ThinkPHP框架安全实现分析

 

 

一、不得不说的I函数

TP系统提供了I函数用于输入变量的过滤。整个函数主体的意义就是获取各种格式的数据，比如I('get.')、I('post.id')，然后用htmlspecialchars函数(默认情况下)进行处理。如果需要采用其他的方法进行安全过滤，可以从/ThinkPHP/Conf/convention.php中设置：

'DEFAULT_FILTER' => 'strip_tags',
//也可以设置多种过滤方法
'DEFAULT_FILTER' => 'strip_tags,stripslashes',

从/ThinkPHP/Common/functions.php中可以找到I函数，源码如下：

1. /**
2.  * 获取输入参数 支持过滤和默认值
3.  * 使用方法:
4.  * <code>
5.  * I('id',0); 获取id参数 自动判断get或者post
6.  * I('post.name','','htmlspecialchars'); 获取$_POST['name']
7.  * I('get.'); 获取$_GET
8.  * </code>
9.  * @param string $name 变量的名称 支持指定类型
10.  * @param mixed $default 不存在的时候默认值
11.  * @param mixed $filter 参数过滤方法
12.  * @param mixed $datas 要获取的额外数据源
13.  * @return mixed
14.  */
15. function I($name,$default='',$filter=null,$datas=null) {  
16.     static $_PUT    =    null;  
17.     if(strpos($name,'/')){ // 指定修饰符
18.         list($name,$type)     =    explode('/',$name,2);  
19.     }elseif(C('VAR_AUTO_STRING')){ // 默认强制转换为字符串
20.         $type   =   's';  
21.     }  
22.  
23.     /*根据$name的格式获取数据：先判断参数的来源，然后再根据各种格式获取数据*/
24.     if(strpos($name,'.')) {list($method,$name) =   explode('.',$name,2);} // 指定参数来源
25.     else{$method =   'param';}//设定为自动获取
26.     switch(strtolower($method)) {  
27.         case 'get'     :   $input =& $_GET;break;  
28.         case 'post'    :   $input =& $_POST;break;  
29.         case 'put'     :   /*此处省略*/
30.         case 'param'   :   /*此处省略*/
31.         case 'path'    :   /*此处省略*/
32.     }  
33.  
34.     /*对获取的数据进行过滤*/
35.     if('' // 获取全部变量
36.         $data       =   $input;  
37.         $filters    =   isset($filter)?$filter:C('DEFAULT_FILTER');  
38.         if($filters) {  
39.             if(is_string($filters)){$filters    =   explode(',',$filters);} //为多种过滤方法提供支持
40.             foreach($filters as $filter){  
41.                 $data   =   array_map_recursive($filter,$data); //循环过滤
42.             }  
43.         }  
44.     }elseif(isset($input[$name])) { // 取值操作
45.         $data       =   $input[$name];  
46.         $filters    =   isset($filter)?$filter:C('DEFAULT_FILTER');  
47.         if($filters) {      /*对参数进行过滤，支持正则表达式验证*/
48.             /*此处省略*/
49.         }  
50.         if(!emptyempty($type)){  //如果设定了强制转换类型
51.             switch(strtolower($type)){  
52.                 case 'a': $data = (array)$data;break;   // 数组  
53.                 case 'd': $data = (int)$data;break;   // 数字 
54.                 case 'f': $data = (float)$data;break;    // 浮点   
55.                 case 'b': $data = (boolean)$data;break;    // 布尔
56.                 case 's':   // 字符串
57.                 default:$data   =   (string)$data;  
58.             }  
59.         }  
60.     }else{ // 变量默认值
61.         $data       =    isset($default)?$default:null;  
62.     }  
63.  
64.     is_array($data) && array_walk_recursive($data,'think_filter');  //如果$data是数组，那么用think_filter对数组过滤
65.     return $data;  
66. } 

恩，函数基本分成三块：第一块，获取各种格式的数据。第二块，对获取的数据进行循环编码，不管是二维数组还是三维数组。第三块，也就是倒数第二行，调用了think_filter对数据进行了最后一步的神秘处理。

让我们先来追踪一下think_filter函数：

1. //1536行 版本3.2.3最新添加
2. function think_filter(&$value){// 过滤查询特殊字符    
3.     if(preg_match('/^(EXP|NEQ|GT|EGT|LT|ELT|OR|XOR|LIKE|NOTLIKE|NOT BETWEEN|NOTBETWEEN|BETWEEN|NOTIN|NOT IN|IN)$/i',$value)){          
4.         $value .= ' ';      
5.     }  
6. } 

这个函数很简单，一眼就可以看出来，在一些特定的关键字后面加个空格。但是这个叫think_filter的函数，仅仅加了一个空格，到底起到了什么过滤的作用?

我们都知道重要的逻辑验证，如验证是否已登录，用户是否能购买某商品等，必须从服务器端验证，如果从前端验证的话，就很容易被绕过。同一个道理，在程序中，in/exp一类的逻辑结构，最好也是由服务器端来控制。

当从传递到服务器端的数据是这样：id[0]=in&id[1]=1,2,3，如果没有think_filter函数的话，会被解析成下表中的1，也就会被当成服务器端逻辑解析。但如果变成如下表2的样子，因为多了一个空格，无法被匹配解析，也就避免了漏洞。

1. 1. $data['id']=array('in'=>'1,2,3')    
2.  
3. //经过think_filter过滤之后，会变成介个样子：
4. 2. $data['id']=array('in '=>'1,2,3') 

 

二、SQL注入

相关的文件为:/ThinkPHP/Library/Think/Db.class.php(在3.2.3中改为了/ThinkPHP/Library/Think/Db/Driver.class.php) 以及 /ThinkPHP/Library/Think/Model.class.php。其中Model.class.php文件提供的是curd直接调用的函数，直接对外提供接口，Driver.class.php中的函数被curd操作间接调用。

 

1. //此次主要分析如下语句：
2. M('user')->where($map)->find();    //在user表根据$map的条件检索出一条数据

 

大概说一下TP的处理思路。首先将Model类实例化为一个user对象，然后调用user对象中的where函数处理$map，也就是将$map进行一些格式化处理之后赋值给user对象的成员变量$options(如果有其他的连贯操作，也是先赋值给user对象的对应成员变量，而不是直接拼接SQL语句，所以在写连贯操作的时候，无需像拼接SQL语句一样考虑关键字的顺序)，接下来调用find函数。find函数会调用底层的，也就是driver类中的函数——select来获取数据。到了select函数，又是另一个故事了。

select除了要处理curd操作，还要处理pdo绑定，我们这里只关心curd操作，所以在select中调用了buildSelectSql，处理分页信息，并且调用parseSQL按照既定的顺序把SQL语句组装进去。虽然拼接SQL语句所需要的参数已经全部放在成员变量里了，但是格式不统一，有可能是字符串格式的，有可能是数组格式的，还有可能是TP提供的特殊查询格式，比如：$data['id']=array('gt','100');，所以在拼接之前，还要调用各自的处理函数，进行统一的格式化处理。我选取了parseWhere这个复杂的典型来分析。

关于安全方面的，如果用I函数来获取数据，那么会默认进行htmlspecialchars处理，能有效抵御xss攻击，但是对SQL注入没有多大影响。在过滤有关SQL注入有关的符号的时候，TP的做法很机智：先是按正常逻辑处理用户的输入，然后在最接近最终的SQL语句的parseWhere、parseHaving等函数中进行安全处理。这样的顺序避免了在处理的过程中出现注入。当然处理的方法是最普通的addslashes，根据死在沙滩上的前浪们说，推荐使用mysql_real_escape_string来进行过滤，但是这个函数只能在已经连接了数据库的前提下使用。感觉TP在这个地方可以做一下优化，毕竟走到这一步的都是连接了数据库的。

恩，接下来，分析开始：

先说几个Model对象中的成员变量：

1. // 主键名称
2. protected $pk      = 'id';  
3. // 字段信息
4. protected $fields  = array();  
5. // 数据信息
6. protected $data    = array();  
7. // 查询表达式参数
8. protected $options = array();  
9. // 链操作方法列表
10. protected $methods = array('strict','order','alias','having','group','lock','distinct','auto','filter','validate','result','token','index','force') 

接下来分析where函数：

1. public function where($where,$parse=null){  
2.     //如果非数组格式，即where('id=%d&name=%s',array($id,$name))，对传递到字符串中的数组调用mysql里的escapeString进行处理
3.     if(!is_null($parse) && is_string($where)) {   
4.         if(!is_array($parse)){  $parse = func_get_args();array_shift($parse);}  
5.         $parse = array_map(array($this->db,'escapeString'),$parse);  
6.         $where = vsprintf($where,$parse); //vsprintf() 函数把格式化字符串写入变量中
7.     }elseif(is_object($where)){  
8.         $where  =   get_object_vars($where);  
9.     }  
10.     if(is_string($where) && '' != $where){  
11.         $map    =   array();  
12.         $map['_string']   =   $where;  
13.         $where  =   $map;  
14.     }        
15.  
16.     //将$where赋值给$this->where
17.     if(isset($this->options['where'])){           
18.         $this->options['where'] =   array_merge($this->options['where'],$where);  
19.     }else{  
20.         $this->options['where'] =   $where;  
21.     }  
22.       
23.     return $this;  
24. } 

where函数的逻辑很简单，如果是where('id=%d&name=%s',array($id,$name))这种格式，那就对$id,$name变量调用mysql里的escapeString进行处理。escapeString的实质是调用mysql_real_escape_string、addslashes等函数进行处理。最后将分析之后的数组赋值到Model对象的成员函数——$where中供下一步处理。

再分析find函数：

1. //model.class.php    行721    版本3.2.3
2. public function find($options=array()) {  
3.     if(is_numeric($options) || is_string($options)){ /*如果传递过来的数据是字符串，不是数组*/
4.         $where[$this->getPk()]  =   $options;  
5.         $options                =   array();  
6.         $options['where']       =   $where; /*提取出查询条件，并赋值*/
7.     }  
8.  
9.     // 根据主键查找记录
10.     $pk  =  $this->getPk();  
11.     if (is_array($options) && (count($options) > 0) && is_array($pk)) {  
12.         /*构造复合主键查询条件，此处省略*/
13.     }  
14.  
15.     $options['limit']   =   1;                                  // 总是查找一条记录
16.     $options            =   $this->_parseOptions($options);     // 分析表达式
17.  
18.     if(isset($options['cache'])){  
19.         /*缓存查询，此处省略*/
20.     }  
21.     $resultSet = $this->db->select($options);  
22.  
23.     if(false === $resultSet){   return false;}  
24.     if(emptyempty($resultSet)) {    return null; }           // 查询结果为空       
25.     if(is_string($resultSet)){   return $resultSet;}    //查询结果为字符串
26.  
27.     // 读取数据后的处理，此处省略简写
28.     $this->data = $this->_read_data($resultSet[0]);  
29.     return $this->data;  
30. } 

$Pk为主键，$options为表达式参数，本函数的作用就是完善成员变量——options数组，然后调用db层的select函数查询数据，处理后返回数据。

跟进_parseOptions函数：

1. protected function _parseOptions($options=array()) { //分析表达式
2.     if(is_array($options)){  
3.         $options =  array_merge($this->options,$options);  
4.     }  
5.  
6.     /*获取表名，此处省略*/
7.     /*添加数据表别名，此处省略*/
8.  
9.     $options['model']       =   $this->name;// 记录操作的模型名称
10.  
11.     /*对数组查询条件进行字段类型检查，如果在合理范围内，就进行过滤处理；否则抛出异常或者删除掉对应字段*/
12.     if(isset($options['where']) && is_array($options['where']) && !emptyempty($fields) && !isset($options['join'])){  
13.         foreach ($options['where'] as $key=>$val){  
14.             $key = trim($key);  
15.             if(in_array($key,$fields,true)){    //如果$key在数据库字段内，过滤以及强制类型转换之
16.                 if(is_scalar($val)) {    
17.                 /*is_scalar 检测是否为标量。标量是指integer、float、string、boolean的变量，array则不是标量。*/           
18.                     $this->_parseType($options['where'],$key);  
19.                 }  
20.             }elseif(!is_numeric($key) && '_' != substr($key,0,1) && false === strpos($key,'.') && false === strpos($key,'(') && false === strpos($key,'|') && false === strpos($key,'&')){  
21.                // 如果$key不是数字且第一个字符不是_，不存在.(|&等特殊字符
22.                 if(!emptyempty($this->options['strict'])){   //如果是strict模式，抛出异常
23.                     E(L('_ERROR_QUERY_EXPRESS_').':['.$key.'=>'.$val.']');  
24.                 }     
25.                 unset($options['where'][$key]); //unset掉对应的值
26.             }  
27.         }  
28.     }   
29.     $this->options  =   array();            // 查询过后清空sql表达式组装 避免影响下次查询
30.     $this->_options_filter($options);       // 表达式过滤
31.     return $options;  
32. } 

本函数的结构大概是，先获取了表名，模型名，再对数据进行处理：如果该条数据不在数据库字段内，则做出异常处理或者删除掉该条数据。否则，进行_parseType处理。parseType此处不再跟进，功能为:数据类型检测,强制类型转换包括int,float,bool型的三种数据。

函数运行到此处，就该把处理好的数据传到db层的select函数里了。此时的查询条件$options中的int,float,bool类型的数据都已经进行了强制类型转换，where()函数中的字符串(非数组格式的查询)也进行了addslashes等处理。

继续追踪到select函数，就到了driver对象中了，还是先列举几个有用的成员变量：

1. // 数据库表达式
2. protected $exp = array('eq'=>'=','neq'=>'<>','gt'=>'>','egt'=>'>=','lt'=>'<','elt'=>'<=','notlike'=>'NOT LIKE','like'=>'LIKE','in'=>'IN','notin'=>'NOT IN','not in'=>'NOT IN','between'=>'BETWEEN','not between'=>'NOT BETWEEN','notbetween'=>'NOT BETWEEN');  
3. // 查询表达式
4. protected $selectSql  = 'SELECT%DISTINCT% %FIELD% FROM %TABLE%%FORCE%%JOIN%%WHERE%%GROUP%%HAVING%%ORDER%%LIMIT% %UNION%%LOCK%%COMMENT%';  
5. // 当前SQL指令
6. protected $queryStr   = '';  
7. // 参数绑定
8. protected $bind         =   array(); 

select函数：

1. public function select($options=array()) {  
2.     $this->model  =   $options['model'];  
3.     $this->parseBind(!emptyempty($options['bind'])?$options['bind']:array());  
4.     $sql    = $this->buildSelectSql($options);  
5.     $result   = $this->query($sql,!emptyempty($options['fetch_sql']) ? true : false);  
6.     return $result;  
7. } 

版本3.2.3经过改进之后，select精简了不少。parseBind函数是绑定参数，用于pdo查询，此处不表。

buildSelectSql()函数及其后续调用如下：

1. public function buildSelectSql($options=array()) {  
2.     if(isset($options['page'])) {  
3.         /*页码计算及处理，此处省略*/
4.     }  
5.     $sql  =   $this->parseSql($this->selectSql,$options);  
6.     return $sql;  
7. }  
8.  
9. /* 替换SQL语句中表达式*/
10. public function parseSql($sql,$options=array()){  
11.     $sql   = str_replace(  
12.         array('%TABLE%','%DISTINCT%','%FIELD%','%JOIN%','%WHERE%','%GROUP%','%HAVING%','%ORDER%','%LIMIT%','%UNION%','%LOCK%','%COMMENT%','%FORCE%'),  
13.         array(  
14.             $this->parseTable($options['table']),  
15.             $this->parseDistinct(isset($options['distinct'])?$options['distinct']:false),  
16.             $this->parseField(!emptyempty($options['field'])?$options['field']:'*'),  
17.             $this->parseJoin(!emptyempty($options['join'])?$options['join']:''),  
18.             $this->parseWhere(!emptyempty($options['where'])?$options['where']:''),  
19.             $this->parseGroup(!emptyempty($options['group'])?$options['group']:''),  
20.             $this->parseHaving(!emptyempty($options['having'])?$options['having']:''),  
21.             $this->parseOrder(!emptyempty($options['order'])?$options['order']:''),  
22.             $this->parseLimit(!emptyempty($options['limit'])?$options['limit']:''),  
23.             $this->parseUnion(!emptyempty($options['union'])?$options['union']:''),  
24.             $this->parseLock(isset($options['lock'])?$options['lock']:false),  
25.             $this->parseComment(!emptyempty($options['comment'])?$options['comment']:''),  
26.             $this->parseForce(!emptyempty($options['force'])?$options['force']:'')  
27.         ),$sql);  
28.     return $sql;  
29. } 

可以看到，在parseSql中用正则表达式拼接了sql语句，但并没有直接的去处理各种插叙你的数据格式，而是在解析变量的过程中调用了多个函数，此处拿parseWhere举例子。

1. protected function parseWhere($where) {  
2.     $whereStr = '';  
3.     if(is_string($where)) {     // 直接使用字符串条件
4.         $whereStr = $where;  
5.     }  
6.     else{                       // 使用数组表达式
7.         /*设定逻辑规则，如or and xor等，默认为and，此处省略*/
8.         $operate=' AND ';  
9.  
10.         /*解析特殊格式的表达式并且格式化输出*/
11.         foreach ($where as $key=>$val){  
12.             if(0===strpos($key,'_')) {    // 解析特殊条件表达式
13.                 $whereStr   .= $this->parseThinkWhere($key,$val);  
14.             }  
15.             else{                        // 查询字段的安全过滤
16.                 $multi  = is_array($val) &&  isset($val['_multi']); //判断是否有复合查询
17.                 $key    = trim($key);  
18.                 /*处理字段中包含的| &逻辑*/
19.                 if(strpos($key,'|')) { // 支持 name|title|nickname 方式定义查询字段
20.                     /*将|换成or，并格式化输出，此处省略*/
21.                 }  
22.                 elseif(strpos($key,'&')){  
23.                     /*将&换成and，并格式化输出，此处省略*/
24.                 }  
25.                 else{  
26.                     $whereStr .= $this->parseWhereItem($this->parseKey($key),$val);  
27.                 }  
28.             }  
29.             $whereStr .= $operate;  
30.         }  
31.         $whereStr = substr($whereStr,0,-strlen($operate));  
32.     }  
33.  
34.     return emptyempty($whereStr)?'':' WHERE '.$whereStr;  
35. }  
36.  
37. // where子单元分析
38. protected function parseWhereItem($key,$val) {  
39.     $whereStr = '';  
40.     if(is_array($val)){  
41.         if(is_string($val[0])){  
42.             $exp    =   strtolower($val[0]);  
43.             //如果是$map['id']=array('eq',100)一类的结构，那么解析成数据库可执行格式
44.             if(preg_match('/^(eq|neq|gt|egt|lt|elt)$/',$exp)){  
45.                 $whereStr .= $key.' '.$this->exp[$exp].' '.$this->parseValue($val[1]);  
46.             }  
47.             //如果是模糊查找格式
48.             elseif(preg_match('/^(notlike|like)$/',$exp)){// 模糊查找,$map['name']=array('like','thinkphp%');
49.                 if(is_array($val[1])) { //解析格式如下：$map['b'] =array('notlike',array('%thinkphp%','%tp'),'AND');
50.                     $likeLogic  =   isset($val[2])?strtoupper($val[2]):'OR';    //如果没有设定逻辑结构，则默认为OR
51.                     if(in_array($likeLogic,array('AND','OR','XOR'))){  
52.                         /* 根据逻辑结构，组合语句，此处省略*/
53.                         $whereStr .= '('.implode(' '.$likeLogic.' ',$like).')';                            
54.                     }  
55.                 }  
56.                 else{  
57.                     $whereStr .= $key.' '.$this->exp[$exp].' '.$this->parseValue($val[1]);  
58.                 }  
59.             }elseif('bind' == $exp ){ // 使用表达式，pdo数据绑定
60.                 $whereStr .= $key.' = :'.$val[1];  
61.             }elseif('exp' == $exp ){ // 使用表达式 $map['id']  = array('exp',' IN (1,3,8) ');
62.                 $whereStr .= $key.' '.$val[1];  
63.             }elseif(preg_match('/^(notin|not in|in)$/',$exp)){ //IN运算 $map['id']  = array('not in','1,5,8');
64.                 if(isset($val[2]) && 'exp'==$val[2]){  
65.                     $whereStr .= $key.' '.$this->exp[$exp].' '.$val[1];  
66.                 }else{  
67.                     if(is_string($val[1])) {  
68.                          $val[1] =  explode(',',$val[1]);  
69.                     }  
70.                     $zone      =   implode(',',$this->parseValue($val[1]));  
71.                     $whereStr .= $key.' '.$this->exp[$exp].' ('.$zone.')';  
72.                 }  
73.             }elseif(preg_match('/^(notbetween|not between|between)$/',$exp)){ //BETWEEN运算
74.                 $data = is_string($val[1])? explode(',',$val[1]):$val[1];  
75.                 $whereStr .=  $key.' '.$this->exp[$exp].' '.$this->parseValue($data[0]).' AND '.$this->parseValue($data[1]);  
76.             }else{  //否则抛出异常
77.                 E(L('_EXPRESS_ERROR_').':'.$val[0]);  
78.             }  
79.         }  
80.         else{   //解析如：$map['status&score&title'] =array('1',array('gt','0'),'thinkphp','_multi'=>true);
81.             $count = count($val);  
82.             $rule  = isset($val[$count-1]) ? (is_array($val[$count-1]) ? strtoupper($val[$count-1][0]) : strtoupper($val[$count-1]) ) : '' ;   
83.             if(in_array($rule,array('AND','OR','XOR'))){  
84.                 $count  = $count -1;  
85.             }else{  
86.                 $rule   = 'AND';  
87.             }  
88.             for($i=0;$i<$count;$i++){  
89.                 $data = is_array($val[$i])?$val[$i][1]:$val[$i];  
90.                 if('exp'==strtolower($val[$i][0])) {  
91.                     $whereStr .= $key.' '.$data.' '.$rule.' ';  
92.                 }else{  
93.                     $whereStr .= $this->parseWhereItem($key,$val[$i]).' '.$rule.' ';  
94.                 }  
95.             }  
96.             $whereStr = '( '.substr($whereStr,0,-4).' )';  
97.         }  
98.     }  
99.     else {  
100.         //对字符串类型字段采用模糊匹配
101.         $likeFields   =   $this->config['db_like_fields'];  
102.         if($likeFields && preg_match('/^('.$likeFields.')$/i',$key)) {  
103.             $whereStr .= $key.' LIKE '.$this->parseValue('%'.$val.'%');  
104.         }else {  
105.             $whereStr .= $key.' = '.$this->parseValue($val);  
106.         }  
107.     }  
108.  
109.     return $whereStr;  
110. }  
111.  
112. protected function parseThinkWhere($key,$val) {     //解析特殊格式的条件
113.     $whereStr   = '';  
114.     switch($key) {  
115.         case '_string':$whereStr = $val;break;                                  // 字符串模式查询条件
116.         case '_complex':$whereStr = substr($this->parseWhere($val),6);break;    // 复合查询条件
117.         case '_query':// 字符串模式查询条件
118.             /*处理逻辑结构，并且格式化输出字符串，此处省略*/
119.     }  
120.     return '( '.$whereStr.' )';  
121. } 

上面的两个函数很长，我们再精简一些来看：parseWhere首先判断查询数据是不是字符串，如果是字符串，直接返回字符串，否则，遍历查询条件的数组，挨个解析。由于TP支持_string，_complex之类的特殊查询，调用了parseThinkWhere来处理，对于普通查询，就调用了parseWhereItem。在各自的处理过程中，都调用了parseValue，追踪一下，其实是用了addslashes来过滤，虽然addslashes在非utf-8编码的页面中会造成宽字节注入，但是如果页面和数据库均正确编码的话，还是没什么问题的。

(文/Friday FreeBuf)