.

Конечно, такая схема кодирования не очень эффективна — примерно 1 минута видео на 1 МБ информации. Этот параметр можно легко увеличить на порядок (до 10 МБ на минуту видео), если вместо квадратов 20×20 внедрить какой-нибудь нормальный алгоритм коррекции ошибок.

YouTubeDrive — чисто экспериментальная программа. Автор подчёркивает, что ни в коем случае не поддерживает её использование в промышленных масштабах. Как мы уже сказали, программа написана пять лет назад чисто для доказательства концепции.

YouBit

Идея хранилища файлов на YouTube выглядит весьма привлекательно. Два года назад появилась программка fvid, которая кодирует файлы без необходимости устанавливать Mathematica. Из зависимостей ей нужен только FFmpeg и libmagic.

Она работает проще. Кодирование произвольного файла в видеоформат:

fvid -i [input file] -e
fvid -i [input file] --framerate 1 -e
fvid -i [input file] --password "xyz" -e

Декодирование:

fvid -i [input video] -d

В продолжение этой темы недавно вышла утилита YouBit. Так сказать, последнее достижение прогресса в данной области.

По сравнению с предшественниками — YouBit значительно усовершенствован. Можно сказать, что это новый уровень по качеству кодирования.

Во-первых, здесь автор отказался от использования цветовой субдискретизации, а всю информации кодирует только в канале яркости. В результате получаются чёрно-белые видеоролики, но зато кодирование и декодирование становятся заметно проще — и выполняются быстрее.

В канале яркости пиксели принимают значение от 0 до 255. Соответственно, если мы кодируем в пикселе один бит (параметр bpp: 1, то все значения от 128 до 255 воспринимаются как единица, а меньшие значения — как 0. Для примера, если кодировать в одном пикселе два бита (00, 01, 10 или 11), то весь диапазон яркости разбивается на четыре области (0–63, 64–127, 128–191, 192–255) и так далее. Чем больше бит на пиксель, тем меньше размер файла и выше вероятность некорректной расшифровки конкретного бита после транскодирования видео на серверах YouTube.

Во-вторых, автор придумал оригинальный способ оптимизации видеороликов конкретно под специфический энкодер YouTube, чтобы повысить надёжность их последующего декодирования. Правда, теперь для успешного декодирования файлов уже необходимо их сначала залить на YouTube, а потом скачать результат.

В-третьих, YouBit работает с видео любого разрешения. Оптимально 1920×1080.

Наконец (в-четвёртых), автор реализовал функцию «нулевых фреймов» — вставки чёрных кадров между кадрами с полезной нагрузкой, что позволяет снизить битрейт примерно на 40% (и размер файла) при кодировании видео на сервере YouTube.

Использование:

python -m youbit upload C:/myfile.txt chrome

Аргумент chrome указывает, из какого браузера YouBit должен извлечь куки для аутентификации на YouTube (соответственно, этот браузер должен авторизоваться на studio.youtube.com/, открыть сессию и получить куку).

Затем загрузка происходит непосредственно с помощью headless-браузера Selenium в фоновом режиме. Очень грамотный подход.

Скачивание и обратное декодирование видео:

python -m youbit download https://youtu.be/dQw4w9WgXcQ

Декодирование локального видео, скачанного с YouTube:

python -m youbit decode C:/myvideo.mp4

Все операции можно выполнять через Python API.

Пример видео:

Как мы уже говорили, ограничения YouTube на размер видеоролика — 12 часов или 256 ГБ. Если аккаунт не верифицирован, ограничение 15 минут.

Настройка YouBit по умолчанию на размер одного файла — 9 ГБ, но её можно скорректировать при желании.

Неограниченный хостинг в других местах

Неограниченные хранилища файлов предоставляют и другие сервисы, например:

• Telegram (ограничение по размеру файлов 2 ГБ, в платной версии 4 ГБ)
  
• Соцсети (любые файлы можно хранить под видом видеозаписей и фотографий), обычно там хостинг неограниченного размера
  
• Habrastorage

Для работы с этими «нетрадиционными хостингами» можно написать свой клиент/файл-менеджер — небольшую программку для закачки файлов через YouBit, чтобы не запускать её вручную.

В идеале хотелось бы добавить туда следующие функции:

• Поддержка разных хостингов (разные соцсети, фото- и видеохостинги), чтобы YouBit копировал видео с нашими файлами не только на YouTube, но и на другие хостинги, которые предоставляют неограниченное дисковое пространство бесплатно.
  
• Резервное копирование. Поскольку каждая площадка рассматривается как временная, должно быть предусмотрено избыточное дублирование.
  
• Грамотная синхронизация: обновление новых версий или новых файлов без переписывания всего архива.

Но это в идеале. В минимальном варианте хватит и простого скрипта, который в пакетном режиме просто кодирует через YouBit пару сотен файлов в формат MP4 — и заливает видеофайл на несколько видеохостингов.

Что касается хранения файлов на YouTube (и в других сервисах крупных корпораций) — суть сводится к тому, чтобы использовать инфраструктуру не совсем так, как это предполагается, но при этом совершенно легально. Повторюсь, если пользователь маскирует свои личные файлы под видеоролики и заливает их на публичный хостинг, он никак не нарушает законодательство ни одной страны. В любом случае это не коммерческая программа, а просто теоретический эксперимент, а повторять его или нет — решать вам.

---

НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:

— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.