Python開發(fā)者們在使用標準庫和通用框架時，都以為自己的程序具有可靠的安全性。然而，在Python中，就像在任何其它編程語言中一樣，有一些特性可能會被開發(fā)者們誤解或誤用。通常而言，只有極少的微妙之處或細節(jié)會使開發(fā)者們疏忽大意，從而在代碼中引入嚴重的安全漏洞。

在這篇博文中，我們將分享在實際Python項目中遇到的10個安全陷阱。我們選擇了一些在技術(shù)圈中不太為人所知的陷阱。通過介紹每個問題及其造成的影響，我們希望提高人們對這些問題的感知，并提高大家的安全意識。如果你正在使用這些特性，請一定要排查你的Python代碼!

1.被優(yōu)化掉的斷言

Python支持以優(yōu)化的方式執(zhí)行代碼。這使代碼運行得更快，內(nèi)存用得更少。當程序被大規(guī)模使用，或者可用的資源很少時，這種方法尤其有效。一些預(yù)打包的Python程序提供了優(yōu)化的字節(jié)碼。

然而，當代碼被優(yōu)化時，所有的assert語句都會被忽略。開發(fā)者有時會使用它們來判斷代碼中的某些條件。例如，如果使用斷言來作身份驗證檢查，則可能導(dǎo)致安全繞過。

defsuperuser_action(request,user):

assertuser.is_super_user

#executeactionassuperuser

在這個例子中，第2行中的assert語句將被忽略，導(dǎo)致非超級用戶也可以運行到下一行代碼。不推薦使用assert語句進行安全相關(guān)的檢查，但我們確實在實際的項目中看到過它們。

2.MakeDirs權(quán)限

os.makdirs函數(shù)可以在操作系統(tǒng)中創(chuàng)建一個或多個文件夾。它的第二個參數(shù)mode用于指定創(chuàng)建的文件夾的默認權(quán)限。在下面代碼的第2行中，文件夾A/B/C是用rwx------(0o700)權(quán)限創(chuàng)建的。這意味著只有當前用戶(所有者)擁有這些文件夾的讀、寫和執(zhí)行權(quán)限。

definit_directories(request):

os.makedirs("A/B/C",mode=0o700)

returnHttpResponse("Done!")

在Python<3.6版本中，創(chuàng)建出的文件夾A、B和C的權(quán)限都是700。但是，在Python>3.6版本中，只有最后一個文件夾C的權(quán)限為700，其它文件夾A和B的權(quán)限為默認的755。

因此，在Python>3.6中，os.makdirs函數(shù)等價于Linux的這條命令：mkdir-m700-pA/B/C。有些開發(fā)者沒有意識到版本之間的差異，這已經(jīng)在Django中造成了一個權(quán)限越級漏洞(cve-2022-24583)，無獨有偶，這在WordPress中也造成了一個加固繞過問題。

3.絕對路徑拼接

os.path.join(path,*paths)函數(shù)用于將多個文件路徑連接成一個組合的路徑。第一個參數(shù)通常包含了基礎(chǔ)路徑，而之后的每個參數(shù)都被當做組件拼接到基礎(chǔ)路徑后。

然而，這個函數(shù)有一個少有人知的特性。如果拼接的某個路徑以/開頭，那么包括基礎(chǔ)路徑在內(nèi)的所有前綴路徑都將被刪除，該路徑將被視為絕對路徑。下面的示例揭示了開發(fā)者可能遇到的這個陷阱。

defread_file(request):

filename=request.POST@['filename']

file_path=os.path.join("var","lib",filename)

iffile_path.find(".")!=-1:

returnHttpResponse("Failed!")

withopen(file_path)asf:

returnHttpResponse(f.read(),content_type='text/plain')

在第3行中，我們使用os.path.join函數(shù)將用戶輸入的文件名構(gòu)造出目標路徑。在第4行中，檢查生成的路徑是否包含”.“，防止出現(xiàn)路徑遍歷漏洞。

但是，如果攻擊者傳入的文件名參數(shù)為”/a/b/c.txt“，那么第3行得到的變量file_path會是一個絕對路徑(/a/b/c.txt)。即os.path.join會忽略掉”var/lib“部分，攻擊者可以不使用“.”字符就讀取到任何文件。盡管os.path.join的文檔中描述了這種行為，但這還是導(dǎo)致了許多漏洞(CuckooSandboxEvasion，CVE-2020-35736)。

4.任意的臨時文件

tempfile.NamedTemporaryFile函數(shù)用于創(chuàng)建具有特定名稱的臨時文件。但是，prefix(前綴)和suffix(后綴)參數(shù)很容易受到路徑遍歷攻擊(Issue35278)。如果攻擊者控制了這些參數(shù)之一，他就可以在文件系統(tǒng)中的任意位置創(chuàng)建出一個臨時文件。下面的示例揭示了開發(fā)者可能遇到的一個陷阱。

deftouch_tmp_file(request):

id=request.GET@['id']

tmp_file=tempfile.NamedTemporaryFile(prefix=id)

returnHttpResponse(f"tmpfile:{tmp_file}created!",content_type='text/plain')

在第3行中，用戶輸入的id被當作臨時文件的前綴。如果攻擊者傳入的id參數(shù)是“/../var/www/test”，則會創(chuàng)建出這樣的臨時文件：/var/www/test_zdllj17。粗看起來，這可能是無害的，但它會為攻擊者創(chuàng)造出挖掘更復(fù)雜的漏洞的基礎(chǔ)。

5.擴展的ZipSlip

在Web應(yīng)用中，通常需要解壓上傳后的壓縮文件。在Python中，很多人都知道TarFile.extractall與TarFile.extract函數(shù)容易受到ZipSlip攻擊。攻擊者通過篡改壓縮包中的文件名，使其包含路徑遍歷(../)字符，從而發(fā)起攻擊。

這就是為什么壓縮文件應(yīng)該始終被視為不受信來源的原因。zipfile.extractall與zipfile.extract函數(shù)可以對zip內(nèi)容進行清洗，從而防止這類路徑遍歷漏洞。

但是，這并不意味著在ZipFile庫中不會出現(xiàn)路徑遍歷漏洞。下面是一段解壓縮文件的代碼。

defextract_html(request):

filename=request.FILES['filename']

zf=zipfile.ZipFile(filename.temporary_file_path(),"r")

forentryinzf.namelist():

ifentry.endswith(".html"):

file_content=zf.read(entry)

withopen(entry,"wb")asfp:

fp.write(file_content)

zf.close()

returnHttpResponse("HTMLfilesextracted!")

第3行代碼根據(jù)用戶上傳文件的臨時路徑，創(chuàng)建出一個ZipFile處理器。第4-8行代碼將所有以“.html”結(jié)尾的壓縮項提取出來。第4行中的zf.namelist函數(shù)會取到zip內(nèi)壓縮項的名稱。注意，只有zipfile.extract與zipfile.extractall函數(shù)會對壓縮項進行清洗，其它任何函數(shù)都不會。

在這種情況下，攻擊者可以創(chuàng)建一個文件名，例如“../../../var/www/html”，內(nèi)容隨意填。該惡意文件的內(nèi)容會在第6行被讀取，并在第7-8行寫入被攻擊者控制的路徑。因此，攻擊者可以在整個服務(wù)器上創(chuàng)建任意的HTML文件。

如上所述，壓縮包中的文件應(yīng)該被看作是不受信任的。如果你不使用zipfile.extractall或者zipfile.extract，你就必須對zip內(nèi)文件的名稱進行“消毒”，例如使用os.path.basename。否則，它可能導(dǎo)致嚴重的安全漏洞，就像在NLTKDownloader(CVE-2019-14751)中發(fā)現(xiàn)的那樣。

6.不完整的正則表達式匹配

正則表達式(regex)是大多數(shù)Web程序不可或缺的一部分。我們經(jīng)常能看到它被自定義的Web應(yīng)用防火墻(WAF，WebApplicationFirewalls)用來作輸入驗證，例如檢測惡意字符串。在Python中，re.match和re.search之間有著細微的區(qū)別，我們將在下面的代碼片段中演示。

defis_sql_injection(request):

pattern=re.compile(r".*(union)|(select).*")

name_to_test=request.GET@['name']

ifre.search(pattern,name_to_test):

returnTrue

returnFalse

在第2行中，我們定義了一個匹配union或者select的模式，以檢測可能的SQL注入。這是一個糟糕的寫法，因為你可以輕易地繞過這些黑名單，但我們已經(jīng)在線上的程序中見過它。在第4行中，函數(shù)re.match使用前面定義好的模式，檢查第3行中的用戶輸入內(nèi)容是否包含這些惡意的值。

然而，與re.search函數(shù)不同的是，re.match函數(shù)不匹配新行。例如，如果攻擊者提交了值aaaaaa\nunionselect，這個輸入就匹配不上正則表達式。因此，檢查可以被繞過，失去保護作用。

總而言之，我們不建議使用正則表達式黑名單進行任何安全檢查。

7.Unicode清洗器繞過

Unicode支持用多種形式來表示字符，并將這些字符映射到碼點。在Unicode標準中，不同的Unicode字符有四種歸一化方案。程序可以使用這些歸一化方法，以獨立于人類語言的標準方式來存儲數(shù)據(jù)，例如用戶名。

然而，攻擊者可以利用這些歸一化，這已經(jīng)導(dǎo)致了Python的urllib出現(xiàn)漏洞(CVE-2019-9636)。下面的代碼片段演示了一個基于NFKC歸一化的跨站點腳本漏洞(XSS,Cross-SiteScripting)。

importunicodedata

fromdjango.shortcutsimportrender

fromdjango.utils.htmlimportescape

defrender_input(request):

user_input=escape(request.GET@['p'])

normalized_user_input=unicodedata.normalize("NFKC",user_input)

context={'my_input':normalized_user_input}

returnrender(request,'test.html',context)

在第6行中，用戶輸入的內(nèi)容被Django的escape函數(shù)處理了，以防止XSS漏洞。在第7行中，經(jīng)過清洗的輸入被NFKC算法歸一化，以便在第8-9行中通過test.html模板正確地渲染。

templates/test.html：

{{my_input|safe}}

在模板test.html中，第4行的變量my_input被標記為安全的，因為開發(fā)人員預(yù)期有特殊字符，并且認為該變量已經(jīng)被escape函數(shù)清洗了。通過標記關(guān)鍵字safe,Django不會再次對變量進行清洗。

但是，由于第7行(view.py)的歸一化，字符“%EF%B9%A4”會被轉(zhuǎn)換為“<”，“%EF%B9%A5”被轉(zhuǎn)換為“>”。這導(dǎo)致攻擊者可以注入任意的HTML標記，進而觸發(fā)XSS漏洞。為了防止這個漏洞，就應(yīng)該在把用戶輸入做完歸一化之后，再進行清洗。

8.Unicode編碼碰撞

前文說過，Unicode字符會被映射成碼點。然而，有許多不同的人類語言，Unicode試圖將它們統(tǒng)一起來。這就意味著不同的字符很有可能擁有相同的“l(fā)ayout”。例如，小寫的土耳其語?(沒有點)的字符是英語中大寫的I。在拉丁字母中，字符i也是用大寫的I表示。在Unicode標準中，這兩個不同的字符都以大寫形式映射到同一個碼點。

這種行為是可以被利用的，實際上已經(jīng)在Django中導(dǎo)致了一個嚴重的漏洞(CVE-2019-19844)。下面的代碼是一個重置密碼的示例。

fromdjango.core.mailimportsend_mail

fromdjango.httpimportHttpResponse

fromvuln.modelsimportUser

defreset_pw(request):

email=request.GET@['email']

result=User.objects.filter(email__exact=email.upper()).first()

ifnotresult:

returnHttpResponse("Usernotfound!")

send_mail('ResetPassword','Yournewpw:123456.','from@example.com',[email],fail_silently=False)

returnHttpResponse("Passwordresetemailsend!")

第6行代碼獲取了用戶輸入的email，第7-9行代碼檢查這個email值，查找是否存在具有該email的用戶。如果用戶存在，則第10行代碼依據(jù)第6行中輸入的email地址，給用戶發(fā)送郵件。需要指出的是，第7-9行中對郵件地址的檢查是不區(qū)分大小寫的，使用了upper函數(shù)。

至于攻擊，我們假設(shè)數(shù)據(jù)庫中存在一個郵箱地址為foo@mix.com的用戶。那么，攻擊者可以簡單地傳入foo@m?x.com作為第6行中的email，其中i被替換為土耳其語?。第7行代碼將郵箱轉(zhuǎn)換成大寫，結(jié)果是FOO@MIX.COM。這意味著找到了一個用戶，因此會發(fā)送一封重置密碼的郵件。

然而，郵件被發(fā)送到第6行未轉(zhuǎn)換的郵件地址，也就是包含了土耳其語的?。換句話說，其他用戶的密碼被發(fā)送到了攻擊者控制的郵件地址。為了防止這個漏洞，可以將第10行替換成使用數(shù)據(jù)庫中的用戶郵箱。即使發(fā)生編碼沖突，攻擊者在這種情況下也得不到任何好處。

9.IP地址歸一化

在Python<3.8中，IP地址會被ipaddress庫歸一化，因此前綴的零會被刪除。這種行為乍一看可能是無害的，但它已經(jīng)在Django中導(dǎo)致了一個高嚴重性的漏洞(CVE-2021-33571)。攻擊者可以利用歸一化繞過校驗程序，發(fā)起服務(wù)端請求偽造攻擊(SSRF，Server-SideRequestForgery)。

下面的代碼展示了如何繞過這樣的校驗器。

importrequests

importipaddress

defsend_request(request):

ip=request.GET@['ip']

try:

ifipin["127.0.0.1","0.0.0.0"]:

returnHttpResponse("Notallowed!")

ip=str(ipaddress.IPv4Address(ip))

exceptipaddress.AddressValueError:

returnHttpResponse("Erroratvalidation!")

requests.get('https://'+ip)

returnHttpResponse("Requestsend!")

第5行代碼獲取用戶傳入的一個IP地址，第7行代碼使用一個黑名單來檢查該IP是否為本地地址，以防止可能的SSRF漏洞。這份黑名單并不完整，僅作為示例。

第9行代碼檢查該IP是否為IPv4地址，同時將IP歸一化。在完成驗證后，第12行代碼會對該IP發(fā)起實際的請求。

但是，攻擊者可以傳入127.0.001這樣的IP地址，在第7行的黑名單列表中找不到。然后，第9行代碼使用ipaddress.IPv4Address將IP歸一化為127.0.0.1。因此，攻擊者就能夠繞過SSRF校驗器，并向本地網(wǎng)絡(luò)地址發(fā)送請求。

10.URL查詢參數(shù)解析

在Python<3.7中，urllib.parse.parse_qsl函數(shù)允許使用“;”和“&”字符作為URL的查詢變量的分隔符。有趣的是“;”字符不能被其它語言識別為分隔符。

在下面的例子中，我們將展示為什么這種行為會導(dǎo)致漏洞。假設(shè)我們正在運行一個基礎(chǔ)設(shè)施，其中前端是一個PHP程序，后端則是一個Python程序。

攻擊者向PHP前端發(fā)送以下的GET請求:

GEThttps://victim.com/?a=1;b=2PHP前端只識別出一個查詢參數(shù)“a”，其內(nèi)容為“1;b=2”。PHP不把“;”字符作為查詢參數(shù)的分隔符。現(xiàn)在，前端會將攻擊者的請求直接轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部的Python程序:

GEThttps://internal.backend/?a=1;b=2

如果使用了urllib.parse.parse_qsl，Python程序會處理成兩個查詢參數(shù)，即“a=1”和“b=2”。這種查詢參數(shù)解析的差異可能會導(dǎo)致致命的安全漏洞，比如Django中的Web緩存投毒漏洞(CVE-2021-23336)。

總結(jié)

在這篇博文中，我們介紹了10個Python安全陷阱，我們認為開發(fā)者不太了解它們。每個細微的陷阱都很容易被忽視，并在過去導(dǎo)致了線上程序的安全漏洞。

正如前文所述，安全陷阱可能出現(xiàn)在各種操作中，從處理文件、目錄、壓縮文件、URL、IP到簡單的字符串。一種常見的情況是庫函數(shù)的使用，這些函數(shù)可能有意想不到的行為。這提醒我們一定要升級到最新版本，并仔細閱讀文檔。在SonarSource中，我們正在研究這些缺陷，以便將來不斷改進我們的代碼分析器。

以上內(nèi)容為大家介紹了Python中少為人知的十個安全陷阱!希望對大家有所幫助，如果想要了解更多Python相關(guān)知識，請關(guān)注多測師。http://www.jun-ho.cn/xwzx/