文件上传漏洞学习笔记

书中星星 2019-10-30

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什么是文件上传漏洞？

文件上传漏洞是指由于程序员在对用户文件上传部分的控制不足或者处理缺陷，而导致的用户可以越过其本身权限向服务器上上传可执行的动态脚本文件。这里上传的文件可以是木马，病毒，恶意脚本或者WebShell等。这种攻击方式是最为直接和有效的，“文件上传”本身没有问题，有问题的是文件上传后，服务器怎么处理、解释文件。如果服务器的处理逻辑做的不够安全，则会导致严重的后果。

文件上传漏洞本身就是一个危害巨大的漏洞，WebShell更是将这种漏洞的利用无限扩大。大多数的上传漏洞被利用后攻击者都会留下WebShell以方便后续进入系统。攻击者在受影响系统放置或者插入WebShell后，可通过该WebShell更轻松，更隐蔽的在服务中为所欲为。

Webshell简介

WebShell就是以asp、php、jsp或者cgi等网页文件形式存在的一种命令执行环境，也可以将其称之为一种网页后门。攻击者在入侵了一个网站后，通常会将这些asp或php后门文件与网站服务器web目录下正常的网页文件混在一起，然后使用浏览器来访问这些后门，得到一个命令执行环境，以达到控制网站服务器的目的（可以上传下载或者修改文件，操作数据库，执行任意命令等）。

WebShell后门隐蔽较性高，可以轻松穿越防火墙，访问WebShell时不会留下系统日志，只会在网站的web日志中留下一些数据提交记录，没有经验的管理员不容易发现入侵痕迹。攻击者可以将WebShell隐藏在正常文件中并修改文件时间增强隐蔽性，也可以采用一些函数对WebShell进行编码或者拼接以规避检测。除此之外，通过一句话木马的小马来提交功能更强大的大马可以更容易通过应用本身的检测。<?php eval($_POST[a]); ?>就是一个最常见最原始的小马。

造成文件上传漏洞的原因以及原理

原因：
1 对于上传文件的后缀名（扩展名）没有做较为严格的限制

2 对于上传文件的MIMETYPE(用于描述文件的类型的一种表述方法) 没有做检查

3 权限上没有对于上传的文件目录设置不可执行权限，（尤其是对于shebang类型的文件）

4 对于web server对于上传文件或者指定目录的行为没有做限制

原理：
在 WEB 中进行文件上传的原理是通过将表单设为 multipart/form-data，同时加入文件域，而后通过 HTTP 协议将文件内容发送到服务器，服务器端读取这个分段 (multipart) 的数据信息，并将其中的文件内容提取出来并保存的。通常，在进行文件保存的时候，服务器端会读取文件的原始文件名，并从这个原始文件名中得出文件的扩展名，而后随机为文件起一个文件名 ( 为了防止重复 )，并且加上原始文件的扩展名来保存到服务器上。

图片.png

文件上传漏洞的攻击与防御方式

1.前端限制

function check(){

        var filename=document.getElementById("file");

        var str=filename.value.split(".");

        var ext=str[str.length-1];

        if(ext=='jpg'||ext=='png'||ext=='jpeg'||ext=='gif'){

            return true;

        }else{

            alert("这不是图片！")

            return false;

        }

        return false;

    }

在表单中使用onsumbit=check()调用js函数来检查上传文件的扩展名。这种限制实际上没有任何用处，任何攻击者都可以轻而易举的破解。只能用于对于用户完全信任的情况下，很难称之为一种安全措施只能称之是一种防止用户误操作上传的措施，

原理
当用户在客户端选择文件点击上传的时候，客户端还没有向服务器发送任何消息，就对本地文件进行检测来判断是否是可以上传的类型，这种方式称为前台脚本检测扩展名。

绕过方法
1.绕过前台脚本检测扩展名，就是将所要上传文件的扩展名更改为符合脚本检测规则的扩展名，通过BurpSuite工具，截取数据包，并将数据包中文件扩展名更改回原来的，达到绕过的目的。
例如:文件名本来为【evil.jpg】，上传时，用BurpSuite截包后，将数据包中的名字改为【evil.php】(或其它脚本类型)即可。

2.如果是JS脚本检测，在本地浏览器客户端禁用JS即可。可使用火狐浏览器的NoScript插件、IE中禁用掉JS等方式实现。

2.检查扩展名

就是在文件被上传到服务端的时候，对于文件名的扩展名进行检查，如果不合法，则拒绝这次上传
在检查扩展名是否合法的时候，有两种策略：
1.黑名单策略，文件扩展名在黑名单中的为不合法：

$postfix = end(explode('.','$_POST['filename']);

if($postfix=='php'||$postfix=='asp'||$postfix=='sh'){

  echo "invalid file type";

  return;

}

2.白名单策略，文件扩展名不在白名单中的均为不合法

$postfix = end(explode('.','$_POST['filename']);

if($postfix=='jpg'||$postfix=='png'||$postfix=='gif'){

  //save the file and do something next

} else {

  echo "invalid file type";

  return;

}

白名单策略是更加安全的，通过限制上传类型为只有我们接受的类型，可以较好的保证安全，因为黑名单我们可以使用各种方法来进行注入和突破

原理
当浏览器将文件提交到服务器端的时候，服务器端会根据设定的黑白名单对浏览器提交上来的文件扩展名进行检测，如果上传的文件扩展名不符合黑白名单的限制，则不予上传，否则上传成功。

绕过方法
在一些Web server中，存在解析漏洞
1.老版本的IIS6中的目录解析漏洞，如果网站目录中有一个 /.asp/目录，那么此目录下面的一切内容都会被当作asp脚本来解析
2.老板本的IIS6中的分号漏洞：IIS在解析文件名的时候可能将分号后面的内容丢弃，那么我们可以在上传的时候给后面加入分号内容来避免黑名单过滤，如 a.asp;jpg
3.旧版Windows Server中存在空格和dot漏洞类似于 a.php. 和 a.php[空格] 这样的文件名存储后会被windows去掉点和空格，从而使得加上这两个东西可以突破过滤，成功上传，并且被当作php代码来执行
4.nginx(0.5.x, 0.6.x, 0.7 <= 0.7.65, 0.8 <= 0.8.37)空字节漏洞 xxx.jpg%00.php 这样的文件名会被解析为php代码运行（fastcgi会把这个文件当php看，不受空字节影响，但是检查文件后缀的那个功能会把空字节后面的东西抛弃，所以识别为jpg）
5.apache1.x,2.x的解析漏洞，上传如a.php.rar a.php.gif 类型的文件名，可以避免对于php文件的过滤机制，但是由于apache在解析文件名的时候是从右向左读，如果遇到不能识别的扩展名则跳过，rar等扩展名是apache不能识别的，因此就会直接将类型识别为php，从而达到了注入php代码的目的

3.检查HTTP Header中的Content-Type

原理
HTTP协议规定了上传资源的时候在Header中加上一项文件的MIMETYPE，来识别文件类型，这个动作是由浏览器完成的，服务端可以检查此类型不过这仍然是不安全的,因为HTTP header可以被发出者或者中间人任意的修改，不过加上一层防护也是可以有一定效果的

绕过方法
使用各种各样的工具（如burpsuite）强行篡改Header就可以，将Content-Type: application/php改为其他web程序允许的类型
Content-Type: image/jpg
Content-Type: image/png
Content-Type: text/plain。

常用的MIMETYPE表

text/plain（纯文本）

text/html（HTML文档）

text/javascript（js代码）

application/xhtml+xml（XHTML文档）

image/gif（GIF图像）

image/jpeg（JPEG图像）

image/png（PNG图像）

video/mpeg（MPEG动画）

application/octet-stream（二进制数据）

application/pdf（PDF文档）

application/(编程语言) 该种语言的代码

application/msword（Microsoft Word文件）

message/rfc822（RFC 822形式）

multipart/alternative（HTML邮件的HTML形式和纯文本形式，相同内容使用不同形式表示）

application/x-www-form-urlencoded（POST方法提交的表单）

multipart/form-data（POST提交时伴随文件上传的表单）

4.分析文件头内容来检查文件类型

与方法2不同，还有一种检查类型的方式是使用对于文件内容的验证机制，这种方法利用的是每一个特定类型的文件都会有不太一样的开头或者标志位。

图片.png

在正常情况下，通过判断前10个字节，基本上就能判断出一个文件的真实类型。
可以通过比如php的exif_imagetype()函数，一个通过这种方法来过滤的示例代码如下：

 if (! exif_imagetype($_FILES['uploadedfile']['tmp_name'])) {
        echo "File is not an image";
        return;
    }

也可以自己编写函数来进行识别，图片文件通常有称作幻数的头字节，我们来看一下几种图片文件的幻数：
（注意！下面是二进制而不是文本格式的数据）
JPG
FF D8 FF E0 00 10 4A 46 49 46

GIF
47 49 46 38 39 61

(相当于文本的GIF89a)

PNG
89 50 4E 47
绕过方法
给上传脚本加上相应的幻数头字节就可以，php引擎会将 <?之前的内容当作html文本，不解释而跳过之，后面的代码仍然能够得到执行比如下面：
（一般不限制图片文件格式的时候使用GIF的头比较方便，因为全都是文本可打印字符。）

GIF89a
<?php
do_something();
?>

如果是其他类型的二进制文件，也有响应的头字节，如下表

图片.png

5.限制Web Server对于特定类型文件的行为

导致文件上传漏洞的根本原因在于服务把用户上传的本应是数据的内容当作了代码，一般来说，用户上传的内容都会被存储到特定的一个文件夹下，比如我们很多人习惯于放在 ./upload/ 下面要防止数据被当作代码执行，我们可以限制web server对于特定文件夹的行为。

大多数服务端软件都可以支持用户对于特定类型文件的行为的自定义，以Apache为例：

在默认情况下，对与 .php文件Apache会当作代码来执行，对于 html,css,js文件，则会直接由HTTP Response交给客户端程序对于一些资源文件，比如txt，doc，rar等等，则也会以文件下载的方式传送的客户端。我们希望用户上传的东西仅仅当作资源和数据而不能当作代码

因此可以使用服务器程序的接口来进行限制

以Apache为例,我们可以利用 .htaccess 文件机制来对web server行为进行限制
禁止脚本执行有多种方式可以实现，而且分别有不同的效果：
1.指定特定扩展名的文件的处理方式,原理是指定Response的Content-Type可以加上如下几行
AddType text/plain .pl .py .php
这种情况下，以上几种脚本文件会被当作纯文本来显示出来，你也可以换成其他的Content-Type

2.如果要完全禁止特定扩展名的文件被访问，用下面的几行

Options -ExecCGI
AddHandler cgi-script .php .pl .py .jsp .asp .htm .shtml .sh .cgi识别

在这种情况下，以上几种类型的文件被访问的时候，会返回403 Forbidden的错误

3.也可以强制web服务器对于特定文件类型的处理，与第一条不同的是，下面的方法直接强行让apache将文件识别为你指定的类型，而第一种是让浏览器

<FilesMatch "\.(php|pl|py|jsp|asp|htm|shtml|sh|cgi)$">
ForceType text/plain
</FilesMatch>

符合上面正则的全部被认为是纯文本，也可以继续往里面加入其他类型。

4.只允许访问特定类型的文件

<Files ^(*.jpeg|*.jpg|*.png|*.gif)>
order deny,allow
deny from all
</Files>

在一个上传图片的文件夹下面，就可以加上这段代码，使得该文件夹里面只有图片扩展名的文件才可以被访问，其他类型都是拒绝访问。

这又是一个白名单的处理方案，永远记得，白名单是最有保障的安全措施

绕过方法
可以通过 move_uploaded_file 函数把自己写的.htaccess 文件上传，覆盖掉服务器上的文件，来定义文件类型和执行权限如果做到了这一点，将获得相当大的权限。

6.文件系统00截断

原理
在上传的时候，当文件系统读到【0x00】时，会认为文件已经结束。利用00截断就是利用程序员在写程序时对文件的上传路径过滤不严格，产生0x00上传截断漏洞。

绕过方法
通过抓包截断将【evil.php.jpg】后面的一个【.】换成【0x00】。在上传的时候，当文件系统读到【0x00】时，会认为文件已经结束，从而将【evil.php.jpg】的内容写入到【evil.php】中，从而达到攻击的目的。

7.其它方式—绕过

原理
部分程序员的思维不严谨，并使用逻辑不完善的上传文件合法性检测手段，导致可以找到方式绕过其检测方式。

绕过方法

1. 后缀名大小写绕过
用于只将小写的脚本后缀名(如php)过滤掉的场合；
例如:将Burpsuite截获的数据包中的文件名【evil.php】改为【evil.Php】
 
2. 双写后缀名绕过
用于只将文件后缀名过滤掉的场合，例如"php"字符串过滤的；
例如:上传时将Burpsuite截获的数据包中文件名【evil.php】改为【evil.pphphp】，那么过滤了第一个"php"字符串"后，开头的'p'和结尾的'hp'就组合又形成了【php】。
 
3. 特殊后缀名绕过
用于检测文件合法性的脚本有问题的场合；
例如:将Burpsuite截获的数据包中【evil.php】名字改为【evil.php6】，或加个空格改为【evil.php 】等。

文件上传漏洞防御

首先，上传的文件能够被Web容器解释执行。所以文件上传后所在的目录要是Web容器所覆盖到的路径。
其次，用户能够从Web上访问这个文件。如果文件上传了，但用户无法通过Web访问，或者无法得到Web容器解释这个脚本，那么也不能称之为漏洞。
最后，用户上传的文件若被安全检查、格式化、图片压缩等功能改变了内容，则也可能导致攻击不成功。
防范文件上传漏洞常见的几种方法：

1.文件上传的目录设置为不可执行
只要web容器无法解析该目录下面的文件，即使攻击者上传了脚本文件，服务器本身也不会受到影响，因此这一点至关重要。

2.判断文件类型
在判断文件类型时，可以结合使用MIME Type、后缀检查等方式。在文件类型检查中，强烈推荐白名单方式，黑名单的方式已经无数次被证明是不可靠的。此外，对于图片的处理，可以使用压缩函数或者resize函数，在处理图片的同时破坏图片中可能包含的HTML代码。

3.使用随机数改写文件名和文件路径
文件上传如果要执行代码，则需要用户能够访问到这个文件。在某些环境中，用户能上传，但不能访问。如果应用了随机数改写了文件名和路径，将极大地增加攻击的成本。再来就是像shell.php.rar.rar和crossdomain.xml这种文件，都将因为重命名而无法攻击。

4.单独设置文件服务器的域名
由于浏览器同源策略的关系，一系列客户端攻击将失效，比如上传crossdomain.xml、上传包含Javascript的XSS利用等问题将得到解决。

系统开发阶段的防御
系统开发人员应有较强的安全意识，尤其是采用PHP语言开发系统。在系统开发阶段应充分考虑系统的安全性。对文件上传漏洞来说，最好能在客户端和服务器端对用户上传的文件名和文件路径等项目分别进行严格的检查。客户端的检查虽然对技术较好的攻击者来说可以借助工具绕过，但是这也可以阻挡一些基本的试探。服务器端的检查最好使用白名单过滤的方法，这样能防止大小写等方式的绕过，同时还需对%00截断符进行检测，对HTTP包头的content-type也和上传文件的大小也需要进行检查。
系统运行阶段的防御
系统上线后运维人员应有较强的安全意思，积极使用多个安全检测工具对系统进行安全扫描，及时发现潜在漏洞并修复。定时查看系统日志，web服务器日志以发现入侵痕迹。定时关注系统所使用到的第三方插件的更新情况，如有新版本发布建议及时更新，如果第三方插件被爆有安全漏洞更应立即进行修补。对于整个网站都是使用的开源代码或者使用网上的框架搭建的网站来说，尤其要注意漏洞的自查和软件版本及补丁的更新，上传功能非必选可以直接删除。除对系统自生的维护外，服务器应进行合理配置，非必选一般的目录都应去掉执行权限，上传目录可配置为只读。