Python新型字符串格式漏洞分析
前言
本文對Python引入的一種格式化字符串的新型語法的安全漏洞進(jìn)行了深入的分析，并提供了相應(yīng)的安全解決方案。
當(dāng)我們對不可信的用戶輸入使用str.format的時(shí)候，將會帶來安全隱患——對于這個(gè)問題，其實(shí)我早就知道了，但是直到今天我才真正意識到它的嚴(yán)重性。因?yàn)楣粽呖梢岳盟鼇砝@過Jinja2沙盒，這會造成嚴(yán)重的信息泄露問題。同時(shí)，我在本文最后部分為str.format提供了一個(gè)新的安全版本。
需要提醒的是，這是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)重的安全隱患，這里之所以撰文介紹，是因?yàn)榇蠖鄶?shù)人很可能不知道它是多么容易被利用。
核心問題
從Python 2.6開始，Python受.NET啟發(fā)而引入了一種格式化字符串的新型語法。當(dāng)然，除了Python之外，Rust及其他一些編程語言也支持這種語法。借助于.format()方法，該語法可以應(yīng)用到字節(jié)和unicode字符串(在Python 3中，只能用于unicode字符串)上面，此外，它還能映射為更加具有可定制性的string.Formatter API。
該語法的一個(gè)特點(diǎn)是，人們可以通過它確定出字符串格式的位置和關(guān)鍵字參數(shù)，并且隨時(shí)可以顯式對數(shù)據(jù)項(xiàng)重新排序。此外，它甚至可以訪問對象的屬性和數(shù)據(jù)項(xiàng)——這是導(dǎo)致這里的安全問題的根本原因。
總的來說，人們可以利用它來進(jìn)行以下事情：
- >>> 'class of {0} is {0.__class__}'.format(42)
- "class of 42 is <class 'int'>"
實(shí)質(zhì)上，任何能夠控制格式字符串的人都有可能訪問對象的各種內(nèi)部屬性。
問題出在哪里?
第一個(gè)問題是，如何控制格式字符串?？梢詮南铝械胤较率郑?/p>
1.字符串文件中不可信的翻譯器。我們很可能通過它們得手，因?yàn)樵S多被翻譯成多種語言的應(yīng)用程序都會用到這種新式Python字符串格式化方法，但是并非所有人都會對輸入的所有字符串進(jìn)行全面的審查。
2.用戶暴露的配置。 由于一些系統(tǒng)用戶可以對某些行為進(jìn)行配置，而這些配置有可能以格式字符串的形式被暴露出來。需要特別提示的是，我就見過某些用戶可以通過Web應(yīng)用程序來配置通知郵件、日志消息格式或其他基本模板。
危險(xiǎn)等級
如果只是向該格式字符串傳遞C解釋器對象的話，倒是不會有太大的危險(xiǎn)，因?yàn)檫@樣的話，你最多會暴露一些整數(shù)類之類的東西。
然而，一旦Python對象被傳遞給這種格式字符串的話，那就麻煩了。這是因?yàn)?，能夠從Python函數(shù)暴露的東西的數(shù)量是相當(dāng)驚人的。 下面是假想的Web應(yīng)用程序的情形，這種情況下能夠泄露密鑰：
- CONFIG = {
- 'SECRET_KEY': 'super secret key'
- }
- class Event(object):
- def __init__(self, id, level, message):
- self.id = id
- self.level = level
- self.message = message
- def format_event(format_string, event):
- return format_string.format(eventevent=event)
如果用戶可以在這里注入format_string，那么他們就能發(fā)現(xiàn)下面這樣的秘密字符串：
- {event.__init__.__globals__[CONFIG][SECRET_KEY]}
將格式化作沙箱化處理
那么，如果需要讓其他人提供格式化字符串，那該怎么辦呢? 其實(shí)，可以利用某些未公開的內(nèi)部機(jī)制來改變字符串格式化行為。
- from string import Formatter
- from collections import Mapping
- class MagicFormatMapping(Mapping):
- """This class implements a dummy wrapper to fix a bug in the Python
- standard library for string formatting.
- See http://bugs.python.org/issue13598 for information about why
- this is necessary.
- """
- def __init__(self, args, kwargs):
- self._args = args
- self._kwargs = kwargs
- self._last_index = 0
- def __getitem__(self, key):
- if key == '':
- idx = self._last_index
- self._last_index += 1
- try:
- return self._args[idx]
- except LookupError:
- pass
- key = str(idx)
- return self._kwargs[key]
- def __iter__(self):
- return iter(self._kwargs)
- def __len__(self):
- return len(self._kwargs)
- # This is a necessary API but it's undocumented and moved around
- # between Python releases
- try:
- from _string import formatter_field_name_split
- except ImportError:
- formatter_field_name_split = lambda \
- x: x._formatter_field_name_split()
- class SafeFormatter(Formatter):
- def get_field(self, field_name, args, kwargs):
- first, rest = formatter_field_name_split(field_name)
- obj = self.get_value(first, args, kwargs)
- for is_attr, i in rest:
- if is_attr:
- obj = safe_getattr(obj, i)
- else:
- objobj = obj[i]
- return obj, first
- def safe_getattr(obj, attr):
- # Expand the logic here. For instance on 2.x you will also need
- # to disallow func_globals, on 3.x you will also need to hide
- # things like cr_frame and others. So ideally have a list of
- # objects that are entirely unsafe to access.
- if attr[:1] == '_':
- raise AttributeError(attr)
- return getattr(obj, attr)
- def safe_format(_string, *args, **kwargs):
- formatter = SafeFormatter()
- kwargs = MagicFormatMapping(args, kwargs)
- return formatter.vformat(_string, args, kwargs)
現(xiàn)在，我們就可以使用safe_format方法來替代str.format了：
- >>> '{0.__class__}'.format(42)
- "<type 'int'>"
- >>> safe_format('{0.__class__}', 42)
- Traceback (most recent call last):
- File "<stdin>", line 1, in <module>
- AttributeError: __class__
小結(jié)
在本文中，我們對Python引入的一種格式化字符串的新型語法的安全漏洞進(jìn)行了深入的分析，并提供了相應(yīng)的安全解決方案，希望對讀者能夠有所幫助。
