CTF-PHP反序列化漏洞1-基础知识

作者：Eason_LYC
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本专栏CTF基础入门系列打破以往CTF速成或就题论题模式。采用系统讲解基础知识+入门题目练习+真题讲解方式。让刚接触CTF的读者真正掌握CTF中各类型知识点，为后续自学或快速刷题备赛，打下坚实的基础~

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1. 什么是PHP序列化和反序列化

1.1 基础概念

• PHP序列化是将一个PHP对象转换成一个字符串，以便在不同的应用程序之间传递和存储。
• 反序列化是将序列化的字符串转换回PHP对象。攻击者可以通过构造恶意的序列化字符串来触发代码执行，这就是PHP反序列化漏洞的本质。
• PHP序列化函数官方文档：https://www.php.net/manual/en/function.serialize.php
• PHP反序列化函数官方文档：https://www.php.net/manual/en/function.unserialize.php

1.2 基础知识

序列化是将 PHP 对象转换为可存储或传输的字符串的过程。序列化后的字符串可以保存到文件或通过网络传输到其他计算机，在需要时可以反序列化为原始对象。

序列化的基本原理是将 PHP 对象转换为一组字符串，其中包含对象的属性和变量。序列化后的字符串可以被反序列化为原始对象，从而重新创建对象。

PHP 序列化可以使用 PHP 内置的 serialize() 函数进行。例如，以下代码将一个 PHP 对象序列化为字符串：

$object = new MyClass();
$string = serialize($object);

在上面的代码中，$object 是一个 MyClass 类的实例，serialize() 函数将其序列化为一个字符串，存储在 $string 变量中。

反序列化可以使用 PHP 内置的 unserialize() 函数进行。例如，以下代码将一个序列化的字符串反序列化为 PHP 对象：

$string = 'O:7:"MyClass":2:{s:3:"foo";s:3:"bar";s:3:"baz";i:123;}';
$object = unserialize($string);

在上面的代码中，$string 是一个序列化的字符串，unserialize() 函数将其反序列化为一个 MyClass 类的实例，存储在 $object 变量中。

需要注意的是，PHP 序列化只能序列化 PHP 对象，不能序列化资源、闭包等其他类型的数据。另外，由于序列化后的字符串包含对象的私有属性和方法，因此在反序列化时需要确保对象的类定义已经加载到内存中。

简单来说，就是将一个php对象转化为字符串保存（序列化），方便传输到远端后，在远端再还原成对象的一个过程（反序列化）。

1.3 PHP反序列化漏洞的危害

PHP反序列化漏洞可以导致远程代码执行，攻击者可以通过构造恶意的序列化字符串，将任意代码注入到应用程序中，从而实现控制服务器的目的。

简单说就是构造恶意的字符串（序列化），这样远端还原对象时（反序列化），就把恶意的对象还原并执行了。

1.4 PHP反序列化漏洞的防御措施

防御PHP反序列化漏洞的方法有多种，其中最重要的是对用户输入进行过滤和验证。此外，还可以使用PHP内置的序列化函数进行序列化和反序列化，而不是使用第三方库。

2. 知识点讲解

首先我们先看一个完整的PHP序列化和反序列化的代码

CTF中往往会直接给出代码，需要分析代码编制恶意字符串

2.1 类的访问修饰符

上图中定义了一个类Tree,类中前三行分别出现了public、private、protected,分别是什么意思呢？下面我们就来详细介绍下~·

• 类内部：是指类定义的内部，即类名后大括号{ }内部。
• 类外部：是指类定义的外部内容，即类名后大括号{}之外的所有地方。
• 类成员的访问权限控制分为：内部访问(私有的private)。内部访问(受保护protected)和全部访问(公有public)。

2.1.1 public 公开的

公开的属性或函数，可在类内部、外部访问
public $name='BMW'
public function XXX{}

2.1.2 protected 受保护的

受保护的属性或函数，只能在类及其子类、父类间内部访问。若想在外部访问，需要设置引用方法。
protected $color='blue'

2.1.3 private 私有的

私有的属性或函数，只能在当前类的内部访问，若想在外部访问，需要设置引用方法。

比如上图中最后三个echo的调用，如下图可以看到，public可以正常调用，其余两个产生报错

2.2. 相关函数和重要知识点

2.2.1 基础定义

序列化的目的是方便对象的传输和存储。

• 序列化

指将一个实例化的对象从一个实例转换为一个简短的序列化字符串，这样便于保存对象，可以将序列化字节存储到数据库或者文本当中。

• 反序列化

是当需要的时候再通过反序列化将序列化字符串解析，获取保存的对象，直接调用，而不需要重新实例化一个类

在PHP应用中，序列化和反序列化一般用做缓存，比如session缓存，cookie等

2.2.2 相关函数及技巧知识点

serialize(mixed $value)

参数为需要序列化的对象、数组、字符串等。返回值类型为字符串，即序列化字符串。

unserialize(string $str): mixed

参数类型为字符串，也就是序列化字符串。返回值为反序列化得到的对象、数组、字符串等。

<?php
class Car{public $name='BMW';protected $color='blue';private $size='large';private $price;function __construct(){echo '序列化时调用构造方法<br>';}function __destruct(){echo '反序列化时调用析构函数<br>';}function show(){echo $this->name.'<br>';echo $this->color.'<br>';echo $this->size.'<br>';echo 'price:"'.$this->price.'"<br>';}
}$myCar = new Car();
$o = serialize($myCar);
print_r($o);
print_r("\n");
print_r(urlencode($o));
print_r("\n");$un_o = unserialize(urlencode($o));
print_r($un_o);?>// 序列化时调用构造方法
// O:3:"Car":4:{s:4:"name";s:3:"BMW";s:8:"*color";s:4:"blue";s:9:"Carsize";s:5:"large";s:10:"Carprice";N;}
// O%3A3%3A%22Car%22%3A4%3A%7Bs%3A4%3A%22name%22%3Bs%3A3%3A%22BMW%22%3Bs%3A8%3A%22%00%2A%00color%22%3Bs%3A4%3A%22blue%22%3Bs%3A9%3A%22%00Car%00size%22%3Bs%3A5%3A%22large%22%3Bs%3A10%3A%22%00Car%00price%22%3BN%3B%7D// 反序列化时调用析构函数

这段代码定义了一个名为Car的类，包含公共属性$name、受保护属性$color、私有属性$size和未定义初始值的私有属性$price，以及构造函数__construct()和析构函数__destruct()和一个公共方法show()，用于输出属性的值。

在代码中，首先创建了一个Car类的实例$myCar，并将其序列化为字符串$o，然后打印输出$o和$o的URL编码形式。

$o=O:3:"Car":4:{s:4:"name";s:3:"BMW";s:8:"*color";s:4:"blue";s:9:"Carsize";s:5:"large";s:10:"Carprice";N;}
urlencode($o) = O%3A3%3A%22Car%22%3A4%3A%7Bs%3A4%3A%22name%22%3Bs%3A3%3A%22BMW%22%3Bs%3A8%3A%22%00%2A%00color%22%3Bs%3A4%3A%22blue%22%3Bs%3A9%3A%22%00Car%00size%22%3Bs%3A5%3A%22large%22%3Bs%3A10%3A%22%00Car%00price%22%3BN%3B%7D

接着，将URL编码后的字符串$o反序列化为一个新的对象$un_o，并打印输出$un_o。

在输出的过程中，构造函数__construct()被调用，输出序列化时调用构造方法，而析构函数__destruct()在反序列化时被调用，输出反序列化时调用析构函数。在调用show()方法时，只有公共属性$name和受保护属性$color被输出，而私有属性$size的值无法输出。

PHP序列化字符串的格式如下:
对象类型:长度:“类名”:类中变量的个数:{类型:长度:“值”;类型:长度:“值”;......}

这里的长度是指字符串长度 o表示对象，a表示数组，s表示字符，i表示数字

2.2.3 【技巧】urlencode 序列化结果

• %00为空字符，占位1位。正常浏览器不会显示，但是在urlencode下会显示
• private在序列化后会出现%00*%00（%00*%00color）
• protected在序列化后出现 %00类名%00变量名（%00Car%00size）

为避免浏览器不显示空字段，导致反序列化不成功，使用序列化时采用url编码
$o = urlencode(serialize($myCar))

2.2.4 【技巧】序列化引用R类型绕过比对

序列化的时候可以通R类型值来保存变量的引⽤（指针）状态。

上述含义为：input值引用correct值的结果。保持key[correct] = key[input]

2.2.5 PHP反序列化特点

PHP在序列化保存类对象状态时，只保存其中的变量和类名等，并不会保存序列化时类的结构（不保存方法）。在反序列化时其实就是将序列化字符串中存储的变量，带入到当前上下文环境中寻找到的类，去重新实例化对象。

3. PHP常用魔术方法

3.1 魔法函数汇总

在面向对象编程中，PHP 提供了一系列的魔术方法，这些魔术方法为编程提供了很多便利，在 PHP 中的作用是非常重要的。PHP 中的魔术方法通常以__（两个下划线）开始，并且不需要显式的调用而是在某种特定条件下自动调用的。上文中介绍的构造函数 __construct() 在实例化对象时调用，析构函数__destruct()在销毁对象时自动调用。常用魔术方法如下：

__construct()  // 构造函数，在实例化对象时调用
__destruct()   // 析构函数，在销毁对象时调用
__call(string $function_name, array $arguments)  // 在对象中调用一个不可访问或不存在的方法时被调用
__callStatic() // 用静态方式中调用一个不可访问方法时调用
__get($name)   // 获取对象不存在的属性或无法访问的属性时调用.$name表示要获取的属性名
__set($name, $value) // 设置对象不存在的属性或无法访问的属性时调用.$name表示要设置的属性名,$value表示要设置的值
__isset()     // 当对不可访问属性调用isset()或empty()时调用
__unset()     // 当对不可访问属性调用unset()时被调用
__sleep()     // 执行serialize()时，先会调用这个函数
__wakeup()    // 执行unserialize()时，先会调用这个函数
__toString()  // 类被当成字符串时的回应方法  echo $obj;
__invoke()    // 以调用函数的方式调用一个对象时的回应方法  $person();
__set_state() // 调用var_export()导出类时，此静态方法会被调用
__clone()     // 当对象复制完成时调用
__autoload()  // 尝试加载未定义的类
__debugInfo() // 打印所需调试信息

反序列化时会默认调用的方法有：

• __destruct()
• __wakeup()

魔法函数介绍推荐文章：
PHP之十六个魔术方法详细介绍
PHP魔法方法/函数详解

3.2 魔法函数使用示例

下面这段代码，初学时也许看不明白，但其实含金量非常高，后续做题中，这个表要反复查看的~

<?php
# 设置⼀个类A
class A{private $name = "AS1def";function __construct(){echo "__construct() call\n";}function __destruct(){echo "\n__destruct() call\n";}function __toString(){return "__toString() call\n";}function __sleep(){echo "__sleep() call\n";return array("name");}function __wakeup(){echo "__wakeup() call\n";}function __get($a){echo "__get() call\n";return $this->name;}function __set($property, $value){ echo "\n__set() call\n";$this->$property = $value;}function __invoke(){echo "__invoke() call\n";}
}
//调⽤ __construct()
$a = new A();
//调⽤ __toSting()
echo $a;
//调⽤ __sleep()
$b = serialize($a);
echo $b;
//调⽤ __wakeup()
$c = unserialize($b);
echo $c;
//不存在这个abcd属性，调⽤ __get()
echo $a->abcd;
//name是私有变量，不允许修改，调⽤ __set()
$a->name = "pro";
echo $a->name;
//将对象作为函数，调⽤ __invoke()
$a();
//程序结束，调⽤ __destruct() (会调⽤两次__destruct，因为中间有⼀次反序列化)

输出结果如下：

__construct() call
__toString() call
__sleep() call
O:1:"A":1:{s:7:"Aname";s:6:"AS1def";}__wakeup() call
__toString() call
__get() call
AS1def
__set() call
__get() call
pro__invoke() call__destruct() call__destruct() call

以上就是PHP反序列化的基础知识，下一篇文章就在这些基础知识上，开始题目的练习~