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Typo3-CVE-2019-12747-反序列化漏洞分析

Typo3 CVE-2019-12747 漏洞分析,本文首发paper.seebug.org

1. 前言

TYPO3是一个以PHP编写、采用GNU通用公共许可证的自由、开源的内容管理系统。

2019年7月16日,RIPS的研究团队公开了Typo3 CMS的一个关键漏洞详情CVE编号为CVE-2019-12747,它允许后台用户执行任意PHP代码。

漏洞影响范围:Typo3 8.x-8.7.26 9.x-9.5.7

2. 测试环境简述

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Nginx/1.15.8
PHP 7.3.1 + xdebug 2.7.2
MySQL 5.7.27
Typo3 9.5.7

3. TCA

在进行分析之前,我们需要了解下Typo3TCA(Table Configuration Array),在Typo3的代码中,它表示为$GLOBALS['TCA']

Typo3中,TCA算是对于数据库表的定义的扩展,定义了哪些表可以在Typo3的后端可以被编辑,主要的功能有

  • 表示表与表之间的关系
  • 定义后端显示的字段和布局
  • 验证字段的方式

这次漏洞的两个利用点分别出在了CoreEngineFormEngine这两大结构中,而TCA就是这两者之间的桥梁,告诉两个核心结构该如何表现表、字段和关系。

TCA的第一层是表名:

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$GLOBALS['TCA']['pages'] = [
...
];
$GLOBALS['TCA']['tt_content'] = [
...
];

其中pagestt_content就是数据库中的表。

接下来一层就是一个数组,它定义了如何处理表,

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$GLOBALS['TCA']['pages'] = [
'ctrl' => [ // 通常包含表的属性
....
],
'interface' => [ // 后端接口属性等
....
],
'columns' => [
....
],
'types' => [
....
],
'palettes' => [
....
],
];

在这次分析过程中,只需要了解这么多,更多详细的资料可以查询官方手册

4. 漏洞分析

整个漏洞的利用流程并不是特别复杂,主要需要两个步骤,第一步变量覆盖后导致反序列化的输入可控,第二步构造特殊的反序列化字符串来写shell。第二步这个就是老套路了,找个在魔术方法中能写文件的类就行。这个漏洞好玩的地方在于变量覆盖这一步,而且进入两个组件漏洞点的传入方式也有着些许不同,接下来让我们看一看这个漏洞吧。

4.1 补丁分析

从Typo3官方的通告中我们可以知道漏洞影响了两个组件——Backend & Core API (ext:backend, ext:core),在GitHub上我们可以找到修复记录

image-20190730105218225

很明显,补丁分别禁用了backendDatabaseLanguageRows.phpcore中的DataHandler.php中的的反序列化操作。

4.2 Backend ext 漏洞点利用过程分析

根据补丁的位置,看下Backend组件中的漏洞点。

路径:typo3/sysext/backend/Classes/Form/FormDataProvider/DatabaseLanguageRows.php:37

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public function addData(array $result)
{
if (!empty($result['processedTca']['ctrl']['languageField'])
&& !empty($result['processedTca']['ctrl']['transOrigPointerField'])
) {
$languageField = $result['processedTca']['ctrl']['languageField'];
$fieldWithUidOfDefaultRecord = $result['processedTca']['ctrl']['transOrigPointerField'];

if (isset($result['databaseRow'][$languageField]) && $result['databaseRow'][$languageField] > 0
&& isset($result['databaseRow'][$fieldWithUidOfDefaultRecord]) && $result['databaseRow'][$fieldWithUidOfDefaultRecord] > 0
) {
// Default language record of localized record
$defaultLanguageRow = $this->getRecordWorkspaceOverlay(
$result['tableName'],
(int)$result['databaseRow'][$fieldWithUidOfDefaultRecord]
);
if (empty($defaultLanguageRow)) {
throw new DatabaseDefaultLanguageException(
'Default language record with id ' . (int)$result['databaseRow'][$fieldWithUidOfDefaultRecord]
. ' not found in table ' . $result['tableName'] . ' while editing record ' . $result['databaseRow']['uid'],
1438249426
);
}
$result['defaultLanguageRow'] = $defaultLanguageRow;

// Unserialize the "original diff source" if given
if (!empty($result['processedTca']['ctrl']['transOrigDiffSourceField'])
&& !empty($result['databaseRow'][$result['processedTca']['ctrl']['transOrigDiffSourceField']])
) {
$defaultLanguageKey = $result['tableName'] . ':' . (int)$result['databaseRow']['uid'];
$result['defaultLanguageDiffRow'][$defaultLanguageKey] = unserialize($result['databaseRow'][$result['processedTca']['ctrl']['transOrigDiffSourceField']]);
}
//省略代码
}
//省略代码
}
//省略代码
}

很多类都继承了FormDataProviderInterface接口,因此静态分析寻找谁调用的DatabaseLanguageRowsaddData方法根本不现实,但是根据文章中的演示视频,我们可以知道网站中修改page这个功能中进入了漏洞点。在addData方法加上断点,然后发出一个正常的修改page的请求。

当程序断在DatabaseLanguageRowsaddData方法后,我们就可以得到调用链。

image-20190730173532736

DatabaseLanguageRows这个addData中,只传入了一个$result数组,而且进行反序列化操作的目标是$result['databaseRow']中的某个值。看命名有可能是从数据库中获得的值,往前分析一下。

进入OrderedProviderListcompile方法。

路径:typo3/sysext/backend/Classes/Form/FormDataGroup/OrderedProviderList.php:43

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public function compile(array $result): array
{
$orderingService = GeneralUtility::makeInstance(DependencyOrderingService::class);
$orderedDataProvider = $orderingService->orderByDependencies($this->providerList, 'before', 'depends');

foreach ($orderedDataProvider as $providerClassName => $providerConfig) {
if (isset($providerConfig['disabled']) && $providerConfig['disabled'] === true) {
// Skip this data provider if disabled by configuration
continue;
}

/** @var FormDataProviderInterface $provider */
$provider = GeneralUtility::makeInstance($providerClassName);

if (!$provider instanceof FormDataProviderInterface) {
throw new \UnexpectedValueException(
'Data provider ' . $providerClassName . ' must implement FormDataProviderInterface',
1485299408
);
}

$result = $provider->addData($result);
}
return $result;
}

我们可以看到,在foreach这个循环中,动态实例化$this->providerList中的类,然后调用它的addData方法,并将$result作为方法的参数。

在调用DatabaseLanguageRows之前,调用了如图所示的类的addData方法。

image-20190730181026707

经过查询手册以及分析代码,可以知道在DatabaseEditRow类中,通过调用addData方法,将数据库表中数据读取出来,存储到了$result['databaseRow']中。

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路径:typo3/sysext/backend/Classes/Form/FormDataProvider/DatabaseEditRow.php:32

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public function addData(array $result)
{
if ($result['command'] !== 'edit' || !empty($result['databaseRow'])) {// 限制功能为`edit`
return $result;
}

$databaseRow = $this->getRecordFromDatabase($result['tableName'], $result['vanillaUid']); // 获取数据库中的记录
if (!array_key_exists('pid', $databaseRow)) {
throw new \UnexpectedValueException(
'Parent record does not have a pid field',
1437663061
);
}
BackendUtility::fixVersioningPid($result['tableName'], $databaseRow);
$result['databaseRow'] = $databaseRow;
return $result;
}

再后面又调用了DatabaseRecordOverrideValues类的addData方法。

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路径:typo3/sysext/backend/Classes/Form/FormDataProvider/DatabaseRecordOverrideValues.php:31

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public function addData(array $result)
{
foreach ($result['overrideValues'] as $fieldName => $fieldValue) {
if (isset($result['processedTca']['columns'][$fieldName])) {
$result['databaseRow'][$fieldName] = $fieldValue;
$result['processedTca']['columns'][$fieldName]['config'] = [
'type' => 'hidden',
'renderType' => 'hidden',
];
}
}
return $result;
}

在这里,将$result['overrideValues']中的键值对存储到了$result['databaseRow']中,如果$result['overrideValues']可控,那么通过这个类,我们就能控制$result['databaseRow']的值了。

再往前,看看$result的值是怎么来的。

路径:typo3/sysext/backend/Classes/Form/FormDataCompiler.php:58

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public function compile(array $initialData)
{
$result = $this->initializeResultArray();
//省略代码
foreach ($initialData as $dataKey => $dataValue) {
// 省略代码...
$result[$dataKey] = $dataValue;
}
$resultKeysBeforeFormDataGroup = array_keys($result);

$result = $this->formDataGroup->compile($result);

// 省略代码...
}

很明显,通过调用FormDataCompilercompile方法,将$initialData中的数据存储到了$result中。

再往前走,来到了EditDocumentController类中的makeEditForm方法中。

image-20190730184503789

在这里,$formDataCompilerInput['overrideValues']获取了$this->overrideVals[$table]中的数据。

$this->overrideVals的值是在方法preInit中设定的,获取的是通过POST传入的表单中的键值对。

image-20190730185126823

这样一来,在这个请求过程中,进行反序列化的字符串我们就可以控制了。

在表单中提交任意符合数组格式的输入,在后端代码中都会被解析,然后后端根据TCA来进行判断并处理。
比如我们在提交表单中新增一个名为a[b][c][d],值为233的表单项。

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在编辑表单的控制器EditDocumentController.php中下一个断点,提交之后。

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可以看到我们传入的键值对在经过getParsedBody方法解析后,变成了嵌套的数组,并且没有任何限制。

我们只需要在表单中传入overrideVals这一个数组即可。这个数组中的具体的键值对,则需要看进行反序列化时取的$result['databaseRow']中的哪一个键值。

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if (isset($result['databaseRow'][$languageField]) && $result['databaseRow'][$languageField] > 0 && isset($result['databaseRow'][$fieldWithUidOfDefaultRecord]) && $result['databaseRow'][$fieldWithUidOfDefaultRecord] > 0) {
// 省略代码
if (!empty($result['processedTca']['ctrl']['transOrigDiffSourceField']) && !empty($result['databaseRow'][$result['processedTca']['ctrl']['transOrigDiffSourceField']])) {
$defaultLanguageKey = $result['tableName'] . ':' . (int) $result['databaseRow']['uid'];
$result['defaultLanguageDiffRow'][$defaultLanguageKey] = unserialize($result['databaseRow'][$result['processedTca']['ctrl']['transOrigDiffSourceField']]);
}
//省略代码
}

要想进入反序列化的点,还需要满足上面的if条件,动态调一下就可以知道,在if语句中调用的是

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$result['databaseRow']['sys_language_uid']
$result['databaseRow']['l10n_parent']

后面反序列化中调用的是

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$result['databaseRow']['l10n_diffsource']

因此,我们只需要在传入的表单中增加三个参数即可。

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overrideVals[pages][sys_language_uid] ==> 4
overrideVals[pages][l10n_parent] ==> 4
overrideVals[pages][l10n_diffsource] ==> serialized_shell_data

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可以看到,我们的输入成功的到达了反序列化的点。

4.3 Core ext 漏洞点利用过程分析

看下Core中的那个漏洞点。

路径:typo3/sysext/core/Classes/DataHandling/DataHandler.php:1453

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public function fillInFieldArray($table, $id, $fieldArray, $incomingFieldArray, $realPid, $status, $tscPID)
{
// Initialize:
$originalLanguageRecord = null;
$originalLanguage_diffStorage = null;
$diffStorageFlag = false;
// Setting 'currentRecord' and 'checkValueRecord':
if (strpos($id, 'NEW') !== false) {
// Must have the 'current' array - not the values after processing below...
$checkValueRecord = $fieldArray;
if (is_array($incomingFieldArray) && is_array($checkValueRecord)) {
ArrayUtility::mergeRecursiveWithOverrule($checkValueRecord, $incomingFieldArray);
}
$currentRecord = $checkValueRecord;
} else {
// We must use the current values as basis for this!
$currentRecord = ($checkValueRecord = $this->recordInfo($table, $id, '*'));
// This is done to make the pid positive for offline versions; Necessary to have diff-view for page translations in workspaces.
BackendUtility::fixVersioningPid($table, $currentRecord);
}

// Get original language record if available:
if (is_array($currentRecord)
&& $GLOBALS['TCA'][$table]['ctrl']['transOrigDiffSourceField']
&& $GLOBALS['TCA'][$table]['ctrl']['languageField']
&& $currentRecord[$GLOBALS['TCA'][$table]['ctrl']['languageField']] > 0
&& $GLOBALS['TCA'][$table]['ctrl']['transOrigPointerField']
&& (int)$currentRecord[$GLOBALS['TCA'][$table]['ctrl']['transOrigPointerField']] > 0
) {
$originalLanguageRecord = $this->recordInfo($table, $currentRecord[$GLOBALS['TCA'][$table]['ctrl']['transOrigPointerField']], '*');
BackendUtility::workspaceOL($table, $originalLanguageRecord);
$originalLanguage_diffStorage = unserialize($currentRecord[$GLOBALS['TCA'][$table]['ctrl']['transOrigDiffSourceField']]);
}
......//省略代码

看代码,如果我们要进入反序列化的点,需要满足前面的if条件

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if (is_array($currentRecord)
&& $GLOBALS['TCA'][$table]['ctrl']['transOrigDiffSourceField']
&& $GLOBALS['TCA'][$table]['ctrl']['languageField']
&& $currentRecord[$GLOBALS['TCA'][$table]['ctrl']['languageField']] > 0
&& $GLOBALS['TCA'][$table]['ctrl']['transOrigPointerField']
&& (int)$currentRecord[$GLOBALS['TCA'][$table]['ctrl']['transOrigPointerField']] > 0
)

也就是说要满足以下条件

  • $currentRecord是个数组
  • TCA$table的表属性中存在transOrigDiffSourceFieldlanguageFieldtransOrigPointerField字段。
  • $table的属性languageFieldtransOrigPointerField$currentRecord中对应的值要大于0

查一下TCA表,满足第二条条件的表有

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sys_file_reference
sys_file_metadata
sys_file_collection
sys_collection
sys_category
pages

但是所有sys_*的字段的adminOnly属性的值都是1,只有管理员权限才可以更改。因此我们可以用的表只有pages

它的属性值是

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[languageField] => sys_language_uid
[transOrigPointerField] => l10n_parent
[transOrigDiffSourceField] => l10n_diffsource

再往上,有一个对传入的参数进行处理的if-else语句。

从注释中,我们可以知道传入的各个参数的功能:

  • 数组 $fieldArray 是默认值,这种一般都是我们无法控制的

  • 数组 $incomingFieldArray 是你想要设置的字段值,如果可以,它会合并到$fieldArray中。

而且如果满足if (strpos($id, 'NEW') !== false)条件的话,也就是$id是一个字符串且其中存在NEW字符串,会进入下面的合并操作。

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$checkValueRecord = $fieldArray;
......
if (is_array($incomingFieldArray) && is_array($checkValueRecord)) {
ArrayUtility::mergeRecursiveWithOverrule($checkValueRecord, $incomingFieldArray);
}
$currentRecord = $checkValueRecord;

image-20190730124409993

如果不满足上面的if条件,$currentRecord的值就会通过recordInfo方法从数据库中直接获取。这样后面我们就无法利用了。

简单总结一下,我们需要

  • $tablepages
  • $id是个字符串,而且存在NEW字符串
  • $incomingFieldArray中要存在payload

接下来我们看在哪里对该函数进行了调用。

全局搜索一下,只找到一处,在typo3/sysext/core/Classes/DataHandling/DataHandler.php:954处的process_datamap方法中进行了调用。

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整个项目中,对process_datamap调用的地方就太多了,尝试使用xdebug动态调试来找一下调用链。从RIPS团队的那一篇分析文章结合上面的对表名的分析,我们可以知道,漏洞点在创建page的功能处。

接下来就是找从EditDocumentController.phpmainAction方法到前面我们分析的fillInFieldArray方法的调用链。

尝试在网站中新建一个page,然后在调用fillInFieldArray的位置下一个断点,发送请求后,我们就拿到了调用链。

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看一下mainAction的代码。

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public function mainAction(ServerRequestInterface $request): ResponseInterface
{
// Unlock all locked records
BackendUtility::lockRecords();
if ($response = $this->preInit($request)) {
return $response;
}

// Process incoming data via DataHandler?
$parsedBody = $request->getParsedBody();
if ($this->doSave
|| isset($parsedBody['_savedok'])
|| isset($parsedBody['_saveandclosedok'])
|| isset($parsedBody['_savedokview'])
|| isset($parsedBody['_savedoknew'])
|| isset($parsedBody['_duplicatedoc'])
) {
if ($response = $this->processData($request)) {
return $response;
}
}
....//省略代码
}

当满足if条件是进入目标$response = $this->processData($request)

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if ($this->doSave
|| isset($parsedBody['_savedok'])
|| isset($parsedBody['_saveandclosedok'])
|| isset($parsedBody['_savedokview'])
|| isset($parsedBody['_savedoknew'])
|| isset($parsedBody['_duplicatedoc'])
)

这个在新建一个page时,正常的表单中就携带doSave == 1,而doSave的值就是在方法preInit中获取的。

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这样条件默认就是成立的,然后将$request传入了processData方法。

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public function processData(ServerRequestInterface $request = null): ?ResponseInterface
{
// @deprecated Variable can be removed in TYPO3 v10.0
$deprecatedCaller = false;

......//省略代码
$parsedBody = $request->getParsedBody(); // 获取Post请求参数
$queryParams = $request->getQueryParams(); // 获取Get请求参数

$beUser = $this->getBackendUser(); // 获取用户数据

// Processing related GET / POST vars
$this->data = $parsedBody['data'] ?? $queryParams['data'] ?? [];
$this->cmd = $parsedBody['cmd'] ?? $queryParams['cmd'] ?? [];
$this->mirror = $parsedBody['mirror'] ?? $queryParams['mirror'] ?? [];
// @deprecated property cacheCmd is unused and can be removed in TYPO3 v10.0
$this->cacheCmd = $parsedBody['cacheCmd'] ?? $queryParams['cacheCmd'] ?? null;
// @deprecated property redirect is unused and can be removed in TYPO3 v10.0
$this->redirect = $parsedBody['redirect'] ?? $queryParams['redirect'] ?? null;
$this->returnNewPageId = (bool)($parsedBody['returnNewPageId'] ?? $queryParams['returnNewPageId'] ?? false);

// Only options related to $this->data submission are included here
$tce = GeneralUtility::makeInstance(DataHandler::class);

$tce->setControl($parsedBody['control'] ?? $queryParams['control'] ?? []);

// Set internal vars
if (isset($beUser->uc['neverHideAtCopy']) && $beUser->uc['neverHideAtCopy']) {
$tce->neverHideAtCopy = 1;
}
// Load DataHandler with data
$tce->start($this->data, $this->cmd);
if (is_array($this->mirror)) {
$tce->setMirror($this->mirror);
}

// Perform the saving operation with DataHandler:
if ($this->doSave === true) {
$tce->process_uploads($_FILES);
$tce->process_datamap();
$tce->process_cmdmap();
}
......//省略代码
}

代码很容易懂,从$request中解析出来的数据,首先存储在$this->data$this->cmd中,然后实例化一个名为$tce,调用$tce->start方法将传入的数据存储在其自身的成员datamapcmdmap中。

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typo3/sysext/core/Classes/DataHandling/DataHandler.php:735
public function start($data, $cmd, $altUserObject = null)
{
......//省略代码
// Setting the data and cmd arrays
if (is_array($data)) {
reset($data);
$this->datamap = $data;
}
if (is_array($cmd)) {
reset($cmd);
$this->cmdmap = $cmd;
}
}

而且if ($this->doSave === true)这个条件也是成立的,进入process_datamap方法。

image-20190730155246564

代码有注释还是容易阅读的,在第985行,获取了datamap中所有的键名,然后存储在$orderOfTables,然后进入foreach循环,而这个$table,在后面传入fillInFieldArray方法中,因此,我们只需要分析$table == pages时的循环即可。

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$fieldArray = $this->fillInFieldArray($table, $id, $fieldArray, $incomingFieldArray, $theRealPid, $status, $tscPID);

大致浏览下代码,再结合前面的分析,我们需要满足以下条件:

  • $recordAccess的值要为true
  • $incomingFieldArray中的payload不会被删除
  • $table的值为pages
  • $id中存在NEW字符串

既然正常请求可以直接断在调用fillInFieldArray处,正常请求中,第一条、第三条和第四条都是成立的。

根据前面对fillInFieldArray方法的分析,构造payload,向提交的表单中添加三个键值对。

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data[pages][NEW5d3fa40cb5ac4065255421][l10n_diffsource] ==> serialized_shell_data
data[pages][NEW5d3fa40cb5ac4065255421][sys_language_uid] ==> 4
data[pages][NEW5d3fa40cb5ac4065255421][l10n_parent] ==> 4

其中NEW*字符串要根据表单生成的值进行对应的修改。

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发送请求后,依旧能够进入fillInFieldArray,而在传入的$incomingFieldArray参数中,可以看到我们添加的三个键值对。

image-20190730164754935

进入fillInFieldArray之后,其中l10n_diffsource将会进行反序列化操作。此时我们在请求中将其l10n_diffsource改为构造好的序列化字符串,重新发送请求即可成功getshell

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5. 写在最后

其实单看这个漏洞的利用条件,还是有点鸡肋的,需要你获取到typo3的一个有效的后台账户,并且拥有编辑page的权限。

而且这次分析Typo3给我的感觉与其他网站完全不同,我在分析创建&修改page这个功能的参数过程中,并没有发现什么过滤操作,在后台的所有参数都是根据TCA的定义来进行相应的操作,只有传入不符合TCA定义的才会抛出异常。而TCA的验证又不严格导致了变量覆盖这个问题。

官方的修补方式也是不太懂,直接禁止了反序列化操作,但是个人认为这次漏洞的重点还是在于前面变量覆盖的问题上,尤其是Backend的利用过程中,可以直接覆盖从数据库中取出的数据,这样只能算是治标不治本,后面还是有可能产生新的问题。

当然了,以上只是个人拙见,如有错误,还请诸位斧正。

6. 参考链接