Flask debug 模式 PIN 码生成机制安全性研究笔记

0x00 前言

前几天我整理了一个笔记:Flask开启debug模式等于给黑客留了后门,就Flask在生产网络中开启debug模式可能产生的安全问题做了一个简要的分析。其中有一个比较严重的安全问题是,可以在交互式Python shell中执行自定义Python代码。就这一点来讲,在旧版本的Flask中是不需要输入PIN码认证就可以执行代码,其危害不言而喻。

在新版本的Flask中需要输入PIN码进行认证,才能执行自定义代码,于攻击者来说,这显然有点鸡肋了。

而后,偶然中发现,在同一台机器上,多次重启Flask服务,PIN码值不改变。也就是说PIN码是一个固定值,这极大的引起的我的兴趣。

于是,笔者就PIN码的生成机制做了一些学习研究,便有了本文。

0x01 基础环境

Windows 7 x64

Python 2.7.14

Flask 0.12.2

pdb

0x02 PIN 码生成流程分析

最开始在是在周会上,几位大佬就PIN码可能的生成方式发表了自己的看法。会后 @Royal.师傅 指出了PIN码生成的关键函数,提点了我一发。

奈何静态分析起来有些吃力,要是能有个工具可以在程序执行时,对其下断点,一步一步的跟踪,那还是极好的。 后来向ph师傅@周佩雨 请教后,其向我推荐了pdb,简单理解pdb就是一个调试Python用的调试器(墙裂推荐!玩出了二进制安全的快感!2333)。

so,在分析Flask程序执行流程,直到定位到PIN码生成函数这段过程,都会大量依赖pdb,来梳理函数间的调用关系。

示例代码依旧使用上一篇文章中的测试代码:

值得注意的是,我在第1行import pdb,第11行pdb.set_trace(),就是在app.run()函数前下断点。关于pdb的常用命令,不需要再去其他博文中补充知识。用到哪个,我都会简单介绍下。

第1步:启动该Flask应用(其会在app.run()函数前断掉)

第2步:使用s命令,进入app.run()函数中(C:\Python27\Lib\site-packages\flask\app.py第782-846行),多次输入n命令(执行下一行),抵达第841行的run_simple()函数

按s命令,进入run_simple()函数。多次执行n命令,抵达C:\Python27\Lib\site-packages\werkzeug\serving.py 第736行,创建DebuggedApplication对象的位置(即创建对象的过程会执行DebuggedApplication类的__init__构造方法)。

按s命令,步入DebuggedApplication类的实现代码(C:\Python27\Lib\site-packages\werkzeug\debug\__init__.py 第199-468行)中:

根据文件名称、类名称等可以推断出,这部分中就会有生成PIN码的关键代码。

顺便提一句,

Flask是基于Werkzeug和Jinja 2的Web框架。研究Flask的PIN码生成机制,就是研究Werkzeug的PIN码生成机制。

继续向下跟,第251行和第262行之间

有一个判断操作,如果PIN启用的话,及self.pin存在值,则会通过_log()函数,将PIN码打印到终端。

ok,那我们现在只要在程序执行到if self.pin is None:时。进入self.pin,查看其实现方式即可(这里用到了Property的概念,简单理解在Python的类中,针对类中的成员变量,提供了Property,方便定义get和set方法,方便对该变量取值和赋值。详细内容可以在参考链接中查看)。

第266行,通过get_pin_and_cookie_name()函数对PIN码进行赋值

继续跟进get_pin_and_cookie_name()函数(第115-196行),重头戏来了!

在这个函数中,前几行定义了pin、rv、num 3个变量值为None(在调试器中使用【pp 变量名】即可查看变量值)。其中根据函数的返回值,rv的值就是我们要重点关注的PIN码,在这个函数的执行流程中,需要重点关注rv变量的赋值。

由于PIN的值为None,so第108-137行两个if判断均不会执行,继续向下走。

modname变量被赋值为“flask.app

 

继续向下执行,在第145行username = getpass.getuser(),username变量被赋值为“当前登录服务器的用户名”。向下执行,mod被赋值为<module ‘flask.app‘ from ‘C:\Python27\lib\site-packages\flask\app.pyc’>。

继续向下执行,第151-168行,是生成PIN码的储备阶段,对多个变量进行了赋值。

下图为各变量此时的值

通过h.hexdigest()函数可以获得h的MD5值(后面会用到)。

根据上图的执行流程,先来看下169-174行的for循环,循环次数即为前面那一坨变量值得数量,共6次。

第1次循环,将“当前机器用户名”的MD5形式存入h变量中。

第2次循环,将“当前机器用户名”+flask.app的MD5形式存入h变量中。

第6次循环,将以上6个值的MD5形式存入h变量中

第175、182行将两个固定的字符串加入其中。变量num的值为MD5值16进制的前9位,经过187-194行代码处理,以111-222-333形式输出。

0x03 PIN 码的生成流程安全么?

通过0x02小结,现在已经摸清了PIN码的生成流程。我们可以知道PIN码的值由【当前计算机用户名:XXX】、【flask.app】、【Flask】、【C:\\Python27\\lib\\site-packages\\flask\\app.pyc】、【str(uuid.getnode())】、【get_machine_id()】组合获得,缺一不可。

flask.app】、【Flask】已知。

绝对路径可以由debug页面的报错信息获得,【C:\\Python27\\lib\\site-packages\\flask\\app.pyc】也能拿到。

现在的问题是,如何获得【当前计算机用户名:XXX】、【str(uuid.getnode())】、【get_machine_id()】3个变量的值。

先来看下Flask自动义的get_machine_id()函数(C:\Python27\Lib\site-packages\werkzeug\debug\__init__.py 第51-101行)

返回值rv由内部的_generate()函数获得。

根据第60-65行,可以看到,

若/etc/machine-id,/proc/sys/kernel/random/boot_id文件存在,则返回文件中的值。看到这里就知道,想要预测这个值,那是没戏了。

因为我的测试机用的Windows,看一下对Windows这块是怎么实现的。

欢笑中打出GG。至于获取【当前计算机用户名:XXX】、【str(uuid.getnode())】的实现代码,我这里就不做过多的分析了。

0x04 后记

通过这次分析,可以学习到Flask的开发人员在实现PIN生成机制的过程中还是非常严谨的。至少我这里没有办法预测出指定机器的PIN码。

文章记录了我这次分析的过程,虽然没有找到预测PIN码的方法,但是学习到了Flask的PIN码生成机制,以及通过pdb调试代码。也算是一种收获吧。

当然,如果对这方面有兴趣的同学,恰好看到了我的这篇文章,希望你也能有所收获。同时,如有谬误,还请不吝赐教。

之后的话,我可能还会看下有没有绕过PIN码直接调用Python shell的方式、或者其他的安全问题。

随着Python的广泛应用,在机器学习、Web开发方面可以越来越多的看到Python的身影,Python相关的安全问题也越来越重要。我这里抛砖引玉,记录一下我的学习过程,期待各位大佬投入到相关安全问题的挖掘中来(可能很多人已经在做了),同时可以分享自己的研究成果。期待ing

0x05 参考链接

Python 代码调试技巧

Flask (A Python Microframework)

Python中的property() 函数 和@property 装饰符

Linux 内核参数详解-KERNEL

 

作者:童话