在PHP应用程序开发中不正当使用mail()函数引发的血案

在我们挖掘PHP应用程序漏洞的过程中，发现了一个远程命令执行漏洞(CVE-2016-9920)。该漏洞允许攻击者通过利用Roundcube接口发送一个精心构造的电子邮件从而在目标系统上执行任意命令。在这篇文章中，小编将分析一下这些漏洞的共同点，哪些安全补丁仍然存在问题以及如何安全的使用mail()函数。

二、浅析PHP的mail()函数

PHP自带了一个内联函数mail()用于在PHP应用程序中发送电子邮件。开发者可以通过使用以下五个参数来配置邮件发送。

这个函数的前三个参数这里就不细说了，因为这些参数一般情况下不会受到注入攻击的影响。值得关注的一点是如果$to参数由用户控制控制的话，那么其可以向任意电子邮件地址发送垃圾邮件。

三、邮件头注入

在这篇文章中小编重点分析后两个参数。第四个参数$additional_headers的主要功能是规定额外电子邮件报头。比如From、Reply-To、Cc以及Bcc。由于邮件报头由CRLF换行符\r\n分隔。当用户输入可以控制第四个参数，攻击者可以使用这些字符(\r\n)来增加其他的邮件报头。这种攻击方式称为电子邮件头注入(或短电子邮件注入)。这种攻击可以通过向邮件头注入CC:或BCC:字段造成发送多封垃圾邮件。值得注意的是某些邮件程序会自动将\n替换为\r\n。

四、为什么没有正确处理mail()函数的第五个参数会引发安全问题

为了在PHP中使用mail()函数，必须配置一个电子邮件程序或服务器。在php.ini配置文件中可以使用以下两个选项：

• 配置PHP连接的SMTP服务器的主机名和端口
• 配置PHP用作邮件传输代理(MTA)的邮件程序文件路径

当PHP配置了第二个选项时，调用mail()函数的将导致执行配置的MTA(邮件传输代理)程序。尽管PHP内部可以调用escapeshellcmd()函数防止恶意用户注入其他的shell命令，mail()函数的第五个参数$additional_parameters允许向MTA(邮件传输代理)中添加新的程序参数。因此，攻击者可以在一些MTA中附加程序标志，启用创建一个用户可控内容的文件。

1. 漏洞演示代码     

在上述代码中存在一个远程命令执行漏洞，这个问题容易被没有安全意识的开发人员忽略。GET参数完全由用户控制，攻击者可以利用该处输入向邮件程序传递其他额外的参数。例如在发送邮件的过程中可以使用-O参数来配置发送邮件的选项，使用-X参数可以指定日志文件的位置。

2. 概念性验证(PoC)

这个PoC的功能是在Web目录中生成一个PHP webshell。该文件(rce.php)包含受到PHP代码污染的日志信息。因此，当访问rce.php文件时，攻击者能够在Web服务器上执行任意PHP代码。

五、最新相关的安全漏洞

在许多现实世界的应用程序中，有很多由于mail()函数的第五个参数使用不当引发的安全问题。最近发现以下广受关注的PHP应用程序受到此类漏洞的影响(多数漏洞由Dawid Golunski发现)。

由于一些广泛使用的Web应用程序，如Wordpress、Joomla和Drupal，部分模块基于以上库开发，所以也会受到该类漏洞的影响。

六、为什么escapeshellarg()函数没有那么安全?

PHP提供了escapeshellcmd()和escapeshellarg()函数用来过滤用户的输入，防止恶意攻击者执行其他的系统命令或参数。直观来讲，下面的PHP语句看起来很安全，并且防止了-param1参数的中断：

然而，当此程序有其他可利用参数时，那么这行代码就是不安全的。攻击者可以通过注入"foobar' -param2 payload "来突破-param1参数的限制。当用户的输入经过两个escapeshell*函数的处理，以下字符串将到达system()函数。

从最终系统执行的命令可以看出，两个嵌套的转义函数混淆了引用并允许附加另一个参数param2。PHP的mail()函数在内部使用escapeshellcmd()函数过滤传入的参数，以防止命令注入攻击。这正是为什么escapeshellarg()函数不会阻止mail()函数的第五个参数的攻击。

七、为什么FILTER_VALIDATE_EMAIL是不安全的?

另一种直接的方法是使用PHP的电子邮件过滤器(email filter)，以确保在mail()函数的第五个参数中只使用有效的电子邮件地址。

但是，并不是所有可能存在安全问题的字符串都会被过滤器过滤。它允许使用嵌入双引号的转义的空格。由于函数底层实现正则表达式的原因，filter_var()没有对输入正确的过滤，导致构造的payload被带入执行。   

对于上文给出的url编码输入，filter_var()函数返回true，将该payload识别为有效的邮件格式。当开发人员使用该函数验证电子邮件格式作为唯一的安全验证措施，此时仍然是可以被攻击者利用的。

切记，filter_var()不适合用于对用户输入内容的过滤，因为它对部分字符串的验证是不严格的。

八、如何安全的使用mail()函数

仔细分析应用程序中传入mail()函数的参数，满足以下条件：

1. $to 除非可以预期用户的输入内容，否则不直接使用用户输入

2. $subject 可以安全的使用

3. $message 可以安全的使用

4. $additional_headers 过滤\r、\n字符

5. $additional_parameters 禁止用户输入

事实上，当把用户的输入作为shell指令执行时，没有什么办法可以保证系统的安全性，千万不要去考验你的运气。如果在开发你的应用程序过程中第五个参数一定要由用户控制，你可以使用电子邮件过滤器(email filter)将用户输入的合法数据限制为最小字符集，即使它违反了RFC合规性。小编建议不要信任任何转义或引用程序，因为据研究资料表明这些功能是存在安全问题的，特别是在不同环境中使用时，可能还会暴露出其他安全隐患。

许多PHP应用程序都有向其用户发送电子邮件的功能，例如提醒和通知。虽然电子邮件头注入是众所周知的安全问题，但是当开发人员使用mail()函数时，往往会忽视不正当的使用有可能导致远程命令执行漏洞。