552600浏览
近期，国外安全研究员Andrew Danau，在参加夺旗赛（CTF: Capture the Flag）期间，偶然发现php-fpm组件处理特定请求时存在缺陷：在特定Nginx配置下，特定构造的请求会造成php-fpm处理异常，进而导致远程执行任意代码。当前，作者已经在github上公布了相关漏洞信息及自动化利用程序。鉴于Nginx+PHP组合在Web应用开发领域拥有极高的市场占有率，该漏洞影响范围较为广泛。
漏洞概述
PHP-FPM在Nginx特定配置下存在任意代码执行漏洞。具体为： 使用Nginx + PHP-FPM搭建的服务器在使用类似如下配置的nginx.conf时：
1 location ~ [^/]\.php(/|$) {
2 fastcgi_split_path_info ^(.+?\.php)(/.*)$;
3 fastcgi_param PATH_INFO $fastcgi_path_info;
4 fastcgi_pass php:9000;
5 ...Nginx中fastcgi_split_path_info 在处理存在"\n"(%oA) 的path_info时，会将传递给PHP-FPM的PATH_INFO置为空（PATH_INFO="")，影响关键指针的指向，导致后续path_info[0]=0的置零操作位置可控，通过构造特定长度和内容的请求，可以覆盖写特定位置数据，插入特定环境变量，进而导致代码执行。
漏洞分析
首先，分析其补丁：在进行request_info结构体初始化的static void init_request_info(void)函数中，增添对pilen 和slen的大小校验，规避了指针的非预期回溯移动。
1 // php-src/sapi/fpm/fpm/fpm_main.c
2 ...
3 if (pt) {
4 while ((ptr = strrchr(pt, '/')) || (ptr = strrchr(pt, '\\'))) {
5 // 对传入PATH_INFO 进行校验。通过判断文件状态，获取真实PATH_INFO
6 *ptr = 0;
7 f (stat(pt, &st) == 0 && S_ISREG(st.st_mode)) {
8 int ptlen = strlen(pt); # Path-translated CONTENT_LENGTH
9 int slen = len - ptlen; //script length
10 int pilen = env_path_info ? strlen(env_path_info) : 0; //Path info 长度 0
11 int tflag = 0;
12 char *path_info;
13
14 if (apache_was_here) {
15 /* recall that PATH_INFO won't exist */
16 path_info = script_path_translated + ptlen;
17 tflag = (slen != 0 && (!orig_path_info || strcmp(orig_path_info, path_info) != 0));
18 } else {
19 - path_info = env_path_info ? env_path_info + pilen - slen : NULL; // 通过偏移设置新env_path_info，但是未对偏移量做校验
20 - tflag = (orig_path_info != path_info);
21 + path_info = (env_path_info && pilen > slen) ? env_path_info + pilen - slen : NULL;
22 + tflag = path_info && (orig_path_info != path_info);
23 }
24
25 if (tflag) {
26 if (orig_path_info) {
27 char old;
28
29 FCGI_PUTENV(request, "ORIG_PATH_INFO", orig_path_info);
30 old = path_info[0];
31 path_info[0] = 0; //置零操作
32 if (!orig_script_name ||
33 strcmp(orig_script_name, env_path_info) != 0) {
34 if (orig_script_name) {
35 FCGI_PUTENV(request, "ORIG_SCRIPT_NAME", orig_script_name);//触发入口
36 }
37 SG(request_info).request_uri = FCGI_PUTENV(request, "SCRIPT_NAME", env_path_info);
38 } else {
39 SG(request_info).request_uri = orig_script_name;
40 }
41 path_info[0] = old;
42 }
43 ...其中
1 //以http://localhost/info.php/test?a=b为例
2 PATH_INFO=/test
3 PATH_TRANSLATED=/docroot/info.php/test
4 SCRIPT_NAME=/info.php
5 REQUEST_URI=/info.php/test?a=b
6 SCRIPT_FILENAME=/docroot/info.php
7 QUERY_STRING=a=b
8
9 pt = script_path_translated; // = env_script_filename => "/docroot/info.php/test"
10 len = script_path_translated_len // 为"/docroot/info.php/test"
11
12 // 经过重新计算处理后
13 int ptlen = strlen(pt); // strlen("/docroot/info.php")
14 int pilen = env_path_info ? strlen(env_path_info) : 0; // 即len(PATH_INFO) "/test"
15 int slen = len - ptlen; // len("/test")
16
17 path_info = env_path_info + pilen - slen; // pilen 取值可能未0 或slen, 即偏移为0 或 -N可见，当PATH_INFO为空时，path_info 指向发生向前偏移，偏移长度为test的长度。进而path_info[0] = 0;可以将特定位置 单字节置零。但是，普通位置的置零并不会造成RCE，进一步利用需要将特定控制位置零，且该控制位恰巧能控制写入位置。request->env->data->pos便是这样一处位置。这里需要说明一下各变量的存储方式。
通过fastcgi协议传入的各环境变量会存储到_fcgi_request->env 这个fcgi_hash结构体中，供后续执行取用，结构具体定义如下：
1 // php-src/sapi/fpm/fpm/fastcgi.c
2 typedef struct _fcgi_hash_bucket {
3 unsigned int hash_value;
4 unsigned int var_len;
5 char *var;
6 unsigned int val_len;
7 char *val;
8 struct _fcgi_hash_bucket *next;
9 struct _fcgi_hash_bucket *list_next;
10 } fcgi_hash_bucket;
11
12 typedef struct _fcgi_hash_buckets {
13 unsigned int idx;
14 struct _fcgi_hash_buckets *next;
15 struct _fcgi_hash_bucket data[FCGI_HASH_TABLE_SIZE];
16 } fcgi_hash_buckets;
17
18 typedef struct _fcgi_data_seg {
19 char *pos;
20 char *end;
21 struct _fcgi_data_seg *next;
22 char data[1];
23 } fcgi_data_seg;
24
25 typedef struct _fcgi_hash {
26 fcgi_hash_bucket *hash_table[FCGI_HASH_TABLE_SIZE];
27 fcgi_hash_bucket *list;
28 fcgi_hash_buckets *buckets;
29 fcgi_data_seg *data;
30 } fcgi_hash;
31 ...
32 /* hash table */
33 //初始化操作
34 static void fcgi_hash_init(fcgi_hash *h)
35 {
36 memset(h->hash_table, 0, sizeof(h->hash_table));
37 h->list = NULL;
38 h->buckets = (fcgi_hash_buckets*)malloc(sizeof(fcgi_hash_buckets));
39 h->buckets->idx = 0;
40 h->buckets->next = NULL;
41 h->data = (fcgi_data_seg*)malloc(sizeof(fcgi_data_seg) - 1 + FCGI_HASH_SEG_SIZE); // 默认分配 (4*8 - 1) + 4096
42 h->data->pos = h->data->data; //指向环境变量初始写入位置
43 h->data->end = h->data->pos + FCGI_HASH_SEG_SIZE; 指向//data_seg末尾
44 h->data->next = NULL;
45 }
46 ...其中我们主要关注其中的get/set操作，实现如下：
1 static char *fcgi_hash_get(fcgi_hash *h, unsigned int hash_value, char *var, unsigned int var_len, unsigned int *val_len)
2 // 关联 FCGI_GETENV()
3 {
4 unsigned int idx = hash_value & FCGI_HASH_TABLE_MASK;
5 fcgi_hash_bucket *p = h->hash_table[idx];
6
7 while (p != NULL) {
8 //需要hast_value值相同，var_len相同才能取出值
9 if (p->hash_value == hash_value &&
10 p->var_len == var_len &&
11 memcmp(p->var, var, var_len) == 0) {
12 *val_len = p->val_len;
13 return p->val;
14 }
15 p = p->next;
16 }
17 return NULL;
18 }
19
20 static char* fcgi_hash_set(fcgi_hash *h, unsigned int hash_value, char *var, unsigned int var_len, char *val, unsigned int val_len)
21 // 关联 FCGI_PUTENV()
22 {
23 unsigned int idx = hash_value & FCGI_HASH_TABLE_MASK; // 计算hash_value确定 index
24 fcgi_hash_bucket *p = h->hash_table[idx]; //获取原有hash_table中的对应值
25
26 while (UNEXPECTED(p != NULL)) {
27 if (UNEXPECTED(p->hash_value == hash_value) &&
28 p->var_len == var_len &&
29 memcmp(p->var, var, var_len) == 0) {
30
31 p->val_len = val_len;
32 p->val = fcgi_hash_strndup(h, val, val_len);
33 return p->val;
34 }
35 p = p->next;
36 }
37
38 if (UNEXPECTED(h->buckets->idx >= FCGI_HASH_TABLE_SIZE)) {
39 fcgi_hash_buckets *b = (fcgi_hash_buckets*)malloc(sizeof(fcgi_hash_buckets));
40 b->idx = 0;
41 b->next = h->buckets;
42 h->buckets = b;
43 }
44
45 p = h->buckets->data + h->buckets->idx;
46 h->buckets->idx++;
47 p->next = h->hash_table[idx];
48 h->hash_table[idx] = p;
49 p->list_next = h->list;
50 h->list = p;
51
52 p->hash_value = hash_value;
53 p->var_len = var_len;
54 p->var = fcgi_hash_strndup(h, var, var_len);
55 p->val_len = val_len;
56 p->val = fcgi_hash_strndup(h, val, val_len);
57 return p->val;
58 }
59
60 static inline char* fcgi_hash_strndup(fcgi_hash *h, char *str, unsigned int str_len)
61 // 实际操作request->env->data,进行数据写入。
62 {
63 char *ret;
64
65 if (UNEXPECTED(h->data->pos + str_len + 1 >= h->data->end)) {
66 //如果准备写入的数据长度大于当前指向的fcgi_hash_seg大小，则向前插入新的fcgi_hash_seg
67 unsigned int seg_size = (str_len + 1 > FCGI_HASH_SEG_SIZE) ? str_len + 1 : FCGI_HASH_SEG_SIZE;//较长值，不跨越两个seg进行写入。
68 fcgi_data_seg *p = (fcgi_data_seg*)malloc(sizeof(fcgi_data_seg) - 1 + seg_size);
69 p->pos = p->data;
70 p->end = p->pos + seg_size;
71 p->next = h->data;
72 h->data = p;
73 }
74
75 ret = h->data->pos;
76 memcpy(ret, str, str_len); //于h->data->pos后写入数据
77 ret[str_len] = 0;
78 h->data->pos += str_len + 1; //后移h->data->pos到新的可写入位置
79 return ret;
80 }由此，我们可以得出：request->env->data->pos的指向直接影响我们环境变量Key，Value的写入位置，只要我们控制了char* pos的指向，就可能覆盖已有的数据。但是，要想达成RCE还存在以下要求及限制：
指针前移受当前fcgi_hash_seg空间结构影响，过短无法将char* pos置零，过长会分配到新fcgi_hash_seg空间。(如传递"形如"http://127.0.0.1/Somefile_exits/AAAAA.php/"也可造成指针后移，)
path_info[0] = 0 仅能将单字节置零，最好为最低位，否则会造成指针位置偏离过多。
鉴于条件 2 被覆盖写的地址最低位应为0，且其后为符合条件的可覆盖的环境变量。
被覆盖位置环境变量的key必须与预期写入的key满足：var、hash_value和var_len均相同，才可能被读取。
执行FCGI_PUTENV(request, "ORIG_PATH_INFO", orig_path_info);时，分别写入ORIG_SCRIPT_NAME、orig_script_name（"ORIG_SCRIPT_NAME/index.php/PHP_VALUE\nAAAAAA"）。
相应地，我们可以：
通过控制query_string的长度，使path_info恰好处于新fcgi_hash_seg的data首位，这时我们仅需移动8+8+8+len("PATH_INFO\0")+N = 34 + N即可完成对char* pos的篡改。满足条件1，2的要求。
通过自定义http header，操纵request header的长度将预期覆盖的环境变量放置到特定的位置（0x____00+len("ORIG_SCRIPT_NAME")+len("/index.php/")）。满足条件3，5要求。（在NGINX中，HTTP中的请求头会以"HTTP_XXX"的形式传入PHP-FPM，随后写入到request-env中）
Exp作者提供了EBUT这个自定义头，其env变量名HTTP_EBUT 与PHP_VALUE在长度和hash_value方面相等，且PHP_VALUE会在后续处理中被尝试读取(ini = FCGI_GETENV(request, "PHP_VALUE");)。满足条件4的要求。
除此之外，鉴于PATH_INFO重新取值部分逻辑主要是处理PATH_INFO与真实path_info不同的情况，对开头提及的nginx配置项，存在一种情况，发起形如http://localhost/index/info.php/test?a=b的url，可以构造以下场景
1 //以http://localhost/index/info.php/test?a=b为例，index为存在的文件
2 PATH_INFO=/test
3 PATH_TRANSLATED=/docroot/index/info.php/test
4 SCRIPT_NAME=/index/info.php
5 REQUEST_URI=/index/info.php/test?a=b
6 SCRIPT_FILENAME=/docroot/index/info.php
7 QUERY_STRING=a=b
8
9 pt = script_path_translated; // = env_script_filename => "/docroot/index/info.php/test"
10 len = script_path_translated_len // 为"/docroot/index/info.php/test"
11
12 // 经过重新计算处理后
13 int ptlen = strlen(pt); // strlen("/docroot/index")
14 int pilen = env_path_info ? strlen(env_path_info) : 0; // 即len(PATH_INFO) "/test"
15 int slen = len - ptlen; // len("/info.php/test ")
16
17 path_info = env_path_info + pilen - slen; // pilen < slen， 即偏移为-N此时URL中无需存在%0A，亦可完成指针移位，漏洞过程与上述类似，但是因为script_name无效，无法直观显示攻击状态，利用难度较高，不再赘述。
path_info指向了request->env->data->pos后的内存布局
漏洞利用
Exp作者利用PHP_VALUE向PHP传递多个环境变量，使PHP产生错误，以错误日志的形式将webshell输出到/tmp/a，并通过auto_prepend_file自动执行/tmp/a中的恶意代码，达成getshell。
1 var chain = []string{
2 "short_open_tag=1", //开启php短标签
3 "html_errors=0", // 在错误信息中关闭HTML标签。
4 "include_path=/tmp", //包含路径
5 "auto_prepend_file=a", //指定脚本执行前自动包含的文件，功能类似require()。
6 "log_errors=1", //使能错误日志
7 "error_reporting=2", //指定错误级别
8 "error_log=/tmp/a", //错误日志记录文件
9 "extension_dir=\"<?=\`\"", //指定extension的加载目录
10 "extension=\"$_GET[a]\`?>\"", //指定加载的extension
11 }影响范围
在文初提到的配置下，该漏洞影响以下版本的PHP： 7.1.x < 7.1.33 7.2.x < 7.2.24 7.3.x < 7.3.11
漏洞修复
可以通过 Nginx 增添配置try_files %uri = 404php设置cgi.fix_pathinfo=0选项，临时规避漏洞影响。也可以选择使用官方已经释出的更新进行完全修复。
京东云-WAF现已支持对该漏洞的防护，点击【阅读】，获取更多产品信息。
欢迎点击“京东云”了解更多精彩
