code-breaking picklecode中对signed_cookies引擎分析

最近做了 ph 牛的 code-breaking，在做 picklecode 这一题时，没有搞懂那个 django 的 signed_cookies 引擎对 session 的操作，就 debug 了一下，做个总结，算是做了个代码审计吧

原文 : https://xz.aliyun.com/t/6265

0x01 获取 session_auth_hash

• 题目 : https://github.com/phith0n/code-breaking/tree/master/2018/picklecode

• django 使用的 SESSION_ENGINE 为 django.contrib.sessions.backends.signed_cookies

• pycharm 开启 debug 模式，username 为 peri0d，password 为 123456

• 入口文件在 views.py，第 34 行新建了用户并对密码进行了加密。第 35 行调用 auth_login() 函数，跳转到 auth\__init__.py 的 login() 方法

  

• 第 97 行，调用 user 类的 get_session_auth_hash() 方法来获取 session_auth_hash 的值，跟进 get_session_auth_hash()

  

• 给 key_salt 赋值后调用 salted_hmac(key_salt, self.password) 生成 session_auth_hash，这里的 password 是经过加密的，跟进 salted_hmac()

  

• 在第 39 行对 key_salt + secret 进行 sha1 加密并以 byte 类型返回给 key。这里的 value 是经过加密后的 password。然后调用 hmac.new() 返回一个 sha1 模式的 hmac 对象

  

• 流程梳理

  key_salt = '***'
  # SECRET_KEY
  secret = '******'
  key = hashlib.sha1(key_salt + secret).digest()
  sha1_obj = hmac.new(key, msg=password_enc, digestmod=hashlib.sha1)
  session_auth_hash = sha1_obj.hexdigest()
  

0x02 初始化 sessionid

• 获取 session_auth_hash 后，单步调试，进入 base.py 执行 __contains__() 函数，参数为 _auth_user_id

  

• 单步调试，然后执行 _get_session() 函数，返回缓存 session，是一个空字典

  

• 在第 108 行执行 cycle_key()，使用新密钥保存相同的数据，调用 save()，它在请求结束时自动保存一个带有新密钥的 cookie 。

  

  

• 跟进 save()，在第 41 行执行 _get_session_key() ，生成一个 base64 编码后的字符串作为 session key，继续跟进，它又调用了 signing.dumps()

  

  

• 然后单步调试进入到 _get_session() 方法获取 self._session，从缓存中加载 session，此时为一个空字典，即 self._session == {}

  

• 然后分别给 compress，salt，serializer 赋值，然后调用 signing.dumps() ，继续跟进，传入的参数 obj = {}, salt = 'django.contrib.sessions.backends.signed_cookies', compress = True

  

• 在 signing.dumps() 中对序列化之后的数据进行压缩，然后进行 base64 编码，再 decode() 为一个 Unicode 的 base64d，其值为 'gAN9cQAu' ，最后调用 TimestampSigner 类的 sign() 方法，继续跟进

• TimestampSigner 类继承自 Signer 类，先调用它的 __init__ 方法进行初始化，key = 'zs%o-mvuihtk6g4pgd+xpa&1hh9%&ulnf!@9qx8_y5kk+7^cvm', sep = ':', salt = 'django.contrib.sessions.backends.signed_cookies'

• 然后调用 TimestampSigner 类的 sign() 方法，根据 value='gAN9cQAu'，sep 和 timestamp() 对 value 进行重新赋值，其值为 'gAN9cQAu:1i5q6e' ，然后再次在 Signer.sign() 中重新赋值，得到最后结果 'gAN9cQAu:1i5q6e:wjJR2MUONx_wmPA3m8zYqTj5uCQ

  

  

• 回到 save() ，继续单步调试，调用了 base.py 中第 170 行的 _set_session_key() 方法，将 value 赋值给 session_key 和 _session_key

  

• 回到 save() ，完成赋值，回到 cycle_key()，再回到 auth\__init__.py 的 login() 方法的第 108 行，这时可以在变量列表看到设置的 session 信息了

  

• 后面的代码是 django 对用户的持久化处理以及对 CSRF token 的验证等等，值得注意的是在第 126 行到 128 行，进行了 session 设置

  

  

• 流程梳理

  _session = {}
  # SECRET_KEY
  secret = '******'
  salt='****'
  
  data = serializer().dumps(_session)
  compressed = zlib.compress(data)
  base64d = b64_encode(data).decode()
  
  session_key = TimestampSigner(SECRET_KEY, salt=salt).sign(base64d)
  

0x03 response 写入 session

• 然后看它如何在 response 中设置 cookie 的，继续调试，在 contrib\sessions\middleware.py 中发现其对 cookie 的操作，从 44 行开始是设置 cookie 的存活时间，在第 58 行看到了 save() 函数，进行 cookie 的保存，单步调试进入

  

  

• 在 save() 函数中，调用 _get_session_key() 函数，剩下的反序列化和前面的相同，只是 session 的值发生了改变，从空字典变为含有 3 个元素的字典，然后就是将 cookie 设置在返回包中，这就完成了 cookie 设置的分析

  

  

  

0x04 总结

• 总结一下，它对 session 处理的核心机制在于 django.core.signing.dumps() 函数，其具体代码如下，可以看到，data 为 pickle 序列化之后的 byte 对象，我们只要将 data 改为构造好的 evil pickle code 即能实现任意的代码执行

  def dumps(obj, key=None, salt='django.core.signing', serializer=JSONSerializer, compress=False):
  
      data = serializer().dumps(obj)
  
      is_compressed = False
  
      if compress:
          compressed = zlib.compress(data)
          if len(compressed) < (len(data) - 1):
              data = compressed
              is_compressed = True
      base64d = b64_encode(data).decode()
      if is_compressed:
          base64d = '.' + base64d
      return TimestampSigner(key, salt=salt).sign(base64d)