各位观众老爷，大家好！我是你们的老朋友，今天咱们来聊聊PHP序列化这玩意儿，保证让你们听得津津有味，顺便还能提高一下警惕，免得哪天被黑客叔叔请去喝茶。
咱们今天的主题是：PHP 序列化 (serialize/unserialize) 深度：魔术方法与安全风险
准备好了吗？那咱们这就开始了！
第一幕：什么是序列化？为什么要序列化？
想象一下，你有一堆玩具，想把它们打包寄给远方的朋友。直接一股脑儿塞进箱子里？肯定不行，路上颠簸，说不定就碎了。所以你需要先把玩具拆开，整理好，用泡沫纸包好，再放进箱子里。
序列化就是这个“整理打包”的过程。
定义： 序列化是将PHP中的数据结构（比如数组、对象）转换成字符串的过程，这个字符串可以存储在文件里，数据库里，或者通过网络传输。
为什么要序列化？
- 存储数据： 将复杂的数据结构保存到文件或数据库中。
- 传输数据： 通过网络将数据发送给另一个程序或服务器。
- 会话管理： PHP的
session默认就是用序列化来存储会话数据的。 - 缓存数据： 将计算结果序列化后缓存起来，下次直接读取，避免重复计算。
PHP中的序列化和反序列化函数：
serialize()：将PHP变量序列化成字符串。unserialize()：将序列化的字符串反序列化成PHP变量。
举个栗子：
<?php
class Person {
public $name = "张三";
private $age = 30;
protected $gender = "男";
public function sayHello() {
echo "你好，我是" . $this->name . "，今年" . $this->age . "岁。n";
}
}
$person = new Person();
// 序列化对象
$serialized_person = serialize($person);
echo "序列化后的字符串：n" . $serialized_person . "nn";
// 反序列化字符串
$unserialized_person = unserialize($serialized_person);
echo "反序列化后的对象：n";
$unserialized_person->sayHello();
?>这段代码定义了一个 Person 类，包含姓名、年龄和性别。然后，我们创建了一个 Person 对象，并使用 serialize() 函数将其序列化成字符串。最后，使用 unserialize() 函数将字符串反序列化成对象，并调用对象的方法。
运行结果大概是这样：
序列化后的字符串：
O:6:"Person":3:{s:4:"name";s:6:"张三";s:10:"Personage";i:30;s:13:"*gender";s:3:"男";}
反序列化后的对象：
你好，我是张三，今年岁。注意，private 和 protected 类型的成员变量在序列化后的字符串中会带有一些特殊字符，这是PHP的机制。
第二幕：序列化字符串的结构
咱们来仔细看看序列化后的字符串到底长啥样。还是以上面的 Person 类为例。
O:6:"Person":3:{s:4:"name";s:6:"张三";s:10:"Personage";i:30;s:13:"*gender";s:3:"男";}
这个字符串看起来有点像外星文，但其实很有规律。
O：表示对象 (Object)。6：表示类名 "Person" 的长度。"Person"：类名。3：表示对象有3个成员变量。{...}：包含成员变量的详细信息。s：表示字符串 (String)。4：表示成员变量名 "name" 的长度。"name"：成员变量名。s:6:"张三"：成员变量的值，类型是字符串，长度是6，内容是"张三"。i：表示整数 (Integer)。i:30：成员变量的值，类型是整数，值是30。*：表示protected类型的成员变量。(NULL byte)：在private类型的成员变量名前后会添加 NULL byte，使它更难被直接访问。
常见的数据类型对应的标识符：
| 数据类型 | 标识符 | 示例 |
|---|---|---|
| 字符串 | s |
s:5:"hello"; |
| 整数 | i |
i:123; |
| 浮点数 | d |
d:3.14; |
| 布尔值 | b |
b:1; (true) 或 b:0; (false) |
| 数组 | a |
a:2:{i:0;s:5:"apple";i:1;s:6:"banana";} |
| 对象 | O |
O:4:"Test":1:{s:1:"a";i:1;} |
| NULL | N |
N; |
了解了序列化字符串的结构，咱们才能更好地理解反序列化的过程，以及潜在的安全风险。
第三幕：魔术方法登场！
PHP 有一些特殊的“魔术方法”，以双下划线开头，在特定情况下会自动被调用。这些魔术方法在序列化和反序列化过程中扮演着重要的角色。
与序列化/反序列化相关的魔术方法：
__sleep()：在对象被序列化之前调用，可以用来清理对象中的数据，或者指定哪些成员变量需要被序列化。__wakeup()：在对象被反序列化之后调用，可以用来重新建立数据库连接，或者初始化对象的状态。
__sleep() 方法：
__sleep() 方法必须返回一个数组，包含需要被序列化的成员变量的名称。如果没有定义 __sleep() 方法，则对象的所有成员变量都会被序列化。
例子：
<?php
class User {
public $username = "test_user";
private $password = "secret_password";
public $session_id;
public function __construct() {
$this->session_id = session_id(); // 假设已经开启了 session
}
public function __sleep() {
// 不序列化 password 和 session_id
return array('username');
}
}
$user = new User();
$serialized_user = serialize($user);
echo $serialized_user . "n"; // O:4:"User":1:{s:8:"username";s:9:"test_user";}
?>在这个例子中，__sleep() 方法只返回了 username，所以只有 username 成员变量被序列化了。password 和 session_id 被忽略了。
__wakeup() 方法：
__wakeup() 方法在对象被反序列化之后调用，可以用来重新初始化对象的状态。
例子：
<?php
class DatabaseConnection {
private $connection;
private $host = "localhost";
private $username = "root";
private $password = "password";
private $database = "test";
public function __construct() {
$this->connect();
}
private function connect() {
$this->connection = mysqli_connect($this->host, $this->username, $this->password, $this->database);
if (!$this->connection) {
die("数据库连接失败: " . mysqli_connect_error());
}
}
public function query($sql) {
return mysqli_query($this->connection, $sql);
}
public function __sleep() {
// 不序列化数据库连接
return array('host', 'username', 'password', 'database');
}
public function __wakeup() {
// 反序列化后重新建立数据库连接
$this->connect();
}
public function __destruct() {
if ($this->connection) {
mysqli_close($this->connection);
}
}
}
$db = new DatabaseConnection();
$serialized_db = serialize($db);
$unserialized_db = unserialize($serialized_db);
// 使用反序列化后的对象进行数据库查询
$result = $unserialized_db->query("SELECT * FROM users");
if ($result) {
while ($row = mysqli_fetch_assoc($result)) {
echo $row['username'] . "n";
}
} else {
echo "查询失败: " . mysqli_error($unserialized_db->connection);
}
?>在这个例子中，__sleep() 方法不序列化数据库连接 $connection，而是序列化连接数据库所需的信息。__wakeup() 方法在对象被反序列化之后，重新建立数据库连接。
魔术方法的重要性：
魔术方法使得对象在序列化和反序列化过程中可以执行一些自定义的操作，这为我们提供了很大的灵活性。但是，也为恶意代码的执行打开了方便之门。
第四幕：反序列化漏洞：潘多拉的魔盒
好了，重头戏来了！如果我们可以控制反序列化的字符串，就可以利用魔术方法执行任意代码，这就是反序列化漏洞。
反序列化漏洞的原理：
如果攻击者能够控制 unserialize() 函数的参数，他们就可以构造恶意的序列化字符串，当这个字符串被反序列化时，就会触发对象中的魔术方法，执行攻击者预先设定的代码。
漏洞利用场景：
- 文件包含漏洞： 通过反序列化，可以包含任意文件，执行其中的PHP代码。
- 命令执行漏洞： 通过反序列化，可以执行任意系统命令。
- SQL 注入漏洞： 通过反序列化，可以构造恶意的SQL语句，注入到数据库中。
一个简单的反序列化漏洞示例：
<?php
class Evil {
private $cmd;
public function __construct($cmd) {
$this->cmd = $cmd;
}
public function __destruct() {
// 执行系统命令
system($this->cmd);
}
}
// 接收用户输入的序列化字符串
$serialized_data = $_GET['data'];
// 反序列化
unserialize($serialized_data);
?>在这个例子中，Evil 类的 __destruct() 方法会执行系统命令。如果攻击者可以控制 $_GET['data'] 的值，就可以构造一个包含恶意命令的序列化字符串，例如：
O:4:"Evil":1:{s:3:"cmd";s:6:"ls -al";}当这个字符串被 unserialize() 函数反序列化时，Evil 类的对象会被创建，并在脚本执行结束时，调用 __destruct() 方法，执行 ls -al 命令。
更复杂的利用方式：POP Chain
POP Chain (Property-Oriented Programming Chain) 是一种更高级的漏洞利用技术。它通过寻找一系列可利用的类和方法，将它们串联起来，最终达到执行任意代码的目的。
POP Chain 的基本思路：
- 找到一个入口点，通常是一个可以被外部控制的
unserialize()函数。 - 找到一个或多个类，其中包含可以被利用的魔术方法（比如
__wakeup()，__destruct()，__toString()等）。 - 通过精心构造序列化字符串，控制对象的属性，触发魔术方法，并调用其他的类和方法，最终执行任意代码。
防御反序列化漏洞：
- 不要信任任何用户输入的数据！ 这是最重要的一点。永远不要直接将用户输入的数据传递给
unserialize()函数。 - 使用白名单验证： 如果必须使用
unserialize()函数，只允许反序列化特定的类。 - 使用签名验证： 对序列化的数据进行签名，防止数据被篡改。
- 禁用危险函数： 禁用
system()，exec()，shell_exec()等危险函数。 - 升级PHP版本： 新版本的PHP通常会修复一些已知的反序列化漏洞。
- 使用安全框架： 使用安全的PHP框架，例如 Laravel，Symfony 等，这些框架通常会提供一些安全措施来防止反序列化漏洞。
- 使用
igbinary或msgpack扩展： 这些扩展使用二进制格式进行序列化和反序列化，比PHP自带的serialize()和unserialize()函数更安全，也更高效。
一些防御技巧的代码示例：
1. 白名单验证：
<?php
$allowed_classes = ['User', 'Product'];
spl_autoload_register(function ($class_name) use ($allowed_classes) {
if (in_array($class_name, $allowed_classes)) {
include $class_name . '.php'; // 假设类定义在同名文件中
}
});
$serialized_data = $_GET['data'];
// 自定义反序列化函数
function safe_unserialize($serialized_data, $allowed_classes) {
$result = null;
try {
$result = unserialize($serialized_data, ['allowed_classes' => $allowed_classes]);
} catch (Exception $e) {
// 处理反序列化错误
error_log("反序列化失败: " . $e->getMessage());
}
return $result;
}
$unserialized_data = safe_unserialize($serialized_data, $allowed_classes);
if ($unserialized_data instanceof User) {
// 处理 User 对象
echo "User object: " . $unserialized_data->username . "n";
} elseif ($unserialized_data instanceof Product) {
// 处理 Product 对象
echo "Product object: " . $unserialized_data->name . "n";
} else {
echo "不支持的对象类型。n";
}
?>2. 签名验证：
<?php
$secret_key = "your_secret_key";
function serialize_with_signature($data, $secret_key) {
$serialized_data = serialize($data);
$signature = hash_hmac('sha256', $serialized_data, $secret_key);
return $serialized_data . '|' . $signature;
}
function unserialize_with_signature($signed_data, $secret_key) {
$parts = explode('|', $signed_data);
if (count($parts) !== 2) {
return null; // 无效的签名数据
}
$serialized_data = $parts[0];
$signature = $parts[1];
$expected_signature = hash_hmac('sha256', $serialized_data, $secret_key);
if (hash_equals($expected_signature, $signature)) {
return unserialize($serialized_data);
} else {
return null; // 签名验证失败
}
}
// 示例用法：
$data = ['username' => 'test_user', 'role' => 'admin'];
$signed_data = serialize_with_signature($data, $secret_key);
// 存储 $signed_data 到文件或数据库
// 从文件或数据库读取 $signed_data
$unserialized_data = unserialize_with_signature($signed_data, $secret_key);
if ($unserialized_data) {
// 数据验证成功
echo "Username: " . $unserialized_data['username'] . "n";
echo "Role: " . $unserialized_data['role'] . "n";
} else {
echo "数据验证失败。n";
}
?>第五幕：总结与思考
今天咱们深入探讨了 PHP 序列化和反序列化，从基本概念到安全风险，再到防御措施，希望能给大家带来一些启发。
重点回顾：
- 序列化是将PHP数据结构转换为字符串的过程，反序列化则是将字符串还原为PHP数据结构的过程。
- 魔术方法
__sleep()和__wakeup()在序列化和反序列化过程中扮演着重要的角色。 - 反序列化漏洞是一种非常危险的漏洞，攻击者可以利用它执行任意代码。
- 防御反序列化漏洞的关键是不要信任任何用户输入的数据，并采取适当的安全措施。
一些思考题：
- 除了
__sleep()和__wakeup()之外，还有哪些魔术方法可能被用于反序列化漏洞的利用？ - 如何利用POP Chain 构造更复杂的攻击 payload？
- 在实际项目中，应该如何选择合适的序列化格式和方法？
希望大家在以后的开发过程中，时刻保持警惕，注意代码安全，避免踩坑。记住，安全无小事！
好了，今天的讲座就到这里，谢谢大家！咱们下期再见！