解析Python新型字符串格式漏洞及解決方案

來源：懂視網責編：小采時間：2020-11-27 14:23:10

解析Python新型字符串格式漏洞及解決方案

解析Python新型字符串格式漏洞及解決方案:最近一個python字符串格式化的漏洞引起了我的注意，今天就來說一下Python引入的一種格式化字符串的新型語法的安全漏洞進行了深入的分析，并提供了相應的安全解決方案。當我們對不可信的用戶輸入使用str.format的時候，將會帶來安全隱患——對于這個問題，其實

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最近一個python字符串格式化的漏洞引起了我的注意，今天就來說一下Python引入的一種格式化字符串的新型語法的安全漏洞進行了深入的分析，并提供了相應的安全解決方案。

當我們對不可信的用戶輸入使用str.format的時候，將會帶來安全隱患——對于這個問題，其實我早就知道了，但是直到今天我才真正意識到它的嚴重性。因為攻擊者可以利用它來繞過Jinja2沙盒，這會造成嚴重的信息泄露問題。同時，我在本文最后部分為str.format提供了一個新的安全版本。

需要提醒的是，這是一個相當嚴重的安全隱患，這里之所以撰文介紹，是因為大多數人很可能不知道它是多么容易被利用。

核心問題

從Python 2.6開始，Python受.NET啟發而引入了一種格式化字符串的新型語法。當然，除了Python之外，Rust及其他一些編程語言也支持這種語法。借助于.format（）方法，該語法可以應用到字節和unicode字符串（在Python 3中，只能用于unicode字符串）上面，此外，它還能映射為更加具有可定制性的string.Formatter API。

該語法的一個特點是，人們可以通過它確定出字符串格式的位置和關鍵字參數，并且隨時可以顯式對數據項重新排序。此外，它甚至可以訪問對象的屬性和數據項——這是導致這里的安全問題的根本原因。

總的來說，人們可以利用它來進行以下事情：

>>> 'class of {0} is {0.__class__}'.format(42)
"class of 42 is "

實質上，任何能夠控制格式字符串的人都有可能訪問對象的各種內部屬性。

問題出在哪里？

第一個問題是，如何控制格式字符串。可以從下列地方下手：

1.字符串文件中不可信的翻譯器。我們很可能通過它們得手，因為許多被翻譯成多種語言的應用程序都會用到這種新式Python字符串格式化方法，但是并非所有人都會對輸入的所有字符串進行全面的審查。

2.用戶暴露的配置。由于一些系統用戶可以對某些行為進行配置，而這些配置有可能以格式字符串的形式被暴露出來。需要特別提示的是，我就見過某些用戶可以通過Web應用程序來配置通知郵件、日志消息格式或其他基本模板。

危險等級

如果只是向該格式字符串傳遞C解釋器對象的話，倒是不會有太大的危險，因為這樣的話，你最多會暴露一些整數類之類的東西。

然而，一旦Python對象被傳遞給這種格式字符串的話，那就麻煩了。這是因為，能夠從Python函數暴露的東西的數量是相當驚人的。下面是假想的Web應用程序的情形，這種情況下能夠泄露密鑰：

CONFIG = {
 'SECRET_KEY': 'super secret key'
}
 
class Event(object):
 def __init__(self, id, level, message):
 self.id = id
 self.level = level
 self.message = message
 
def format_event(format_string, event):
 return format_string.format(event=event)

如果用戶可以在這里注入format_string，那么他們就能發現下面這樣的秘密字符串：

{event.__init__.__globals__[CONFIG][SECRET_KEY]}

將格式化作沙箱化處理

那么，如果需要讓其他人提供格式化字符串，那該怎么辦呢？其實，可以利用某些未公開的內部機制來改變字符串格式化行為。

from string import Formatter
from collections import Mapping
 
class MagicFormatMapping(Mapping):
 """This class implements a dummy wrapper to fix a bug in the Python
 standard library for string formatting.
 
 See http://bugs.python.org/issue13598 for information about why
 this is necessary.
 """
 
 def __init__(self, args, kwargs):
 self._args = args
 self._kwargs = kwargs
 self._last_index = 0
 
 def __getitem__(self, key):
 if key == '':
 idx = self._last_index
 self._last_index += 1
 try:
 return self._args[idx]
 except LookupError:
 pass
 key = str(idx)
 return self._kwargs[key]
 
 def __iter__(self):
 return iter(self._kwargs)
 
 def __len__(self):
 return len(self._kwargs)
 
# This is a necessary API but it's undocumented and moved around
# between Python releases
try:
 from _string import formatter_field_name_split
except ImportError:
 formatter_field_name_split = lambda 
 x: x._formatter_field_name_split()
{C} 
class SafeFormatter(Formatter):
 
 def get_field(self, field_name, args, kwargs):
 first, rest = formatter_field_name_split(field_name)
 obj = self.get_value(first, args, kwargs)
 for is_attr, i in rest:
 if is_attr:
 obj = safe_getattr(obj, i)
 else:
 obj = obj[i]
 return obj, first
 
def safe_getattr(obj, attr):
 # Expand the logic here. For instance on 2.x you will also need
 # to disallow func_globals, on 3.x you will also need to hide
 # things like cr_frame and others. So ideally have a list of
 # objects that are entirely unsafe to access.
 if attr[:1] == '_':
 raise AttributeError(attr)
 return getattr(obj, attr)
 
def safe_format(_string, *args, **kwargs):
 formatter = SafeFormatter()
 kwargs = MagicFormatMapping(args, kwargs)
 return formatter.vformat(_string, args, kwargs)

現在，我們就可以使用safe_format方法來替代str.format了：

>>> '{0.__class__}'.format(42)
""
>>> safe_format('{0.__class__}', 42)
Traceback (most recent call last):
 File "", line 1, in
AttributeError: __class__