PHP-fpm 远程代码执行漏洞(CVE-2019-11043)分析
作者：LoRexxar'@知道创宇404实验室
时间：2019年10月25日
原文链接：https://paper.seebug.org/1063/
国外安全研究员 Andrew Danau在解决一道 CTF 题目时发现，向目标服务器 URL 发送 %0a 符号时，服务返回异常，疑似存在漏洞。
2019年10月23日，github公开漏洞相关的详情以及exp。当nginx配置不当时，会导致php-fpm远程任意代码执行。
下面我们就来一点点看看漏洞的详细分析，文章中漏洞分析部分感谢团队小伙伴@Hcamael#知道创宇404实验室
漏洞复现
为了能更方便的复现漏洞，这里我们采用vulhub来构建漏洞环境。
https://github.com/vulhub/vulhub/tree/master/php/CVE-2019-11043
git pull并docker-compose up -d
访问http://{your_ip}:8080/
下载github上公开的exp(需要go环境)。
go get github.com/neex/phuip-fpizdam
然后编译
go install github.com/neex/phuip-fpizdam
使用exp攻击demo网站
phuip-fpizdam http://{your_ip}:8080/
攻击成功
漏洞分析
在分析漏洞原理之前，我们这里可以直接跟入看修复的commit
从commit中我们可以很清晰的看出来漏洞成因应该是path_info的地址可控导致的，再结合漏洞发现者公开的漏洞信息中提到
The regexp in `fastcgi_split_path_info` directive can be broken using the newline character (in encoded form, %0a). Broken regexp leads to empty PATH_INFO, which triggers the bug.
也就是说，当path_info被%0a截断时，path_info将被置为空，回到代码中我就不难发现问题所在了。
其中env_path_info就是变量path_info的地址，path_info为0则plien为0.
slen变量来自于请求后url的长度
int ptlen = strlen(pt);
int slen = len - ptlen;其中
int len = script_path_translated_len; len为url路径长度 当请求url为http://127.0.0.1/index.php/123%0atest.php script_path_translated来自于nginx的配置，为/var/www/html/index.php/123\ntest.php ptlen则为url路径第一个斜杠之前的内容长度 当请求url为http://127.0.0.1/index.php/123%0atest.php pt为/var/www/html/index.php
这两个变量的差就是后面的路径长度，由于路径可控，则path_info可控。
由于path_info可控，在1222行我们就可以将指定地址的值置零，根据漏洞发现者的描述，通过将指定的地址的值置零，可以控制使_fcgi_data_seg结构体的char* pos置零。
其中script_name同样来自于请求的配置
而为什么我们使_fcgi_data_seg结构体的char* pos置零，就会影响到FCGI_PUTENV的结果呢？
这里我们深入去看FCGI_PUTENV的定义.
char* fcgi_quick_putenv(fcgi_request *req, char* var, int var_len, unsigned int hash_value, char* val);
跟入函数fcgi_quick_putenv
https://github.com/php/php-src/blob/5d6e923d46a89fe9cd8fb6c3a6da675aa67197b4/main/fastcgi.c#L1703
函数直接操作request的env，而这个参数在前面被预定义。
https://github.com/php/php-src/blob/5d6e923d46a89fe9cd8fb6c3a6da675aa67197b4/main/fastcgi.c#L908
继续跟进初始化函数fcgi_hash_init.
https://github.com/php/php-src/blob/5d6e923d46a89fe9cd8fb6c3a6da675aa67197b4/main/fastcgi.c#L254
也就是说request->env就是前面提到的fcgi_data_seg结构体，而这里的request->env是nginx在和fastcgi通信时储存的全局变量。
部分全局变量会在nginx的配置中定义
其中变量会在堆上相应的位置储存
回到利用过程中，这里我们通过控制path_info指向request->env来使request->env->pos置零。
继续回到赋值函数fcgi_hash_set函数
紧接着进入fcgi_hash_strndup
这里h->data-》pos的最低位被置为0，且str可控，就相当于我们可以在前面写入数据。
而问题就在于，我们怎么能向我们想要的位置写数据呢？又怎么向我们指定的配置写文件呢？
这里我们拿exp发送的利用数据包做例子
GET /index.php/PHP_VALUE%0Asession.auto_start=1;;;?QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ HTTP/1.1 Host: ubuntu.local:8080 User-Agent: Mozilla/5.0 D-Gisos: 8=====================================D Ebut: mamku tvoyu
在数据包中，header中的最后两部分就是为了完成这部分功能，其中D-Gisos负责位移，向指定的位置写入数据。
而Ebut会转化为HTTP_EBUT这个fastcgi_param中的其中一个全局变量，然后我们需要了解一下fastcgi中全局变量的获取数据的方法。
https://github.com/php/php-src/blob/5d6e923d46a89fe9cd8fb6c3a6da675aa67197b4/main/fastcgi.c#L328
可以看到当fastcgi想要获取全局变量时，会读取指定位置的长度字符做对比，然后读取一个字符串作为value.
也就是说，只要位置合理，var值相同，且长度相同，fastcgi就会读取相对应的数据。
而HTTP_EBUT和PHP_VALUE恰好长度相同，我们可以从堆上数据的变化来印证这一点。
在覆盖之前，该地址对应数据为
然后执行fcgi_quick_putenv
该地址对应数据变为
我们成功写入了PHP_VALUE并控制其内容，这也就意味着我们可以控制PHP的任意全局变量。
当我们可以控制PHP的任意全局变量就有很多种攻击方式，这里直接以EXP中使用到的攻击方式来举例子。
exp作者通过开启自动包含，并设置包含目录为/tmp，之后设置log地址为/tmp/a并将payload写入log文件，通过auto_prepend_file自动包含/tmp/a文件构造后门文件。
漏洞修复
在经过对漏洞的深入研究后，我们推荐两种方案修复这个漏洞。
- 临时修复：
修改nginx相应的配置，并在php相关的配置中加入
try_files $uri =404
在这种情况下，会有nginx去检查文件是否存在，当文件不存在时，请求都不会被传递到php-fpm。
正式修复：
- 将PHP 7.1.X更新至7.1.33https://github.com/php/php-src/releases/tag/php-7.1.33
- 将PHP 7.2.X更新至7.2.24https://github.com/php/php-src/releases/tag/php-7.2.24
- 将PHP 7.3.X更新至7.3.11https://github.com/php/php-src/releases/tag/php-7.3.11
漏洞影响
结合EXP github中提到的利用条件，我们可以尽可能的总结利用条件以及漏洞影响范围。
1、Nginx + php_fpm，且配置location ~ [^/]\.php(/|$)会将请求转发到php-fpm。
2、Nginx配置fastcgi_split_path_info并且以^开始以$，只有在这种条件下才可以通过换行符来打断正则表达式判断。 ps: 则允许index.php/321 -> index.php
fastcgi_split_path_info ^(.+?\.php)(/.*)$;
3、fastcgi_param中path_info会被定义通过fastcgi_param PATH_INFO $fastcgi_path_info;，当然这个变量会在fastcgi_params默认定义。
4、在nginx层面没有定义对文件的检查比如try_files $uri =404，如果nginx层面做了文件检查，则请求不会被转发给php-fmp。
这个漏洞在实际研究过程中对真实世界危害有限，其主要原因都在于大部分的nginx配置中都携带了对文件的检查，且默认的nginx配置不包含这个问题。
但也正是由于这个原因，在许多网上的范例代码或者部分没有考虑到这个问题的环境，例如Nginx官方文档中的范例配置、NextCloud默认环境，都出现了这个问题，该漏洞也正真实的威胁着许多服务器的安全。
在这种情况下，这个漏洞也切切实实的陷入了黑暗森林法则，一旦有某个带有问题的配置被传播，其导致的可能就是大批量的服务受到牵连，确保及时的更新永远是对保护最好的手段:>
参考链接
- 漏洞issue
- 漏洞发现者提供的环境
- 漏洞exp
- 漏洞成因代码段
- 漏洞修复commit
- vulhub
- [https://www.nginx.com/resourc...](https://www.nginx.com/resourc...
- Seebug漏洞收录
如需转载请注明来源