PHP場景中getshell防御思路分享
責編：admin ｜2014-07-24 14:24:421 背景概述
WEB應用漏洞導致的入侵時有發生，掃描器和WAF并不能解決所有的問題，于是嘗試在主機側針對PHP環境做了一個防御方案。很榮幸的邀請到TSRC部分白帽子做了一次對抗演習，本文主要分享一下防御思路。
防御方案主要想解決的問題是getshell、主機敏感文件泄漏等問題。于是乎出了下面這樣一個題目：部署了防御方案的Nginx + PHP 的WEB環境，提供一個上傳入口，可上傳任意文件。找到WEB目錄下的一個flag文件讀取到內容即算突破。
2 PHP擴展
防御方案使用了PHP擴展來完成阻斷。PHP內核支持C/C++開發一些擴展功能，并且提供了一個框架 – ext_skel幫助生成基本的代碼簡化開發，由于PHP擴展并不涉及底層的資源管理，所以編寫一個PHP擴展和編寫一個C應用程序是一樣的。下圖展示了PHP擴展所處的結構層次，擴展位于PHP內核ZEND 和 PHP應用層代碼之間，那么利用PHP擴展可以：
1) 監控PHP應用層代碼的執行細節，包括執行CGI、函數名、參數等；
2) 調用PHP內核ZEND提供的API接口，包括禁用類、修改配置選項等。
PHP場景中getshell防御思路分享
圖1 PHP語言的結構
3 相關知識
3.1 HOOKPHP代碼
PHP是解釋型語言，代碼被翻譯為中間字節碼由ZEND引擎解析執行。PHP把中間字節碼稱之為OPCODE，每個OPCODE對應ZEND底層的一個處理函數，ZEND引擎最終執行這個處理函數。實現HOOK功能只需要改變HOOK OPCODE對應的處理函數即可，而ZEND預先就提供了一個現成的接口：zend_set_user_opcode_handler。防御方案只需要HOOK以下三個OPCODE：
ZEND_INCLUDE_OR_EVAL — eval、require等
ZEND_DO_FCALL — 函數執行system等
ZEND_DO_FCALL_BY_NAME — 變量函數執行 $func = “system”；$func()；
舉例：
ZEND_DO_FCALL這個OPCODE對應的功能是函數調用，如果需要HOOK所有的函數調用：
1) 在模塊初始化函數中使用zend_set_user_opcode_handler修改ZEND_DO_FCALL新的處理函數為mysub：
PHP_MINIT_FUNCTION(phpips){
zend_set_user_opcode_handler(ZEND_DO_FCALL， mysub)；
return SUCCESS；
}
2) 在自定義函數中實現自己需要的功能并返回原來的處理函數：
void mysub(){
自定義功能；
return ZEND_USER_OPCODE_DISPATCH；
}
3.2 ZEND接口
HOOK之外還需要獲取一些基本信息或功能，比如：
1) 獲取執行的PHP腳本名，可調用ZEND的接口zend_get_executed_filename：
char *cgi_name = (char*)zend_get_executed_filename(TSRMLS_C)；
2) 禁用一些類庫，可使用zend_disable_class接口；
ZEND提供了很多豐富的接口，可根據需求選擇調用。
3.3 數據結構
PHP是弱類型語言，其上層并不區分變量類型，變量底層對應的是一個union結構體，以php-5.3.6版本舉例，結構體在Zend/zend.h文件中定義；內容如下：
typedef union _zvalue_value {
long lval； /* longvalue */
double dval； /* double value */
struct {
char *val；
int len；
} str；
HashTable *ht； /* hash table value*/
zend_object_value obj；
} zvalue_value；
PHP是在底層區分開了變量類型；在union結構體中有個非常重要的結構體HashTable，PHP中的數組結構就是利用HashTable這個結構體實現，如果變量是個數組，獲取變量內容需要遍歷這塊HashTable，數據結構這塊不做太多介紹。ZEND底層用zval這個結構體存儲變量，同時ZEND提供了幾個宏可以方便的轉換zval到具體的數據類型，比如把zval類型轉換為字符串 – zval el； Z_STRVAL_P(el)，常用的還有：
Z_LVAL_P、Z_DVAL_P、Z_ARRVAL_P等，以上宏列表在 Zend/zend_operators.h有定義。
4 規則策略
4.1 基本思路
我們需要解決的問題是getshell、主機敏感文件泄漏等問題。如果限制住PHP腳本執行命令 和 翻閱文件的功能，就達到了目的。同時，由于讀取文件的接口非常多，使用場景也較多，因此采取禁用打開目錄接口來側面達到禁止翻閱文件的目的，不能遍歷目錄便無法得到文件名，可以有效的達到目標。故最終形成的最終策略如下：
1) 禁用掉執行命令的接口
2) 禁用掉打開目錄的接口
禁用函數有一些需要注意的問題：
1) PHP接口還是比較繁多復雜的，除了system、exec、opendir、scandir常用函數之外，一些生僻函數比如glob等函數都要考慮全面，另外還有一些回調函數、反射類(PS：部分考慮不全被blackeye和雪人繞過)
2) PHP SPL提供的一些類庫有文件管理的功能，也需要禁止，比如DirectoryIterator(不過好像沒有白帽子使用過SPL)
4.2 對抗變形
PHP使用assert或preg_replace /e執行代碼，調用zend_get_executed_filename獲取的PHP腳本名中會帶有辨別標識，assert對應的是assert code，preg_replace對應的是regexp code；當發現這些特殊的腳本執行了system等4.1中提高的高危函數直接阻斷。以下圖的nonalphanumeric -webshell舉例：
變形webshell解析后的形式和$_GET[1]($_GET[2])類似，比如傳入1=assert&2=system(whoami)執行代碼，PHP擴展層監控到system函數執行，并且發現PHP腳本名帶regexp code標識，清晰的知道是preg_replace的代碼執行了調用了system，阻斷system。Assert函數同理。總結：擴展并不關注在靜態層如何編碼運算或加密，擴展只監控最后的行為，所以可以很好的解決目前的變形難題。
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圖2nonalphanumeric – webshell
4.3 減少誤殺
有時正常的PHP腳本也需要用到命令執行的功能，如何保證其正常運行，不被我們的防御策略阻斷呢？這里提供三種思路：
1) 寫入權限和執行命令權限互斥
考慮到入侵者利用上傳漏洞或者其他0DAY getshell得到的文件大多會有W寫權限，防御方往往希望阻止這部分文件擁有過高的權限。
那么，我們可以去除正常PHP腳本的可寫權限，然后只對有寫權限的PHP腳本實施命令執行等防御策略的阻斷邏輯。這樣即不會影響到業務的使用，又達到了預設場景的防護目標。不過這樣的思路，需要禁用chmod等可以修改文件權限的函數。
2) 使用白名單邏輯
粗暴一點的可以用文件名白名單，也就是業務報備過的文件不受阻斷，其它不認識的文件一律禁止。優雅一點的可以對函數參數做白名單，比如提取正常PHP腳本執行命令的參數或者代碼特征，對其進行放行，不認識的特征一律阻斷。
3) 使用黑名單邏輯
設定一些已知惡意腳本的黑特征參數，類似于殺毒軟件早期的特征碼思路。
上述思路在企業推廣時，需要和業務有足夠充分的配合，也都有不完美的地方，如果大家有更多方案或者思路，歡迎與我共同探討。
5 未來
利用PHP擴展可以做的事情還是比較多，比如在漏洞檢測方面、對數據庫函數參數過濾、阻斷SQL注入、阻斷存儲型XSS等場景都有非常大的想象空間。甚至在代碼審計這塊也可以考慮，國內有個大牛已經有比較成熟的開源產品，TAINT (作者：laruence)，大家可能都已經比較熟悉了，就暫時不做贅述了。
行文比較倉促，有不足的地方請諒解，有任意疑問或建議歡迎聯系pandas(小毛驢)切磋交流。