PHP 反序列化漏洞：手写序列化文本

参考

项目	描述
搜索引擎	Bing、Google
AI 大模型	文心一言、通义千问、讯飞星火认知大模型、ChatGPT
PHP 手册	PHP Manual

环境

项目	描述
PHP	8.0.0

序列化文本

在 PHP 反序列化漏洞中，我们都需要使用到 序列化文本。常常采用的方法是通过 PHP 代码创建目标数据后再使用 serialize() 函数将其转化为序列化文本。对此，请参考如下示例：

# 定义目标数据
class MyClass
{
    public $name = 'RedHeart';
    public $nation = 'China';
}

$myClass = new MyClass();

# 通过 serialize 函数获得序列化文本
var_dump(serialize($myClass));

执行效果

string(69) "O:7:"MyClass":2:{s:4:"name";s:8:"RedHeart";s:6:"nation";s:5:"China";}"

此办法虽然可行，但我们仍需要 对 PHP 中各种数据类型的序列化文本的结构有一定认识。在某些特殊场景下，手写序列化文本 才是最好的选择‍♂️。

Scalar Type

在 PHP 中，标量数据类型 Scalar Type 是多种基础类型的统称。标量数据类型具体而言，包含 整型 int、浮点型 float、布尔型 boolean、字符串 string 四种类型。

整数

在 PHP 中，整数数据类型用于表示 整型数值，可以是 正数、负数 或 零。整数的序列化文本由 i: 和具体的数值组成，且序列化文本以 ; 结尾。对此，请参考如下示例：

var_dump(serialize(1));
var_dump(serialize(999));
var_dump(serialize(-0));
var_dump(serialize(-93));

执行效果

string(4) "i:1;"
string(6) "i:999;"
string(4) "i:0;"
string(6) "i:-93;"

浮点数

数学中，数值包含整数及小数。而在 PHP 中，小数被称为浮点数。浮点数的序列化文本由 d: 和具体的浮点数值组成，且序列化文本以 ; 结尾。对此，请参考如下示例：

var_dump(serialize(1.000));
var_dump(serialize(999.36));
var_dump(serialize(-0.374));
# 数值中的 e 或 E 表示科学计数法，
# 就 339E-10 而言，表示 339 * 10 ** -10
var_dump(serialize(339E-10));

执行效果

string(4) "d:1;"
string(9) "d:999.36;"
string(9) "d:-0.374;"
string(10) "d:3.39E-8;"

为什么使用 d: 而不是 f: 呢？d 即双精度浮点数，全称为 double。在PHP的内部实现中，浮点数使用 双精度浮点数（double-precision floating-point numbers） 来表示。双精度浮点数相比于单精度浮点数（通常表示为 float），具体存在如下区别：

1. 单精度浮点数
   使用 32 位存储，通常以 IEEE 754 单精度标准表示。单精度浮点数提供约 7 位有效数字的精度，适用于大多数应用场景，但对于某些需要更高精度的计算来说可能不够。

2. 双精度浮点数
   使用 64 位存储，通常以 IEEE 754 双精度标准表示。双精度浮点数提供约 15 ~ 16 位有效数字的精度，因此比单精度浮点数具有更高的精度，适用于需要更精确计算的应用。

布尔值

布尔值常用于 逻辑运算，用于表示某一 个条件语句的对错。布尔值由 真 和 假 组成，分别与序列化文本 b:1; 及 b:0; 相对应。

字符串

在 PHP 中，字符串用于表示 文本数据。字符串的序列化文本由 s、字符串所占用的字节数 以及 具体的字符串值 三部分组成，每两部分内容 使用 : 进行分隔，且序列化文本以分号 ; 进行结尾。对此，请参考如下示例：

var_dump(serialize('Hello World'));
var_dump(serialize('3.1415926'));
var_dump(serialize('����.?'));
var_dump(serialize('你好，中国'));

执行效果

string(19) "s:11:"Hello World";"
string(16) "s:9:"3.1415926";"
string(23) "s:15:"����.?";"
string(23) "s:15:"你好，中国";"

Compound Type

Compound Type 类型指的是 由其他数据类型组合而成的复合数据类型。在 PHP 中，主要有两种复合数据类型，即 数组 Array 和 对象 Object。复合类型 可以包含多个值或属性，并且允许以不同的方式组合不同类型的数据。

数组

数据结构

数组是一个包含 键值对 的数据结构，其中键通常是 整数或字符串，而值可以是 任意数据类型（标量数据类型、复合数据类型或 NULL）。数组用于存储和操作多个相关的值。对此，请参考如下示例：

$arr = [1, 2, 3, 4];
$arr1 = [
    'arr' => $arr, 
    'arr1' => 'Nested Array', 
    3 => 'I am three'
];

var_dump($arr1);
var_dump($arr1['arr1']);
var_dump($arr[2]);
var_dump($arr1[3]);

执行效果

array(3) {
  ["arr"]=>
  array(4) {
    [0]=>
    int(1)
    [1]=>
    int(2)
    [2]=>
    int(3)
    [3]=>
    int(4)
  }
  ["arr1"]=>
  string(12) "Nested Array"
  [3]=>
  string(10) "I am three"
}
string(12) "Nested Array"
int(3)
string(10) "I am three"

序列化文本

数组的序列化文本的大致格式如下：

a:数组中的元素个数:{键的序列化文本（分号结尾）值的序列化文本（分号结尾）}

举个栗子

$arr = [1, 2, 3, 4];
$arr1 = [
    'arr' => $arr,
    'arr1' => 'Nested Array',
    3 => 'I am three'
];
$arr2 = [];

var_dump(serialize($arr));
var_dump(serialize($arr1));
var_dump(serialize($arr2));

执行效果

string(38) "a:4:{i:0;i:1;i:1;i:2;i:2;i:3;i:3;i:4;}"
string(107) "a:3:{s:3:"arr";a:4:{i:0;i:1;i:1;i:2;i:2;i:3;i:3;i:4;}s:4:"arr1";s:12:"Nested Array";i:3;s:10:"I am three";}"
string(6) "a:0:{}"

对象

数据结构

对象是基于 类 Class 定义的数据类型，每个对象都是该类的实例，并且可以包含属性和方法。对象用于表示具有 一组属性和相关行为 的实体。对此，请参考如下示例：

class MyClass
{
    public $name = 'RedHeart';
    public $nation = 'China';

    function sayHello() {
        print('Hello China' . "\n");
    }
}

# 实例化对象
$myClass = new MyClass();

# 访问对象的属性
var_dump($myClass -> name);
var_dump($myClass -> nation);
# 访问对象的方法
$myClass -> sayHello();

执行效果

string(8) "RedHeart"
string(5) "China"
Hello China

序列化文本

对象的序列化文本的大致结构为：

O:对象名称所包含的字符数:对象的名称:对象的属性个数:{属性的序列化文本（分号结尾）属性值的序列化文本（分号结尾）}

举个栗子

class MyClass
{
    public $name = 'RedHeart';
    public $nation = 'China';

    function sayHello() {
        print('Hello China' . "\n");
    }
}

$myClass = new MyClass();

var_dump(serialize($myClass));

执行效果

string(69) "O:7:"MyClass":2:{s:4:"name";s:8:"RedHeart";s:6:"nation";s:5:"China";}"

Special Type

在 PHP 中，Special Type 类型用于描述一些具有 特殊用途或特殊性质的数据类型或值。这类特殊类型 不属于标量类型或复合类型，在编程中 具有独特的用途和特性。

NULL

数据结构

在 PHP 中，NULL 是一个特殊的值，常用于处理缺失的数据或未初始化的变量。

注：

在 PHP 中，NULL 同 TRUE 与 FALSE 一般，都是 不区分大小写的。对此，请参考如下示例：

var_dump(NULL);
var_dump(NuLL);
var_dump(null);

var_dump(TRue);
var_dump(falSe);

执行效果

NULL
NULL
NULL
bool(true)
bool(false)

序列化文本

对于 不同形态（大小写之分） 的 NULL，其序列化文本均为 N;，对此，请参考如下示例：

var_dump(serialize(NULL));
var_dump(serialize(NuLL));
var_dump(serialize(null));

执行效果

string(2) "N;"
string(2) "N;"
string(2) "N;"

手写序列化文本过程中的注意事项

个数描述须于现实相符

在部分 PHP 序列化文本中，存在 描述元素个数的数值，这些数值 需要与实际的元素个数相符合。否则，PHP 将为此抛出异常。对此，请参考如下示例：

# 错误的序列化文本
$serialize_text = 'a:2:{s:4:"name";s:8:"RedHeart";}';
var_dump(unserialize($serialize_text));

# 正确的序列化文本
$serialize_text = 'a:1:{s:4:"name";s:8:"RedHeart";}';
var_dump(unserialize($serialize_text));

执行效果

PHP Notice:  unserialize(): Unexpected end of serialized data in C:\test.php on line 6
PHP Notice:  unserialize(): Error at offset 31 of 32 bytes in C:\test.php on line 6

Notice: unserialize(): Unexpected end of serialized data in C:\test.php on line 6

Notice: unserialize(): Error at offset 31 of 32 bytes in C:\test.php on line 6
bool(false)
array(1) {
  ["name"]=>
  string(8) "RedHeart"
}

序列化文本前缀的大小写变化

对于不同的数据类型，PHP 在将其转化为序列化文本后都将为其添加 独特的前缀。前缀中的 字母的大小写需要进行严格控制。否则，PHP 将为此抛出异常。
具体而言，除字符串前缀 s: 中的字母 对大小写不敏感外，其他数据类型的前缀中的字母都 仅存在一种大小写形式（大写或小写）。对此，请参考如下示例：

var_dump(unserialize('s:11:"Hello World";'));
var_dump(unserialize('S:11:"Hello World";'));

var_dump(unserialize('i:1;'));
var_dump(unserialize('I:1;'));

var_dump(unserialize('a:1:{S:4:"name";S:8:"RedHeart";}'));
var_dump(unserialize('A:1:{s:4:"name";s:8:"RedHeart";}'));

执行效果

PHP Notice:  unserialize(): Error at offset 0 of 4 bytes in C:\test.php on line 8
PHP Notice:  unserialize(): Error at offset 0 of 32 bytes in C:\test.php on line 11
string(11) "Hello World"
string(11) "Hello World"
int(1)

Notice: unserialize(): Error at offset 0 of 4 bytes in C:\test.php on line 8
bool(false)
array(1) {
  ["name"]=>
  string(8) "RedHeart"
}

Notice: unserialize(): Error at offset 0 of 32 bytes in C:\test.php on line 11
bool(false)

符号

在 PHP 中的序列化文本中，所有符号都必须使用英式符号，而不能使用 中式符号。否则，PHP 将为此抛出异常。
在序列化文本中，如果需要使用到引号，则 引号必须使用双引号 而不是单引号。否则，PHP 将为此抛出异常。

公共属性

在 PHP 中，仅推荐在 PHP 对象中 仅包含公共属性 时手写相关的序列化文本 （不推荐不意味着不可行，因篇幅原因不在本篇博客中进行说明）。这是因为，在 PHP 中，当对象被序列化时，对象的非公共属性的名称会被特殊处理以表示其可见性。对此，请参考如下示例：

class MyClass
{
    # 私有属性
    private $name = 'RedHeart';
    # 受保护属性
    protected $nation = 'China';
}

var_dump(serialize(new MyClass()));

执行效果

string(82) "O:7:"MyClass":2:{s:13:" MyClass name";s:8:"RedHeart";s:9:" * nation";s:5:"China";}"

MyClass 类中的私有属性名称 name 在转化为序列化文本后，成了 s:13:" MyClass name;"，相比原先的 name 增加了两个空格（实际上是 控制字符 NUL，无法通过空格进行代替）及所属类的名称 MyClass。

这样的处理方式是为了 在反序列化对象时能够正确地还原属性的可见性。当 PHP 在反序列化时遇到这些特殊的前缀，PHP 会 知道如何正确地设置属性的可见性。公共属性不会有这种特殊处理，它们在序列化后的文本中保持原始的属性名。