php escapeshellcmd多字节编码漏洞解析及延伸

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漏洞公告在http://www.sektioneins.de/advisories/SE-2008-03.txt

PHP 5 <= 5.2.5
PHP 4 <= 4.4.8

一些允许如GBK，EUC-KR, SJIS等宽字节字符集的系统都可能受此影响，影响还是非常大的，国内的虚拟主机应该是通杀的，在测试完这个漏洞之后，发现还是十分有意思的，以前也有过对这种类型安全漏洞的研究，于是就把相关的漏洞解释和一些自己的想法都写出来，也希望国内的一些有漏洞的平台能迅速做出响应，修补漏洞。
这个漏洞出在php的用来转义命令行字符串的函数上，这些函数底层是用的php_escape_shell_cmd这个函数的，我们先来看看他的处理过程：

/* {{{ php_escape_shell_cmd
Escape all chars that could possibly be used to
break out of a shell command

This function emalloc’s a string and returns the pointer.
Remember to efree it when done with it.

*NOT* safe for binary strings
*/
char *php_escape_shell_cmd(char *str) {
register int x, y, l;
char *cmd;
char *p = NULL;

l = strlen(str);
cmd = safe_emalloc(2, l, 1);

for (x = 0, y = 0; x < l; x ) {
switch (str[x]) {
case ’"’:
case ’\’’:
#ifndef PHP_WIN32
if (!p && (p = memchr(str x 1, str[x], l - x - 1))) {
/* noop */
} else if (p && *p == str[x]) {
p = NULL;
} else {
cmd[y ] = ’\\’;
}
cmd[y ] = str[x];
break;
#endif
case ’#’: /* This is character-set independent */
case ’&’:
case ’;’:
case ’`’:
case ’|’:
case ’*’:
case ’?’:
case ’~’:
case ’<’:
case ’>’:
case ’^’:
case ’(’:
case ’)’:
case ’[’:
case ’]’:
case ’{’:
case ’}’:
case ’$’:
case ’\\’:
case ’\x0A’: /* excluding these two */
case ’\xFF’:
#ifdef PHP_WIN32
/* since Windows does not allow us to escape these chars, just remove them */
case ’%’:
cmd[y ] = ’ ’;
break;
#endif
cmd[y ] = ’\\’;
/* fall-through */
default:
cmd[y ] = str[x];

}
}
cmd[y] = ’\0’;
return cmd;
}
/* }}} */

可以看到，php通过将",’,#,&,;.....等等在shell命令行里有特殊意义的字符都通过在前面加上\变成\".\’,\#,\&,\;......来进行转义，使得用户的输入被过滤，来避免产生command injection漏洞。在php看来，只要过滤了这些字符，送入到system等函数中时，参数就会是安全的，php手册中给出的利用例子如下：

<?php
$e = escapeshellcmd($userinput);

// here we don’t care if $e has spaces
system("echo $e");
$f = escapeshellcmd($filename);

// and here we do, so we use quotes
system("touch \"/tmp/$f\"; ls -l \"/tmp/$f"");
?>

很明显，如果没有经过escapeshellcmd的处理，用户输入hello;id的话，最后system执行的会是：

echo hello;id

;在shell里是分割命令的作用，这样不仅仅会echo hello,还会执行id这个命令，导致命令注入漏洞。用escapeshellcmd处理之后命令变成：

echo hello\;id

这样执行的命令就只会是echo，其他的都变成echo的参数，很安全。

事实上是这样么？php在处理完参数送入system之后它就什么都不管了，后面的工作实际上都是由linux来完成的，那么linux在处理这些参数的时候是怎么样的呢？linux在执行命令的时候会有一些的表示工作环境的环境变量，譬如PWD代表当前的工作环境，UID代表了你的身份，BASH代表命令解释器等等......而在linux系统执行命令的时候，还有一个非常重要的参数，LANG，这个参数决定了linux shell如何处理你的输入，这样就可以当你输入一些中文字符的时候，linux能认识他，不至于出现人与系统之间出现理解上的错误。默认情况下，linux的LANG是en_US.UTF-8，UTF-8是一个很安全的字符集，其系列中包含有对自身的校验，所以不会出现错误，会工作良好。一些系统支持多字节字符集如GBK的时候，这也正是国内的多数情况，你可以设置LANG=zh_CN.GBK，这样你的输入都会被当作GBK编码处理，而GBK是双字节的，合法的GBK编码会被认为是一个字符。
大家可以看到，在php的处理过程中，它是单字节处理的，它只把输入当作一个字节流，而在linux设置了GBK字符集的时候，它的处理是双字节的，大家的理解很明显地不一致。我们查下GBK的字符集范围为8140-FEFE，首字节在 81-FE 之间，尾字节在 40-FE 之间，而一个非常重要的字符\的编码为5c，在GBK的尾字节范围之内，这样我们考虑一个特殊的输入：

0xbf;id
或 0xbf’id

经过php的escapeshellcmd单字节转码之后将会是

0xbf5c;id
0xbf5c’id

注意0xbf5c是一个合法的GBK编码，那么在linux执行的时候，会认为输入是

[0xbfbc];id

很好，后面的id将会被执行。可以做个简单的实验，如下：

[loveshell@Loveshell tmp]$Content$nbsp;echo 縗
>
?
[loveshell@Loveshell tmp]$Content$nbsp;set|grep -i lang
LANG=zh_CN.GB2312
LANGVAR=en_US.UTF-8
[loveshell@Loveshell tmp]$Content$nbsp;export LANG=zh_CN.GBK
[loveshell@Loveshell tmp]$Content$nbsp;echo 縗
縗
[loveshell@Loveshell tmp]$Content$nbsp;set|grep -i lang
LANG=zh_CN.GBK
LANGVAR=en_US.UTF-8
[loveshell@Loveshell tmp]$Content$nbsp;

其中縗的编码为0xbf5c，可以看到在不设置LANG为GBK的时候縗是一个非法的gb2312编码，所以会被认为是两个字符，所以其中含有的0x5c起作用，被认为命令没结束。然后我们设置编码为GBK，縗就会被认为是一个字符来echo了。
那我们如何来证明php的漏洞呢，拿

作为例子，正常情况下上面的代码工作很好，我们提交

exp.php?c=loveshell