Zend对象属性的序列化保护：防止Phar反序列化中魔术属性的注入攻击

好的，我们开始。

Zend对象属性的序列化保护：防止Phar反序列化中魔术属性的注入攻击

大家好！今天我们来深入探讨一个PHP安全中非常关键的领域：Zend对象属性的序列化保护，以及如何防止Phar反序列化攻击中魔术属性的注入。这不仅仅是一个理论问题，而是直接关系到你的应用是否安全、数据是否会被篡改的关键。

1. PHP序列化与反序列化基础

首先，我们需要理解PHP序列化与反序列化的基本概念。

• 序列化 (Serialization): 将PHP变量（包括对象）转换成一个字符串，以便存储到文件、数据库，或者通过网络传输。serialize() 函数就是执行这个任务。
• 反序列化 (Unserialization): 将序列化后的字符串还原成PHP变量（包括对象）。unserialize() 函数负责反序列化。

举个简单的例子：

<?php

class User {
    public $username;
    private $password;
    protected $email;

    public function __construct($username, $password, $email) {
        $this->username = $username;
        $this->password = $password;
        $this->email = $email;
    }
}

$user = new User("Alice", "secret123", "[email protected]");
$serialized_user = serialize($user);

echo "Serialized User: " . $serialized_user . "n";

$unserialized_user = unserialize($serialized_user);

echo "Unserialized Username: " . $unserialized_user->username . "n";

?>

这段代码会输出序列化后的字符串，以及反序列化后的用户名。

2. Phar 归档文件与反序列化漏洞

Phar (PHP Archive) 是一种将多个PHP文件打包成一个单一归档文件的格式。它类似于Java的JAR文件。Phar文件可以直接被PHP执行，就像一个普通的PHP文件一样。

问题在于，Phar文件可以包含元数据（metadata）。这个元数据实际上就是序列化的PHP对象。当PHP尝试读取一个Phar文件时，如果开启了 phar.readonly = Off 且 phar.require_hash = Off (非常不推荐)，或者在某些特定情况下（例如使用了 Phar::offsetGet() 方法），Phar会尝试反序列化这个元数据。

如果攻击者能够控制Phar文件的元数据，他们就可以构造恶意的序列化对象，从而执行任意代码。这就是Phar反序列化漏洞。

3. 魔术方法 (Magic Methods) 的利用

魔术方法是在特定情况下自动调用的特殊方法。在反序列化过程中，最常被利用的魔术方法包括：

• __wakeup(): 在反序列化之后立即调用。
• __destruct(): 在对象被销毁之前调用。
• __toString(): 当对象被当作字符串使用时调用。
• __get(), __set(), __isset(), __unset(): 当访问不存在的属性时调用。
• __call(), __callStatic(): 当调用不存在的方法时调用。

攻击者会寻找包含这些魔术方法的类，并构造序列化的对象，使得反序列化时这些魔术方法被调用，从而执行恶意代码。

4. 属性注入攻击

Phar反序列化漏洞通常与属性注入攻击结合使用。攻击者通过构造恶意的序列化字符串，来修改对象的属性值，从而影响程序的行为。

例如，假设我们有一个类：

<?php

class Logger {
    private $logFile;

    public function __construct($logFile) {
        $this->logFile = $logFile;
    }

    public function log($message) {
        file_put_contents($this->logFile, $message . "n", FILE_APPEND);
    }

    public function __destruct() {
        if ($this->logFile) {
            $this->log("Object destroyed.");
        }
    }
}

?>

如果攻击者能够通过反序列化修改 $logFile 属性，他们就可以将日志写入任意文件，甚至覆盖敏感文件。

5. Zend引擎的属性访问控制

PHP的Zend引擎提供了三种属性访问控制修饰符：

• public: 可以在类的内部、类的外部以及子类中访问。
• protected: 可以在类的内部、以及子类中访问，不能在类的外部访问。
• private: 只能在类的内部访问，不能在类的外部或者子类中访问。

理论上，private 和 protected 属性应该提供一定的保护，防止外部直接修改。但是，反序列化过程绕过了这种访问控制。

6. 反序列化如何绕过访问控制

反序列化时，PHP会忽略属性的访问控制修饰符。这意味着，即使一个属性是 private 或 protected，攻击者仍然可以通过构造恶意的序列化字符串来修改它的值。

这是因为反序列化直接操作对象的内存结构，而不是通过类的setter方法。

7. 如何防御 Phar 反序列化攻击及属性注入

防御Phar反序列化攻击，并保护Zend对象属性，需要多方面的措施：

• 不要信任任何外部数据: 这是最重要的一点。永远不要反序列化来自不可信来源的数据。这意味着，不要直接使用 unserialize() 函数处理用户上传的文件、数据库查询结果，或者其他任何可能被篡改的数据。

• 禁用 phar.readonly: 强烈建议将 phar.readonly 设置为 On。这可以防止PHP自动反序列化Phar文件的元数据。

  phar.readonly = On

• 更新PHP版本: 保持你的PHP版本是最新的。PHP的开发者会不断修复安全漏洞，包括与序列化和反序列化相关的漏洞。

• 使用签名验证: 如果必须使用Phar文件，使用签名验证来确保Phar文件的完整性。可以使用 Phar::setSignatureAlgorithm() 和 Phar::verifySignature() 方法。

  <?php
  $phar = new Phar('myphar.phar');
  $phar->setSignatureAlgorithm(Phar::SHA1, 'mysecretkey');
  
  // ...
  
  if (Phar::isValidPharFilename('myphar.phar', false)) {
      $phar = new Phar('myphar.phar');
      if ($phar->verifySignature()) {
          echo "Phar file is valid.n";
      } else {
          echo "Phar file is invalid!n";
      }
  }
  ?>

• 输入验证和过滤: 对所有输入数据进行严格的验证和过滤。限制允许的字符集、数据类型和长度。

• 使用白名单: 尽可能使用白名单来限制允许的类名。不要允许反序列化任意类。

• 限制魔术方法的使用: 避免在不必要的情况下使用魔术方法。如果必须使用魔术方法，确保它们不会执行任何危险的操作。

• 使用安全的反序列化库: 考虑使用专门设计的安全反序列化库，例如 symfony/serializer，它可以提供更强的安全保障。

  <?php
  
  use SymfonyComponentSerializerSerializer;
  use SymfonyComponentSerializerEncoderJsonEncoder;
  use SymfonyComponentSerializerNormalizerObjectNormalizer;
  
  class MyClass {
      public $data;
  }
  
  $encoders = [new JsonEncoder()];
  $normalizers = [new ObjectNormalizer()];
  $serializer = new Serializer($normalizers, $encoders);
  
  $jsonString = '{"data":"sensitive information"}';
  
  try {
      $object = $serializer->deserialize($jsonString, MyClass::class, 'json');
      echo $object->data;
  } catch (Exception $e) {
      echo "Error deserializing: " . $e->getMessage();
  }
  
  ?>

• 代码审计: 定期进行代码审计，查找潜在的反序列化漏洞。

• 使用静态分析工具: 使用静态分析工具来自动检测代码中的潜在安全问题。

• 最小权限原则: 确保你的代码以最小权限运行。如果不需要写入文件的权限，就不要授予它。

• 监控和日志: 监控你的应用程序，以便及时发现和响应安全事件。记录所有可疑的活动。

• 对象属性加固：使用 __sleep() 和 __wakeup() 进行控制

  __sleep() 和 __wakeup() 方法可以提供更细粒度的控制，控制哪些属性被序列化和反序列化。

  • __sleep(): 在序列化之前调用。它应该返回一个包含需要序列化的属性名称的数组。
  • __wakeup(): 在反序列化之后调用。可以在这里执行一些初始化操作，或者验证反序列化后的对象状态。

  <?php
  
  class SecureUser {
      public $username;
      private $password;
      protected $email;
  
      public function __construct($username, $password, $email) {
          $this->username = $username;
          $this->password = $password;
          $this->email = $email;
      }
  
      public function __sleep() {
          // 只序列化 username 和 email，不序列化 password
          return array('username', 'email');
      }
  
      public function __wakeup() {
          // 在这里可以做一些初始化操作，例如重新建立数据库连接
          // 或者验证对象的状态
          $this->username = htmlspecialchars($this->username); // 简单过滤
      }
  }
  
  $user = new SecureUser("Alice", "secret123", "[email protected]");
  $serialized_user = serialize($user);
  
  echo "Serialized User: " . $serialized_user . "n";
  
  $unserialized_user = unserialize($serialized_user);
  
  echo "Unserialized Username: " . $unserialized_user->username . "n";
  //echo "Unserialized Password: " . $unserialized_user->password . "n"; // 会报错，因为 password 没有被序列化
  
  ?>

  在这个例子中，__sleep() 方法确保 password 属性不会被序列化，从而防止敏感信息泄露。__wakeup() 方法可以用来对反序列化后的数据进行验证和清理。

8. 代码示例：利用白名单限制反序列化的类

以下是一个使用白名单来限制反序列化的类的例子：

<?php

function safe_unserialize($serialized_data, array $allowed_classes) {
    spl_autoload_register(function ($class) use ($allowed_classes) {
        if (in_array($class, $allowed_classes)) {
            return true;
        }
        return false; // 不加载不在白名单中的类
    });

    try {
        $data = unserialize($serialized_data, ['allowed_classes' => $allowed_classes]);
    } catch (Exception $e) {
        // Log the error
        error_log("Unserialize failed: " . $e->getMessage());
        return null; // Or throw an exception
    } finally {
        spl_autoload_register(function ($class) {
            // Remove only the function added
            return false;
        });
    }
    return $data;
}

// 允许反序列化的类
$allowed_classes = ['User', 'Address'];

// 尝试反序列化数据
$data = safe_unserialize($serialized_user, $allowed_classes);

if ($data) {
    // 处理反序列化的数据
    echo "Data successfully unserialized.n";
} else {
    echo "Failed to unserialize data.n";
}

?>

9. 案例分析：一次真实的Phar反序列化攻击

假设有一个图片处理应用，允许用户上传图片，并使用Phar文件来存储处理图片的逻辑。这个应用使用了 Phar::offsetGet() 方法来读取Phar文件中的图片处理类。

攻击者可以构造一个恶意的Phar文件，其中包含一个包含 __destruct() 方法的类，该方法会执行任意代码。当应用尝试读取Phar文件时，__destruct() 方法会被调用，从而导致攻击者执行恶意代码。

为了防御这种攻击，应用应该：

• 禁用 phar.readonly。
• 对上传的Phar文件进行签名验证。
• 使用白名单来限制允许反序列化的类。
• 避免使用 Phar::offsetGet() 方法，而是使用更安全的方法来读取Phar文件。

10. 表格：防御Phar反序列化攻击的措施

防御措施	描述	优先级	实现难度
禁用 phar.readonly	设置 phar.readonly = On，防止自动反序列化。	高	易
输入验证和过滤	严格验证和过滤所有输入数据，限制字符集、类型和长度。	高	中
使用签名验证	对Phar文件进行签名验证，确保完整性。	中	中
使用白名单	限制允许反序列化的类。	高	中
限制魔术方法的使用	避免在不必要的情况下使用魔术方法。	中	易
使用安全的反序列化库	使用专门设计的安全反序列化库。	中	中
代码审计	定期进行代码审计，查找潜在的反序列化漏洞。	中	难
使用静态分析工具	使用静态分析工具来自动检测代码中的潜在安全问题。	低	易
最小权限原则	确保代码以最小权限运行。	高	易
监控和日志	监控应用程序，以便及时发现和响应安全事件。	中	中
使用 __sleep()/__wakeup()	通过 __sleep() 和 __wakeup() 方法控制序列化和反序列化的属性，增加安全性。	中	中

总结： 保护属性，防御攻击，代码安全至关重要

通过以上讨论，我们了解了Zend对象属性在序列化过程中的脆弱性，以及如何利用Phar反序列化漏洞进行攻击。要有效地防御这些攻击，我们需要采取多方面的措施，包括禁用 phar.readonly、使用签名验证、使用白名单、限制魔术方法的使用、进行代码审计，以及使用安全的反序列化库。记住，安全是一个持续的过程，需要不断地学习和改进。

代码安全，重在预防，谨记安全最佳实践

我们必须时刻牢记，不要信任任何外部数据，永远假设数据是恶意的。只有这样，我们才能构建更安全的PHP应用程序。

希望今天的分享对大家有所帮助。谢谢！