使用OpCode繞過Python沙箱的方法詳解

0x01 OpCode

opcode又稱為操作碼，是將python源代碼進行編譯之后的結果，python虛擬機無法直接執行human-readable的源代碼，因此python編譯器第一步先將源代碼進行編譯，以此得到opcode。例如在執行python程序時一般會先生成一個pyc文件，pyc文件就是編譯后的結果，其中含有opcode序列。

如何查看一個函數的OpCode?

def a():
 if 1 == 2:
  print("flag{****}")

print "Opcode of a():",a.__code__.co_code.encode('hex')

通過此方法我們可以得到a函數的OpCode

Opcode of a(): 6401006402006b020072140064030047486e000064000053

我們可以通過dis庫獲得相應的解析結果。

import dis

dis.dis('6401006402006b020072140064030047486e000064000053'.decode('hex'))

得到反編譯的結果

0 LOAD_CONST          1 (1)
      3 LOAD_CONST          2 (2)
      6 COMPARE_OP          2 (==)
      9 POP_JUMP_IF_FALSE    20
     12 LOAD_CONST          3 (3)
     15 LOAD_BUILD_CLASS
     16 YIELD_FROM    
     17 JUMP_FORWARD        0 (to 20)
>>   20 LOAD_CONST          0 (0)
     23 RETURN_VALUE

常見的字節碼指令

為了進一步研究OpCode，我們可以對dis的disassemble_string函數進行patch

在124行加入

print hex(op).ljust(6),

可以查看具體的字節碼。

0 LOAD_CONST           0x64       1 (1)
      3 LOAD_CONST           0x64       2 (2)
      6 COMPARE_OP           0x6b       2 (==)
      9 POP_JUMP_IF_FALSE    0x72      20
     12 LOAD_CONST           0x64       3 (3)
     15 LOAD_BUILD_CLASS     0x47 
     16 YIELD_FROM           0x48 
     17 JUMP_FORWARD         0x6e       0 (to 20)
>>   20 LOAD_CONST           0x64       0 (0)
     23 RETURN_VALUE         0x53

變量

IF

CMP_OP

cmp_op = ('<', '<=', '==', '!=', '>', '>=', 'in', 'not in', 'is','is not', 'exception match', 'BAD')

其余的指令參考OpCode源碼

0x02 利用OpCode改變程序運行邏輯

在Python中，我們可以對任意函數的__code__參數進行賦值，通過對其進行賦值，我們可以改變程序運行邏輯。

Example1

def a():
 if 1 == 2:
  print("flag{****}")

在沙箱環境中我們需要調用這個函數，但是此函數我們無法執行到print語句。因此我們需要通過某種方法得到flag

Solution 1

我們直接獲取a.__code__.co_consts，查看所有的常量。即可知道flag

(None, 1, 2, 'flag{****}')

Solution 2

更改程序運行邏輯

CodeType構造函數

def __init__(self, argcount, nlocals, stacksize, flags, code,
     consts, names, varnames, filename, name, 
     firstlineno, lnotab, freevars=None, cellvars=None):

上述函數其余參數均可通過__code.__.co_xxx獲得

因此我們

def a():
 if 1 == 2:
  print("flag{****}")

for name in dir(a.__code__):
 print name,getattr(a.__code__,name)

輸出

co_argcount 0
co_cellvars ()
co_code ddkrdGHndS
co_consts (None, 1, 2, 'flag{****}')
co_filename example1.py
co_firstlineno 1
co_flags 67
co_freevars ()
co_lnotab

co_name a
co_names ()
co_nlocals 0
co_stacksize 2
co_varnames ()

構造相應目標代碼

def a():
 if 1 != 2:
  print("flag{****}")

print "Opcode of a():",a.__code__.co_code.encode('hex')

得到code

6401006402006b030072140064030047486e000064000053

構造payload

def a():
 if 1 == 2:
  print("flag{****}")

newcode = type(a.__code__)
code = "6401006402006b030072140064030047486e000064000053".decode('hex')
code = newcode(0,0,2,67,code,(None, 1, 2, 'flag{****}'),(),(),"xxx","a",1,"")
a.__code__ = code

a()

即可輸出flag

Example 2

def target(flag):
 def printflag():
  if flag == "":
   print flag
 return printflag

flag = target("flag{*******}")

這一次因為是通過變量傳入參數，我們無法通過上一次讀co_consts獲得變量。但是我們這次依舊可以通過重寫code獲得flag。

構造替代函數

def target(flag):
 def printflag():
  if flag != "":
   print flag
 return printflag
a = target("xxx")
import types
code = a.__code__.co_code.encode('hex')
print code

EXP

newcode = type(flag.__code__)
code = "8800006401006b030072140088000047486e000064000053".decode('hex')
code = newcode(0,0,2,19,code,(None, ''),(),(),"example2.py","printflag",2,"",('flag',),())
flag.__code__ = code
flag()

➜  python example2exp.py
8800006401006b030072140088000047486e000064000053
➜  python example2.py  
flag{*******}

總結

以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，謝謝大家對億速云的支持。