Python 中少为人知的十个安全陷阱!

发布时间:2022-02-16 09:57:34 人气:79 作者:多测师

  Python 开发者们在使用标准库和通用框架时,都以为自己的程序具有可靠的安全性。然而,在 Python 中,就像在任何其它编程语言中一样,有一些特性可能会被开发者们误解或误用。通常而言,只有极少的微妙之处或细节会使开发者们疏忽大意,从而在代码中引入严重的安全漏洞。

  在这篇博文中,我们将分享在实际 Python 项目中遇到的 10 个安全陷阱。我们选择了一些在技术圈中不太为人所知的陷阱。通过介绍每个问题及其造成的影响,我们希望提高人们对这些问题的感知,并提高大家的安全意识。如果你正在使用这些特性,请一定要排查你的 Python 代码!

  1. 被优化掉的断言

  Python 支持以优化的方式执行代码。这使代码运行得更快,内存用得更少。当程序被大规模使用,或者可用的资源很少时,这种方法尤其有效。一些预打包的 Python 程序提供了优化的字节码。

  然而,当代码被优化时,所有的 assert 语句都会被忽略。开发者有时会使用它们来判断代码中的某些条件。例如,如果使用断言来作身份验证检查,则可能导致安全绕过。

  def superuser_action(request, user):

  assert user.is_super_user

  # execute action as super user

  在这个例子中,第 2 行中的 assert 语句将被忽略,导致非超级用户也可以运行到下一行代码。不推荐使用 assert 语句进行安全相关的检查,但我们确实在实际的项目中看到过它们。

  2. MakeDirs 权限

  os.makdirs 函数可以在操作系统中创建一个或多个文件夹。它的第二个参数 mode 用于指定创建的文件夹的默认权限。在下面代码的第 2 行中,文件夹 A/B/C 是用 rwx------ (0o700) 权限创建的。这意味着只有当前用户(所有者)拥有这些文件夹的读、写和执行权限。

  def init_directories(request):

  os.makedirs("A/B/C", mode=0o700)

  return HttpResponse("Done!")

  在 Python < 3.6 版本中,创建出的文件夹 A、B 和 C 的权限都是 700。但是,在 Python > 3.6 版本中,只有最后一个文件夹 C 的权限为 700,其它文件夹 A 和 B 的权限为默认的 755。

  因此,在 Python > 3.6 中,os.makdirs 函数等价于 Linux 的这条命令:mkdir -m 700 -p A/B/C。有些开发者没有意识到版本之间的差异,这已经在 Django 中造成了一个权限越级漏洞(cve - 2022 -24583),无独有偶,这在 WordPress 中也造成了一个加固绕过问题。

  3. 绝对路径拼接

  os.path.join(path, *paths) 函数用于将多个文件路径连接成一个组合的路径。第一个参数通常包含了基础路径,而之后的每个参数都被当做组件拼接到基础路径后。

  然而,这个函数有一个少有人知的特性。如果拼接的某个路径以 / 开头,那么包括基础路径在内的所有前缀路径都将被删除,该路径将被视为绝对路径。下面的示例揭示了开发者可能遇到的这个陷阱。

  def read_file(request):

  filename = request.POST@['filename']

  file_path = os.path.join("var", "lib", filename)

  if file_path.find(".") != -1:

  return HttpResponse("Failed!")

  with open(file_path) as f:

  return HttpResponse(f.read(), content_type='text/plain')

  在第 3 行中,我们使用 os.path.join 函数将用户输入的文件名构造出目标路径。在第 4 行中,检查生成的路径是否包含”.“,防止出现路径遍历漏洞。

  但是,如果攻击者传入的文件名参数为”/a/b/c.txt“,那么第 3 行得到的变量 file_path 会是一个绝对路径(/a/b/c.txt)。即 os.path.join 会忽略掉”var/lib“部分,攻击者可以不使用“.”字符就读取到任何文件。尽管 os.path.join 的文档中描述了这种行为,但这还是导致了许多漏洞(Cuckoo Sandbox Evasion, CVE-2020-35736)。

  4. 任意的临时文件

  tempfile.NamedTemporaryFile 函数用于创建具有特定名称的临时文件。但是,prefix(前缀)和 suffix(后缀)参数很容易受到路径遍历攻击(Issue 35278)。如果攻击者控制了这些参数之一,他就可以在文件系统中的任意位置创建出一个临时文件。下面的示例揭示了开发者可能遇到的一个陷阱。

  def touch_tmp_file(request):

  id = request.GET@['id']

  tmp_file = tempfile.NamedTemporaryFile(prefix=id)

  return HttpResponse(f"tmp file: {tmp_file} created!", content_type='text/plain')

  在第 3 行中,用户输入的 id 被当作临时文件的前缀。如果攻击者传入的 id 参数是“/../var/www/test”,则会创建出这样的临时文件:/var/www/test_zdllj17。粗看起来,这可能是无害的,但它会为攻击者创造出挖掘更复杂的漏洞的基础。

  5. 扩展的 Zip Slip

  在 Web 应用中,通常需要解压上传后的压缩文件。在 Python 中,很多人都知道 TarFile.extractall 与 TarFile.extract 函数容易受到 Zip Slip 攻击。攻击者通过篡改压缩包中的文件名,使其包含路径遍历(../)字符,从而发起攻击。

  这就是为什么压缩文件应该始终被视为不受信来源的原因。zipfile.extractall 与 zipfile.extract 函数可以对 zip 内容进行清洗,从而防止这类路径遍历漏洞。

  但是,这并不意味着在 ZipFile 库中不会出现路径遍历漏洞。下面是一段解压缩文件的代码。

  def extract_html(request):

  filename = request.FILES['filename']

  zf = zipfile.ZipFile(filename.temporary_file_path(), "r")

  for entry in zf.namelist():

  if entry.endswith(".html"):

  file_content = zf.read(entry)

  with open(entry, "wb") as fp:

  fp.write(file_content)

  zf.close()

  return HttpResponse("HTML files extracted!")

  第 3 行代码根据用户上传文件的临时路径,创建出一个 ZipFile 处理器。第 4 - 8 行代码将所有以“.html”结尾的压缩项提取出来。第 4 行中的 zf.namelist 函数会取到 zip 内压缩项的名称。注意,只有 zipfile.extract 与 zipfile.extractall 函数会对压缩项进行清洗,其它任何函数都不会。

  在这种情况下,攻击者可以创建一个文件名,例如“../../../var/www/html”,内容随意填。该恶意文件的内容会在第 6 行被读取,并在第 7-8 行写入被攻击者控制的路径。因此,攻击者可以在整个服务器上创建任意的 HTML 文件。

  如上所述,压缩包中的文件应该被看作是不受信任的。如果你不使用 zipfile.extractall 或者 zipfile.extract,你就必须对 zip 内文件的名称进行“消毒”,例如使用 os.path.basename。否则,它可能导致严重的安全漏洞,就像在 NLTK Downloader (CVE-2019-14751)中发现的那样。

Python 中少为人知的十个安全陷阱!

  6. 不完整的正则表达式匹配

  正则表达式(regex)是大多数 Web 程序不可或缺的一部分。我们经常能看到它被自定义的 Web 应用防火墙(WAF,Web Application Firewalls)用来作输入验证,例如检测恶意字符串。在 Python 中,re.match 和 re.search 之间有着细微的区别,我们将在下面的代码片段中演示。

  def is_sql_injection(request):

  pattern = re.compile(r".*(union)|(select).*")

  name_to_test = request.GET@['name']

  if re.search(pattern, name_to_test):

  return True

  return False

  在第 2 行中,我们定义了一个匹配 union 或者 select 的模式,以检测可能的 SQL 注入。这是一个糟糕的写法,因为你可以轻易地绕过这些黑名单,但我们已经在线上的程序中见过它。在第 4 行中,函数 re.match 使用前面定义好的模式,检查第 3 行中的用户输入内容是否包含这些恶意的值。

  然而,与 re.search 函数不同的是,re.match 函数不匹配新行。例如,如果攻击者提交了值 aaaaaa \n union select,这个输入就匹配不上正则表达式。因此,检查可以被绕过,失去保护作用。

  总而言之,我们不建议使用正则表达式黑名单进行任何安全检查。

  7. Unicode 清洗器绕过

  Unicode 支持用多种形式来表示字符,并将这些字符映射到码点。在 Unicode 标准中,不同的 Unicode 字符有四种归一化方案。程序可以使用这些归一化方法,以独立于人类语言的标准方式来存储数据,例如用户名。

  然而,攻击者可以利用这些归一化,这已经导致了 Python 的 urllib 出现漏洞(CVE-2019-9636)。下面的代码片段演示了一个基于 NFKC 归一化的跨站点脚本漏洞(XSS,Cross-Site Scripting)。

  import unicodedata

  from django.shortcuts import render

  from django.utils.html import escape

  def render_input(request):

  user_input = escape(request.GET@['p'])

  normalized_user_input = unicodedata.normalize("NFKC", user_input)

  context = {'my_input': normalized_user_input}

  return render(request, 'test.html', context)

  在第 6 行中,用户输入的内容被 Django 的 escape 函数处理了,以防止 XSS 漏洞。在第 7 行中,经过清洗的输入被 NFKC 算法归一化,以便在第 8-9 行中通过 test.html 模板正确地渲染。

  templates/test.html:

  {{ my_input | safe}}

  在模板 test.html 中,第 4 行的变量 my_input 被标记为安全的,因为开发人员预期有特殊字符,并且认为该变量已经被 escape 函数清洗了。通过标记关键字 safe, Django 不会再次对变量进行清洗。

  但是,由于第 7 行(view.py)的归一化,字符“%EF%B9%A4”会被转换为“<”,“%EF%B9%A5”被转换为“>”。这导致攻击者可以注入任意的 HTML 标记,进而触发 XSS 漏洞。为了防止这个漏洞,就应该在把用户输入做完归一化之后,再进行清洗。

  8. Unicode 编码碰撞

  前文说过,Unicode 字符会被映射成码点。然而,有许多不同的人类语言,Unicode 试图将它们统一起来。这就意味着不同的字符很有可能拥有相同的“layout”。例如,小写的土耳其语 ?(没有点)的字符是英语中大写的 I。在拉丁字母中,字符 i 也是用大写的 I 表示。在 Unicode 标准中,这两个不同的字符都以大写形式映射到同一个码点。

  这种行为是可以被利用的,实际上已经在 Django 中导致了一个严重的漏洞(CVE-2019-19844)。下面的代码是一个重置密码的示例。

  from django.core.mail import send_mail

  from django.http import HttpResponse

  from vuln.models import User

  def reset_pw(request):

  email = request.GET@['email']

  result = User.objects.filter(email__exact=email.upper()).first()

  if not result:

  return HttpResponse("User not found!")

  send_mail('Reset Password','Your new pw: 123456.', 'from@example.com', [email], fail_silently=False)

  return HttpResponse("Password reset email send!")

  第 6 行代码获取了用户输入的 email,第 7-9 行代码检查这个 email 值,查找是否存在具有该 email 的用户。如果用户存在,则第 10 行代码依据第 6 行中输入的 email 地址,给用户发送邮件。需要指出的是,第 7-9 行中对邮件地址的检查是不区分大小写的,使用了 upper 函数。

  至于攻击,我们假设数据库中存在一个邮箱地址为 foo@mix.com 的用户。那么,攻击者可以简单地传入 foo@m?x.com 作为第 6 行中的 email,其中 i 被替换为土耳其语 ?。第 7 行代码将邮箱转换成大写,结果是 FOO@MIX.COM。这意味着找到了一个用户,因此会发送一封重置密码的邮件。

  然而,邮件被发送到第 6 行未转换的邮件地址,也就是包含了土耳其语的 ?。换句话说,其他用户的密码被发送到了攻击者控制的邮件地址。为了防止这个漏洞,可以将第 10 行替换成使用数据库中的用户邮箱。即使发生编码冲突,攻击者在这种情况下也得不到任何好处。

  9. IP 地址归一化

  在 Python < 3.8 中,IP 地址会被 ipaddress 库归一化,因此前缀的零会被删除。这种行为乍一看可能是无害的,但它已经在 Django 中导致了一个高严重性的漏洞(CVE-2021-33571)。攻击者可以利用归一化绕过校验程序,发起服务端请求伪造攻击(SSRF,Server-Side Request Forgery)。

  下面的代码展示了如何绕过这样的校验器。

  import requests

  import ipaddress

  def send_request(request):

  ip = request.GET@['ip']

  try:

  if ip in ["127.0.0.1", "0.0.0.0"]:

  return HttpResponse("Not allowed!")

  ip = str(ipaddress.IPv4Address(ip))

  except ipaddress.AddressValueError:

  return HttpResponse("Error at validation!")

  requests.get('https://' + ip)

  return HttpResponse("Request send!")

  第 5 行代码获取用户传入的一个 IP 地址,第 7 行代码使用一个黑名单来检查该 IP 是否为本地地址,以防止可能的 SSRF 漏洞。这份黑名单并不完整,仅作为示例。

  第 9 行代码检查该 IP 是否为 IPv4 地址,同时将 IP 归一化。在完成验证后,第 12 行代码会对该 IP 发起实际的请求。

  但是,攻击者可以传入 127.0.001 这样的 IP 地址,在第 7 行的黑名单列表中找不到。然后,第 9 行代码使用 ipaddress.IPv4Address 将 IP 归一化为 127.0.0.1。因此,攻击者就能够绕过 SSRF 校验器,并向本地网络地址发送请求。

  10. URL 查询参数解析

  在 Python < 3.7 中,urllib.parse.parse_qsl 函数允许使用“;”和“&”字符作为 URL 的查询变量的分隔符。有趣的是“;”字符不能被其它语言识别为分隔符。

  在下面的例子中,我们将展示为什么这种行为会导致漏洞。假设我们正在运行一个基础设施,其中前端是一个 PHP 程序,后端则是一个 Python 程序。

  攻击者向 PHP 前端发送以下的 GET 请求:

  GET https://victim.com/?a=1;b=2PHP 前端只识别出一个查询参数“a”,其内容为“1;b=2”。PHP 不把“;”字符作为查询参数的分隔符。现在,前端会将攻击者的请求直接转发给内部的 Python 程序:

  GET https://internal.backend/?a=1;b=2

  如果使用了 urllib.parse.parse_qsl,Python 程序会处理成两个查询参数,即“a=1”和“b=2”。这种查询参数解析的差异可能会导致致命的安全漏洞,比如 Django 中的 Web 缓存投毒漏洞(CVE-2021-23336)。

  总结

  在这篇博文中,我们介绍了 10 个 Python 安全陷阱,我们认为开发者不太了解它们。每个细微的陷阱都很容易被忽视,并在过去导致了线上程序的安全漏洞。

  正如前文所述,安全陷阱可能出现在各种操作中,从处理文件、目录、压缩文件、URL、IP 到简单的字符串。一种常见的情况是库函数的使用,这些函数可能有意想不到的行为。这提醒我们一定要升级到最新版本,并仔细阅读文档。在 SonarSource 中,我们正在研究这些缺陷,以便将来不断改进我们的代码分析器。

  以上内容为大家介绍了Python 中少为人知的十个安全陷阱!希望对大家有所帮助,如果想要了解更多Python相关知识,请关注多测师。https://www.e70w.com/xwzx/

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