ThinkPHP5 核心类 Request 远程代码漏洞分析

漏洞介绍

2019年1月11日，ThinkPHP团队发布了一个补丁更新，修复了一处由于不安全的动态函数调用导致的远程代码执行漏洞。该漏洞危害程度非常高，默认条件下即可执行远程代码。启明星辰ADLab安全研究员对ThinkPHP的多个版本进行源码分析和验证后，确认具体受影响的版本为ThinkPHP5.0-5.0.23完整版。

漏洞复现

本地环境采用ThinkPHP 5.0.22完整版+PHP5.5.38+Apache进行复现。安装环境后执行POC即可执行系统命令，如图：

漏洞分析

以官网下载的5.0.22完整版进行分析，首先定位到漏洞关键点：

thinkphp/library/think/Request.php:518

  public function method($method = false)
    {
        if (true === $method) {
            // 获取原始请求类型
            return $this->server('REQUEST_METHOD') ?: 'GET';
        } elseif (!$this->method) {
            if (isset($_POST[Config::get('var_method')])) {
                $this->method = strtoupper($_POST[Config::get('var_method')]);
                $this->{$this->method}($_POST);
            } elseif (isset($_SERVER['HTTP_X_HTTP_METHOD_OVERRIDE'])) {
                $this->method = strtoupper($_SERVER['HTTP_X_HTTP_METHOD_OVERRIDE']);
            } else {
                $this->method = $this->server('REQUEST_METHOD') ?: 'GET';
            }
        }
        return $this->method;
    }

在method函数的第二个if分支中，引入了一个外部可控的数据$_POST[Config::get[‘var_method’]。而var_method的值为_method。

取得$_POST[‘_method’]的值并将其赋值给$this->method，然后动态调用$this->{$this->method}($_POST)。这意味着攻击者可以调用该类任意函数并以$_POST作为第一个参数。如果动态调用__construct函数，则会导致代码执行。

Request类的__construct函数如下：

 protected function __construct($options = [])
    {
        foreach ($options as $name => $item) {
            if (property_exists($this, $name)) {
                $this->$name = $item;
            }
        }
        if (is_null($this->filter)) {
            $this->filter = Config::get('default_filter');
        }

        // 保存 php://input
        $this->input = file_get_contents('php://input');
    }

由于$options参数可控，攻击者可以覆盖该类的filter属性、method属性以及get属性的值。而在Request类的param函数中：

public function param($name = '', $default =  null, $filter = '')
    {
         if (empty($this->mergeParam)) {
             $method = $this->method(true);
             // 自动获取请求变量
             switch ($method) {
                case 'POST':
                    $vars =  $this->post(false);
                    break;
                case 'PUT':
                case 'DELETE':
                case 'PATCH':
                    $vars =  $this->put(false);
                    break;
                default:
                    $vars = [];
             }
             // 当前请求参数和URL地址中的参数合并
             $this->param      = array_merge($this->param,  $this->get(false), $vars, $this->route(false));
             $this->mergeParam = true;
         }
         if (true === $name) {
             // 获取包含文件上传信息的数组
             $file = $this->file();
             $data = is_array($file) ? array_merge($this->param, $file) :  $this->param;
             return $this->input($data, '', $default, $filter);
         }
         return $this->input($this->param, $name, $default, $filter);
    }

当$this->mergeParam为空时，这里会调用$this->get(false)。跟踪$this->get函数：

 public  function get($name = '', $default = null, $filter = null)
    {
         if (empty($this->get)) {
             $this->get = $_GET;
         }
         if (is_array($name)) {
             $this->param      = [];
             return $this->get = array_merge($this->get, $name);
         }
         return  $this->input($this->get, $name, $default, $filter);
    }

该函数末尾调用了$this->input函数，并将$this->get传入，而$this->get的值是攻击者可控的。跟踪$this->input函数：

public  function input($data = [], $name = '', $default = null, $filter = '')
    {
         if (false === $name) {
             // 获取原始数据
             return $data;
         }
         $name = (string) $name;
        if ('' != $name) {
             // 解析name
             if (strpos($name, '/')) {
                list($name, $type) =  explode('/', $name);
             } else {
                $type = 's';
             }
             // 按.拆分成多维数组进行判断
             foreach (explode('.', $name) as $val) {
                if (isset($data[$val])) {
                    $data = $data[$val];
                } else {
                    // 无输入数据，返回默认值
                    return $default;
                }
             }
             if (is_object($data)) {
                return $data;
             }
         }

         // 解析过滤器
        $filter = $this->getFilter($filter,  $default);

         if (is_array($data)) {
             array_walk_recursive($data,  [$this, 'filterValue'], $filter);
             reset($data);
         } else {
             $this->filterValue($data, $name, $filter);
         }

         if (isset($type) && $data !== $default) {
             // 强制类型转换
             $this->typeCast($data, $type);
         }
         return $data;
    }

该函数调用了$this->getFileter取得过滤器。函数体如下：

protected function getFilter($filter,  $default)
    {
         if (is_null($filter)) {
             $filter = [];
         } else {
             $filter = $filter ?:  $this->filter;
             if (is_string($filter) && false === strpos($filter, '/')) {
                $filter = explode(',',  $filter);
             } else {
                $filter = (array) $filter;
             }
         }

         $filter[] = $default;
         return $filter;
    }

$this->filter的值是攻击者通过调用构造函数覆盖控制的，将该值返回后将进入到input函数:

 if  (is_array($data)) {
             array_walk_recursive($data, [$this, 'filterValue'], $filter);
             reset($data);
         }

查看filterValue函数如下：

private function filterValue(&$value,  $key, $filters)
    {
        $default = array_pop($filters);
         foreach ($filters as $filter) {
             if (is_callable($filter)) {
                // 调用函数或者方法过滤
                 $value = call_user_func($filter, $value);
             } elseif (is_scalar($value)) {
                if (false !== strpos($filter, '/'))  {
                    // 正则过滤
                    if (!preg_match($filter,  $value)) {
                        // 匹配不成功返回默认值
                        $value = $default;
                        break;
                    }
                } elseif (!empty($filter)) {
                    // filter函数不存在时, 则使用filter_var进行过滤
                    // filter为非整形值时, 调用filter_id取得过滤id
                    $value =  filter_var($value, is_int($filter) ? $filter : filter_id($filter));
                    if (false === $value) {
                        $value = $default;
                        break;
                    }
                }
             }
         }
         return $this->filterExp($value);
    }

在call_user_func函数的调用中，$filter可控，$value可控。因此，可致代码执行。

漏洞触发流程：

从ThinkPHP5的入口点开始分析：

thinkphp/library/think/App.php:77

  public static function run(Request $request = null)
    {
        $request = is_null($request) ? Request::instance() : $request;

        try {
            $config = self::initCommon();

            // 模块/控制器绑定
            if (defined('BIND_MODULE')) {
                BIND_MODULE && Route::bind(BIND_MODULE);
            } elseif ($config['auto_bind_module']) {
                // 入口自动绑定
                $name = pathinfo($request->baseFile(), PATHINFO_FILENAME);
                if ($name && 'index' != $name && is_dir(APP_PATH . $name)) {
                    Route::bind($name);
                }
            }

            $request->filter($config['default_filter']);

            // 默认语言
            Lang::range($config['default_lang']);
            // 开启多语言机制 检测当前语言
            $config['lang_switch_on'] && Lang::detect();
            $request->langset(Lang::range());

            // 加载系统语言包
            Lang::load([
                THINK_PATH . 'lang' . DS . $request->langset() . EXT,
                APP_PATH . 'lang' . DS . $request->langset() . EXT,
            ]);

            // 监听 app_dispatch
            Hook::listen('app_dispatch', self::$dispatch);
            // 获取应用调度信息
            $dispatch = self::$dispatch;

            // 未设置调度信息则进行 URL 路由检测
            if (empty($dispatch)) {
                $dispatch = self::routeCheck($request, $config);
            }

            // 记录当前调度信息
            $request->dispatch($dispatch);

            // 记录路由和请求信息
            if (self::$debug) {
                Log::record('[ ROUTE ] ' . var_export($dispatch, true), 'info');
                Log::record('[ HEADER ] ' . var_export($request->header(), true), 'info');
                Log::record('[ PARAM ] ' . var_export($request->param(), true), 'info');
            }

            // 监听 app_begin
            Hook::listen('app_begin', $dispatch);

            // 请求缓存检查
            $request->cache(
                $config['request_cache'],
                $config['request_cache_expire'],
                $config['request_cache_except']
            );

            $data = self::exec($dispatch, $config);

run函数第一行便实例化了一个Request类，并赋值给了$request。然后调用routeCheck($request,$config)：

 public static function routeCheck($request, array $config)
    {
        $path   = $request->path();
        $depr   = $config['pathinfo_depr'];
        $result = false;

        // 路由检测
        $check = !is_null(self::$routeCheck) ? self::$routeCheck : $config['url_route_on'];
        if ($check) {
            // 开启路由
            if (is_file(RUNTIME_PATH . 'route.php')) {
                // 读取路由缓存
                $rules = include RUNTIME_PATH . 'route.php';
                is_array($rules) && Route::rules($rules);
            } else {
                $files = $config['route_config_file'];
                foreach ($files as $file) {
                    if (is_file(CONF_PATH . $file . CONF_EXT)) {
                        // 导入路由配置
                        $rules = include CONF_PATH . $file . CONF_EXT;
                        is_array($rules) && Route::import($rules);
                    }
                }
            }

            // 路由检测（根据路由定义返回不同的URL调度）
            $result = Route::check($request, $path, $depr, $config['url_domain_deploy']);
            $must   = !is_null(self::$routeMust) ? self::$routeMust : $config['url_route_must'];

            if ($must && false === $result) {
                // 路由无效
                throw new RouteNotFoundException();
            }
        }

        // 路由无效 解析模块/控制器/操作/参数... 支持控制器自动搜索
        if (false === $result) {
            $result = Route::parseUrl($path, $depr, $config['controller_auto_search']);
        }

        return $result;
    }

这里调用Route::check进行路由检测。函数如下：

public static function check($request, $url, $depr = '/', $checkDomain = false)
    {
        //检查解析缓存
        if (!App::$debug && Config::get('route_check_cache')) {
            $key = self::getCheckCacheKey($request);
            if (Cache::has($key)) {
                list($rule, $route, $pathinfo, $option, $matches) = Cache::get($key);
                return self::parseRule($rule, $route, $pathinfo, $option, $matches, true);
            }
        }

        // 分隔符替换 确保路由定义使用统一的分隔符
        $url = str_replace($depr, '|', $url);

        if (isset(self::$rules['alias'][$url]) || isset(self::$rules['alias'][strstr($url, '|', true)])) {
            // 检测路由别名
            $result = self::checkRouteAlias($request, $url, $depr);
            if (false !== $result) {
                return $result;
            }
        }
        $method = strtolower($request->method());
        // 获取当前请求类型的路由规则
        $rules = isset(self::$rules[$method]) ? self::$rules[$method] : [];
        // 检测域名部署
        if ($checkDomain) {
            self::checkDomain($request, $rules, $method);
        }
        // 检测URL绑定
        $return = self::checkUrlBind($url, $rules, $depr);
        if (false !== $return) {
            return $return;
        }
        if ('|' != $url) {
            $url = rtrim($url, '|');
        }
        $item = str_replace('|', '/', $url);
        if (isset($rules[$item])) {
            // 静态路由规则检测
            $rule = $rules[$item];
            if (true === $rule) {
                $rule = self::getRouteExpress($item);
            }
            if (!empty($rule['route']) && self::checkOption($rule['option'], $request)) {
                self::setOption($rule['option']);
                return self::parseRule($item, $rule['route'], $url, $rule['option']);
            }
        }

        // 路由规则检测
        if (!empty($rules)) {
            return self::checkRoute($request, $rules, $url, $depr);
        }
        return false;
    }

注意红色字体部分。对应开头的第一个步骤，也就是调用method函数进行变量覆盖。这里需要覆盖的属性有$this->filter,$this->method,$this->get。因为$request->method()的返回值为$this->method，所以该值也需要被控制。这里返回值赋值给了$method，然后取出self::$rules[$method]的值给$rules。这里需要注意：THINKPHP5有自动类加载机制，会自动加载vendor目录下的一些文件。但是完整版跟核心版的vendor目录结构是不一样的。

完整版的目录结构如下：

而核心版的目录结构如下：

可以看到完整版比核心版多出了几个文件夹。特别需要注意的就是think-captcha/src这个文件夹里有一个helper.php文件：

这里调用\think\Route::get函数进行路由注册的操作。而这步操作的影响就是改变了上文提到的self::$rules的值。有了这个路由，才能进行RCE，否则不成功。这也就是为什么只影响完整版，而不影响核心版的原因。此时的self::$rules的值为:

那么，当攻击者控制返回的$method的值为get的时候，$rules的值就是这条路由的规则。然后回到上文取到$rules之后，根据传入的URL取得$item的值，使得$rules[$item]的值为captcha路由数组，就可以进一步调用到self::parseRule函数。函数体略长，这里取关键点：

private static function parseRule($rule, $route, $pathinfo, $option = [], $matches = [], $merge = false)
    {
        // 解析路由规则
      ......
......
        if ($route instanceof \Closure) {
            // 执行闭包
            $result = ['type' => 'function', 'function' => $route];
        } elseif (0 === strpos($route, '/') || 0 === strpos($route, 'http')) {
            // 路由到重定向地址
            $result = ['type' => 'redirect', 'url' => $route, 'status' => isset($option['status']) ? $option['status'] : 301];
        } elseif (0 === strpos($route, '\\')) {
            // 路由到方法
            $method = strpos($route, '@') ? explode('@', $route) : $route;
            $result = ['type' => 'method', 'method' => $method];
        } elseif (0 === strpos($route, '@')) {
            // 路由到控制器
            $result = ['type' => 'controller', 'controller' => substr($route, 1)];
        } else {
            // 路由到模块/控制器/操作
            $result = self::parseModule($route);
        }
        return $result;
    }

此时传递进来的$route的值为\think\captcha\CaptchaController@index。因此进入的是标注红色的if分支中。在这个分支中，$result的’type’键对应的值为‘method’。然后将$result层层返回到run函数中，并赋值给了$dispatch。

     // 未设置调度信息则进行 URL 路由检测
            if (empty($dispatch)) {
                $dispatch = self::routeCheck($request, $config);
            }

            // 记录当前调度信息
            $request->dispatch($dispatch);

            // 记录路由和请求信息
            if (self::$debug) {
                Log::record('[ ROUTE ] ' . var_export($dispatch, true), 'info');
                Log::record('[ HEADER ] ' . var_export($request->header(), true), 'info');
                Log::record('[ PARAM ] ' . var_export($request->param(), true), 'info');
            }

            // 监听 app_begin
            Hook::listen('app_begin', $dispatch);

            // 请求缓存检查
            $request->cache(
                $config['request_cache'],
                $config['request_cache_expire'],
                $config['request_cache_except']
            );

            $data = self::exec($dispatch, $config);

然后将$dispatch带入到self::exec函数中：

 protected static function exec($dispatch, $config)
    {
        switch ($dispatch['type']) {
            case 'redirect': // 重定向跳转
                $data = Response::create($dispatch['url'], 'redirect')
                    ->code($dispatch['status']);
                break;
            case 'module': // 模块/控制器/操作
                $data = self::module(
                    $dispatch['module'],
                    $config,
                    isset($dispatch['convert']) ? $dispatch['convert'] : null
                );
                break;
            case 'controller': // 执行控制器操作
                $vars = array_merge(Request::instance()->param(), $dispatch['var']);
                $data = Loader::action(
                    $dispatch['controller'],
                    $vars,
                    $config['url_controller_layer'],
                    $config['controller_suffix']
                );
                break;
            case 'method': // 回调方法
                $vars = array_merge(Request::instance()->param(), $dispatch['var']);
                $data = self::invokeMethod($dispatch['method'], $vars);
                break;
            case 'function': // 闭包
                $data = self::invokeFunction($dispatch['function']);
                break;
            case 'response': // Response 实例
                $data = $dispatch['response'];
                break;
            default:
                throw new \InvalidArgumentException('dispatch type not support');
        }

        return $data;
    }

进入到红色标注的分支，该分支调用Request类的param方法。因此，满足了利用链的第三步，造成命令执行。

启明星辰ADLab安全研究员对ThinkPHP5.0-5.0.23每个版本都进行了分析，发现ThinkPHP5.0.2-5.0.23可以使用同一个POC，而ThinkPHP5.0-5.0.1需要更改一下POC，原因在于Route.php的rule函数的一个实现小差异。

ThinkPHP5.0-5.0.1版本的thinkphp/library/think/Route.php:235，将$type转换成了大写：