今年的TCTF中，出现了攻击FPM绕过沙盒的场景。决定探究下FPM生命周期和disable_function源码实现，phpinfo不能准确显示。还很多地方还不熟悉，后面再慢慢补充，膜拜RR和P总，ORZ。
调试环境
安装调试工具gdb
apt install gdb
下载php源码：
wget https://www.php.net/distributions/php-7.1.0.tar.gz
然后对./configure 的配置如下
./configure --prefix=/root/php7.1.0 --enable-phpdbg-debug --enable-debug --enable-fpm CFLAGS="-g3 -gdwarf-4"
查看Makefile文件如下:
CC = gcc
CFLAGS = $(CFLAGS_CLEAN) -prefer-non-pic -static
CFLAGS_CLEAN = -I/usr/include -g3 -gdwarf-4 -fvisibility=hidden -O0 -Wall -DZEND_SIGNALS $(PROF_FLAGS)
CPP = gcc -E
CPPFLAGS =
CXX =
CXXFLAGS = -g -O0 -prefer-non-pic -static $(PROF_FLAGS)
CXXFLAGS_CLEAN = -g -O0
DEBUG_CFLAGS = -Wall
这里只安装必要的debug模块+fpm模块，其他模块视需求安装。
CFLAGS="-g3 -gdwarf-4"是对编译参数进行额外配置，关闭所有的编译优化机制，产生 gdb所必要的符号信息（符号表），并设置dwarf调试信息格式。PHP内核中定义了很多宏，gdb调试中可以通过macro expand xxxx命令比较方便的展开宏。
编译安装php
件如下:
make && make install
bin目录下包含常用的php命令行解释器
sbin目录下包含fpm，还需要运行的配置文件。
- 指定fpm的配置文件，从编译后的目录复制php-fpm.conf.default并重命名为php-fpm.conf
- 指定php的配置文件，从源码目录中复制php.ini-development并重命名为php.ini
自行配置php.ini,这里主要配置php-fpm.conf
php-fpm为多进程模型，一个master进程，多个worker进程。
master进程负责管理调度，worker进程负责处理客户端(nginx)的请求。
master进程对work进程管理一共有三种模式：
- ondemand，按需模式，当有请求时才会启动worker
- static，静态模式，启动采用固定大小数量的worker
- dynamic，动态模式，初始化一些worker，运行过程中动态调整worker数量
让fpm的工作模式为static，并且work进程只有一个，方便进行调试，设置配置文件如下：
pm = static
; The number of child processes to be created when pm is set to 'static' and the
; maximum number of child processes when pm is set to 'dynamic' or 'ondemand'.
; This value sets the limit on the number of simultaneous requests that will be
; served. Equivalent to the ApacheMaxClients directive with mpm_prefork.
; Equivalent to the PHP_FCGI_CHILDREN environment variable in the original PHP
; CGI. The below defaults are based on a server without much resources. Don't
; forget to tweak pm.* to fit your needs.
; Note: Used when pm is set to 'static', 'dynamic' or 'ondemand'
; Note: This value is mandatory.
pm.max_children = 1
; The number of child processes created on startup.
; Note: Used only when pm is set to 'dynamic'
; Default Value: min_spare_servers + (max_spare_servers - min_spare_servers) / 2
pm.start_servers = 1
; The desired minimum number of idle server processes.
; Note: Used only when pm is set to 'dynamic'
; Note: Mandatory when pm is set to 'dynamic'
pm.min_spare_servers = 1
; The desired maximum number of idle server processes.
; Note: Used only when pm is set to 'dynamic'
; Note: Mandatory when pm is set to 'dynamic'
pm.max_spare_servers = 1
运行fpm
./php-fpm -c php.ini -y php-fpm.conf
ps可以发现work进程如期只启动一个：
fastcgi和FPM
浏览器请求Web Server上的html静态资源时，相互是通过Http协议进行通信，Web Server直接返回结果。
当请求的资源为php等动态脚本资源时，Web Server根据配置会将请求文件交给后面的php解释器进行处理，然后返回处理结果给客户端。
Web Server和PHP解释器之间通过CGI/FastCGI协议进行通信，流程如图所示：
几者之间的关系：
- Cgi，通信协议，是Web Server 与 后端解释器之间数据交换的方式，但性能较差
- FastCgi，通信协议，FastCGI是早期通用网关接口（CGI）的增强版本，一种语言无关的协议，性能的更强
- PHP-CGI，PHP的CGI程序，接受来自web server的cgi/FastCgi通信数据，并使用php解释并返回结果,但性能较差
- PHP-FPM，PHP-CGI的管理调度程序，包含PHP的CGI程序，能对php进行解释，接受来自web server的cgi/FastCgi通信数据，性能更强
SAPL--Cli和FPM
PHP文件需要解释器才能执行，需要运行在不同的环境下，比如命令行，Web等，因此使用不同的SAPI对解释器进行封装，为内部的PHP提供一套固定统一的接口, 使得PHP自身实现能够不受外部环境影响，保持一定的独立性，完成对各类环境的适配。
常用的就是命令行的CLI-SAPI，Web的FPM-SAPI，SAPI目录结构如下：
在不同的SAPI中，有着不同但相似的生命周期，对比分析一下CLI-SAPI，FPM-SAPI
Cli生命周期
cli的整个生命周期可以大致分为五个步骤
在cli模式下，每次脚本执行都会完整经历5个步骤。
FPM生命周期
FPM的整个生命周期相对于cli更细化也有一定的变化
在FPM中模块初始化阶段仅在启动时运行一次，其他步骤会多次执行，循环处理每个FastCgi请求。
php_disable_functions
php中对于php.ini中设置的disable_functions禁用函数列表的处理在php_module_startup阶段中的php_disable_functions函数。
static void php_disable_functions(void)
{
char *s = NULL, *e;
if (!*(INI_STR("disable_functions"))) {
return;
}
e = PG(disable_functions) = strdup(INI_STR("disable_functions"));
if (e == NULL) {
return;
}
while (*e) {
switch (*e) {
case ' ':
case ',':
if (s) {
*e = '\0';
zend_disable_function(s, e-s);
s = NULL;
}
break;
default:
if (!s) {
s = e;
}
break;
}
e++;
}
if (s) {
zend_disable_function(s, e-s);
}
}
首先通过INI_STR("disable_functions")这个宏获取disable_functions的字符串，如果没有设置则返回
#define INI_STR(name) zend_ini_string_ex((name), sizeof(name)-1, 0, NULL)
跟进zend_ini_string_ex
ZEND_API char *zend_ini_string_ex(char *name, uint name_length, int orig, zend_bool *exists) /* {{{ */
{
zend_ini_entry *ini_entry;
ini_entry = zend_hash_str_find_ptr(EG(ini_directives), name, name_length);
if (ini_entry) {
if (exists) {
*exists = 1;
}
if (orig && ini_entry->modified) {
return ini_entry->orig_value ? ZSTR_VAL(ini_entry->orig_value) : NULL;
} else {
return ini_entry->value ? ZSTR_VAL(ini_entry->value) : NULL;
}
} else {
if (exists) {
*exists = 0;
}
return NULL;
}
}
这里有个关键宏EG(ini_directives)，可以访问全局变量executor_globals中的成员
# define EG(v) (executor_globals.v)
extern ZEND_API zend_executor_globals executor_globals;
executor_globals是一个zend_executor_globals类型的结构体，executor_globals.ini_directives是存放着php.ini信息的HashTable类型成员。
HashTable *ini_directives;
通过zend_hash_str_find_ptr函数从EG(ini_directives)中获取disable_functions并返回。
如果定义了disable_functions，通过while循环读取，swtich分割函数名，将禁用函数名传入zend_disable_function函数
ZEND_API int zend_disable_function(char *function_name, size_t function_name_length) /* {{{ */
{
zend_internal_function *func;
if ((func = zend_hash_str_find_ptr(CG(function_table), function_name, function_name_length))) {
func->fn_flags &= ~(ZEND_ACC_VARIADIC | ZEND_ACC_HAS_TYPE_HINTS);
func->num_args = 0;
func->arg_info = NULL;
func->handler = ZEND_FN(display_disabled_function);
return SUCCESS;
}
return FAILURE;
}
CG(function_table)也是一个重要的宏，可以访问全局变量compiler_globals中的
compiler_globals.function_table是存放函数信息的HashTable
HashTable *function_table;
通过zend_hash_str_find_ptr函数从CG(function_table)中根据function_name获取函数指针,然后直接修改func->handler = ZEND_FN(display_disabled_function);，如果传入的function_name不是函数，不在函数表中就不操作直接返回。
ZEND_API ZEND_FUNCTION(display_disabled_function)
{
zend_error(E_WARNING, "%s() has been disabled for security reasons", get_active_function_name());
}
每次调用禁用函数的时候都会进入这里。
phpinfo
phpinfo一直是查看服务器php信息的可靠方式，但是在包含修改disable_function的参数攻击FPM后，phpinfo已经显示修改，但是测试函数仍然禁用。
PHP_FUNCTION(phpinfo)
{
zend_long flag = PHP_INFO_ALL;
if (zend_parse_parameters(ZEND_NUM_ARGS(), "|l", &flag) == FAILURE) {
return;
}
/* Andale! Andale! Yee-Hah! */
php_output_start_default();
php_print_info((int)flag);
php_output_end();
RETURN_TRUE;
}
进入php_print_info函数，只保留关键部分：
PHPAPI void php_print_info(int flag)
{
//........
zend_ini_sort_entries();
if (flag & PHP_INFO_CONFIGURATION) {
php_info_print_hr();
if (!sapi_module.phpinfo_as_text) {
php_info_print("
Configuration
-
- \n");
} else {
SECTION("Configuration");
}
if (!(flag & PHP_INFO_MODULES)) {
SECTION("PHP Core");
display_ini_entries(NULL);
}
}
if (flag & PHP_INFO_MODULES) {
HashTable sorted_registry;
zend_hash_init(&sorted_registry, zend_hash_num_elements(&module_registry), NULL, NULL, 1);
zend_hash_copy(&sorted_registry, &module_registry, NULL);
zend_hash_sort(&sorted_registry, module_name_cmp, 0);
zend_hash_apply(&sorted_registry, _display_module_info_func);
//........
}
//........
}
/* }}} */
sapi_module.phpinfo_as_text在FPM下为0，会调用php_info_print这类封装的输出函数输出带html标签的信息，然后在zend_hash_apply函数中继续调用传入的_display_module_info_func函数：
ZEND_API void ZEND_FASTCALL zend_hash_apply(HashTable *ht, apply_func_t apply_func)
{
uint32_t idx;
Bucket *p;
int result;
IS_CONSISTENT(ht);
HASH_PROTECT_RECURSION(ht);
for (idx = 0; idx nNumUsed; idx++) {
p = ht->arData + idx;
if (UNEXPECTED(Z_TYPE(p->val) == IS_UNDEF)) continue;
result = apply_func(&p->val);
//........
}
_display_module_info_func函数如下：
static int _display_module_info_func(zval *el) /* {{{ */
{
zend_module_entry *module = (zend_module_entry*)Z_PTR_P(el);
if (module->info_func || module->version) {
php_info_print_module(module);
}
return ZEND_HASH_APPLY_KEEP;
}
将(zend_module_entry*)类型的module变量传入php_info_print_module函数：
PHPAPI void php_info_print_module(zend_module_entry *zend_module) /* {{{ */
{
if (zend_module->info_func || zend_module->version) {
if (!sapi_module.phpinfo_as_text) {
zend_string *url_name = php_url_encode(zend_module->name, strlen(zend_module->name));
php_strtolower(ZSTR_VAL(url_name), ZSTR_LEN(url_name));
php_info_printf("
%s
-
- \n", ZSTR_VAL(url_name), zend_module->name);
efree(url_name);
} else {
php_info_print_table_start();
php_info_print_table_header(1, zend_module->name);
php_info_print_table_end();
}
if (zend_module->info_func) {
zend_module->info_func(zend_module);
}
//.........
}
此时的zend_module是cgi-fcgi
cgi-fcgi是phpinfo中的第一个module，disable_functions在Core中
放行至正确的Core，对应zend_module如下
然后调用zend_module->info_func(zend_module)，也就是进入zm_info_php_core函数：
PHP_MINFO_FUNCTION(php_core) { /* {{{ */
php_info_print_table_start();
php_info_print_table_row(2, "PHP Version", PHP_VERSION);
php_info_print_table_end();
DISPLAY_INI_ENTRIES();
}
PHP_MINFO_FUNCTION(php_core)也是一个宏，展开就是zm_info_php_core
进入DISPLAY_INI_ENTRIES()展开后的display_ini_entries(zend_module)函数：
PHPAPI void display_ini_entries(zend_module_entry *module)
{
int module_number, module_number_available;
if (module) {
module_number = module->module_number;
} else {
module_number = 0;
}
module_number_available = module_number;
zend_hash_apply_with_argument(EG(ini_directives), php_ini_available, &module_number_available);
if (module_number_available == -1) {
php_info_print_table_start();
php_info_print_table_header(3, "Directive", "Local Value", "Master Value");
zend_hash_apply_with_argument(EG(ini_directives), php_ini_displayer, (void *)&module_number);
php_info_print_table_end();
}
}
module_number_available == -1条件满足，进入zend_hash_apply_with_argument(EG(ini_directives), php_ini_displayer, (void *)&module_number);函数。
ZEND_API void ZEND_FASTCALL zend_hash_apply_with_argument(HashTable *ht, apply_func_arg_t apply_func, void *argument)
{
uint32_t idx;
Bucket *p;
int result;
IS_CONSISTENT(ht);
HASH_PROTECT_RECURSION(ht);
for (idx = 0; idx nNumUsed; idx++) {
p = ht->arData + idx;
if (UNEXPECTED(Z_TYPE(p->val) == IS_UNDEF)) continue;
result = apply_func(&p->val, argument);
if (result & ZEND_HASH_APPLY_REMOVE) {
HT_ASSERT(GC_REFCOUNT(ht) == 1);
_zend_hash_del_el(ht, HT_IDX_TO_HASH(idx), p);
}
if (result & ZEND_HASH_APPLY_STOP) {
break;
}
}
HASH_UNPROTECT_RECURSION(ht);
}
从EG(ini_directives)中获取(zend_ini_entry*)类型的配置参数结构成员，在for循环中遍历并作为参数传入result = apply_func(&p->val, argument)，实际进入php_ini_displayer函数，继续跟进：
static int php_ini_displayer(zval *el, void *arg)
{
zend_ini_entry *ini_entry = (zend_ini_entry*)Z_PTR_P(el);
int module_number = *(int *)arg;
if (ini_entry->module_number != module_number) {
return 0;
}
if (!sapi_module.phpinfo_as_text) {
PUTS("");
PUTS("");
PHPWRITE(ZSTR_VAL(ini_entry->name), ZSTR_LEN(ini_entry->name));
PUTS("");
php_ini_displayer_cb(ini_entry, ZEND_INI_DISPLAY_ACTIVE);
PUTS("");
php_ini_displayer_cb(ini_entry, ZEND_INI_DISPLAY_ORIG);
PUTS("\n");
} else {
PHPWRITE(ZSTR_VAL(ini_entry->name), ZSTR_LEN(ini_entry->name));
PUTS(" => ");
php_ini_displayer_cb(ini_entry, ZEND_INI_DISPLAY_ACTIVE);
PUTS(" => ");
php_ini_displayer_cb(ini_entry, ZEND_INI_DISPLAY_ORIG);
PUTS("\n");
}
return 0;
}
进入if (!sapi_module.phpinfo_as_text)分支后就是每项配置的输出，php_ini_displayer_cb是封装的输出函数，大致顺序就是这样，具体调用栈如下：
phpinfo根据EG(ini_directives)中获取信息并打印。
攻击PHP-FPM分析
跟踪PHP-FPM接受恶意的FastCgi协议并解析根据PHP_VALUE设置disable_functions=。
fcgi_accept_request函数中通过accept函数接受来自客户端的socket连接，并赋给req->fd。
会通过外层while循环不停地接受连接
同时将包含请求句柄的request变量存到全局变量，SG(server_context)中，宏定义如下：
# define SG(v) (sapi_globals.v)
extern SAPI_API sapi_globals_struct sapi_globals;
然后进入init_request_info函数：
static void init_request_info(void)
{
fcgi_request *request = (fcgi_request*) SG(server_context);
char *env_script_filename = FCGI_GETENV(request, "SCRIPT_FILENAME");
char *env_path_translated = FCGI_GETENV(request, "PATH_TRANSLATED");
char *script_path_translated = env_script_filename;
char *ini;
int apache_was_here = 0;
//..........
//..........
//..........
/* INI stuff */
ini = FCGI_GETENV(request, "PHP_VALUE");
if (ini) {
int mode = ZEND_INI_USER;
char *tmp;
spprintf(&tmp, 0, "%s\n", ini);
zend_parse_ini_string(tmp, 1, ZEND_INI_SCANNER_NORMAL, (zend_ini_parser_cb_t)fastcgi_ini_parser, &mode);
efree(tmp);
}
ini = FCGI_GETENV(request, "PHP_ADMIN_VALUE");
if (ini) {
int mode = ZEND_INI_SYSTEM;
char *tmp;
spprintf(&tmp, 0, "%s\n", ini);
zend_parse_ini_string(tmp, 1, ZEND_INI_SCANNER_NORMAL, (zend_ini_parser_cb_t)fastcgi_ini_parser, &mode);
efree(tmp);
}
}
通过FCGI_GETENV宏获取FastCgi请求中的PHP_VALUE：
fcgi_quick_getenv(request, name, sizeof(name)-1, FCGI_HASH_FUNC(name, sizeof(name)-1))
接着进入zend_parse_ini_string函数：
ZEND_API int zend_parse_ini_string(char *str, zend_bool unbuffered_errors, int scanner_mode, zend_ini_parser_cb_t ini_parser_cb, void *arg)
{
int retval;
zend_ini_parser_param ini_parser_param;
ini_parser_param.ini_parser_cb = ini_parser_cb;
ini_parser_param.arg = arg;
CG(ini_parser_param) = &ini_parser_param;
if (zend_ini_prepare_string_for_scanning(str, scanner_mode) == FAILURE) {
return FAILURE;
}
CG(ini_parser_unbuffered_errors) = unbuffered_errors;
retval = ini_parse();
shutdown_ini_scanner();
if (retval == 0) {
return SUCCESS;
} else {
return FAILURE;
}
}
ini_parser_param.ini_parser_cb = ini_parser_cb实赋值的fastcgi_ini_parser函数，然后进入ini_parse进行解析，然后又使用了ZEND_INI_PARSER_CB宏
查看定义：
#define ZEND_INI_PARSER_CB (CG(ini_parser_param))->ini_parser_cb
实际调用fastcgi_ini_parser函数：
继续进入fpm_php_apply_defines_ex函数：
此时的调用信息如下：
继续进入fpm_php_zend_ini_alter_master函数
这里从EG(ini_directives)找到表示disable_functions的ini_entry，然后修改值为我们传入的内容，而phpinfo展示的值就源于这里。
还会将要禁用的函数字符串传入fpm_php_disable函数：
再调用zend_disable_function函数修改func->handler完成禁用。
总结
- disable_function的本质是修改func->handler完成对函数的禁用。
- 包含PHP_VALUE==disable_function=的恶意FastCgi攻击FPM时，只能修改展示phpinfo信息的`EG(ini_directives)`，也就是表面修改，对于已经禁用的函数无效的，但是可以通过FPM禁用新的函数。
- 攻击FPM比较常见的有效利用选项是extension_dir + extension、open_basedir、allow_url_include = On + auto_prepend_file = php://input。
