php

探究Mkdir() in PHP

0X01 起因

在复现分析Wordpress-5.0.0 RCE 的时候，因为在写图片的过程中，根据图片的dirname创建目录，而后根据basename写入图片。在目录创建成功的前提下，应该是可以写入文件的。但是情况却不是如此，过程中我要在写目标图片前，必须还要再写一个辅助图片。其实这个辅助图片不是很重要，而重要的是这个辅助图片的目录创建。

过程中列如需要写入目标文件为 

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/var/www/html/wordpress/wp-content/uploads/2019/03/1.jpg?/../../../../themes/twentynineteen/1.jpg
需要先写一张 
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/var/www/html/wordpress/wp-content/uploads/2019/03/1.jpg?/1.jpg
为什么会这样的，假设直接写目标文件，过程中会首先创建目录： 
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@mkdir('/var/www/html/wordpress/wp-content/uploads/2019/03/1.jpg?/../../../../themes/twentynineteen',777,true);
其实这个过程是没有创建任何目录的，因为判断是directory already ,到下一步写入图片这里是Imagick::writeImage。这里就会出问题，invaild file path.报错。因为这里不存在 /var/www/html/wordpress/wp-content/uploads/2019/03/1.jpg?这个目录，这涉及到系统调用，因系统的不同相对于的系统处理函数处理的方式也不同。

列如在kali 下 Imagick::writeImage写入 ./1?/../1.png , ./1? 这个目录是会报错的。具体系统调用如下 

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[pid 10285] stat("./1?/../1.png", 0x561a1fe53a48) = -1 ENOENT (No such file or directory)
[pid 10285] openat(AT_FDCWD, "./1?/../1.png", O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, 0666) = -1 ENOENT (No such file or directory)
首先判断了这个文件的状态，而后调用openat 打开这个文件并不存在。AT_FDCWD表示打开的文件位置相对于当前目录。这是我在做的时候遇到的情况。(Linux)

但是在文章 WORDPRESS IMAGE 远程代码执行漏洞分析

一文中，甚至其他另一篇。都没提到两次写图片。难道因为window和linux的不同吗？就这个问题我进行了一次对mkdir的探究。发现其实有很有趣。

0x02 PHP源码 && 系统区别 之mkdir()

2.1 Linux && PHP 7.3.2-3

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mkdir('./1?/../1',777,true)；
mkdir('./1？/../1',777，false)；

当第三参数为$recursive为true 时可以写目录，先说一下这个参数的含义$recursive用来循环创建目录。什么意思呢，当false时只能创建1级目录，即目录连接符最后的一个目录。而当true时是可以创建多级目录至到最后一个目录。列如./a/b/c当abc都不存在时，会通过系统函数mkdir循环创建目录，abc都会被创建，但若为false会因为走到a处目录不存在，则不回去创建最后一个c。

但是第一个mkdir即使为true却也没有创建1?目录 ,这里我们从php内部mkdir执行情况 和 系统 mkdir 执行情况来探究。

2.1.1 PHP_FUNTCION(mkdir)

我们在出现分支的地方细分 /php-src/main/streams/plain_wrapper.c 

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static int php_plain_files_mkdir(php_stream_wrapper *wrapper, const char *dir, int mode, int options, php_stream_context *context)
{
	int ret, recursive = options & PHP_STREAM_MKDIR_RECURSIVE;
	char *p;

	if (strncasecmp(dir, "file://", sizeof("file://") - 1) == 0) {
		dir += sizeof("file://") - 1;
	}

	if (!recursive) {
		ret = php_mkdir(dir, mode);
	} else {
		/* we look for directory separator from the end of string, thus hopefuly reducing our work load */
		char *e;
		zend_stat_t sb;
		size_t dir_len = strlen(dir), offset = 0;
		char buf[MAXPATHLEN];

		if (!expand_filepath_with_mode(dir, buf, NULL, 0, CWD_EXPAND )) {
			php_error_docref(NULL, E_WARNING, "Invalid path");
			return 0;
		}
#### 2.1.1.1 \(recursive = fasle 其中出现的分支的地方在判断`\)recursive若是不需要循环创建则直接进入php_mkdir`

/php-src/ext/standard/file.c 

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PHPAPI int php_mkdir(const char *dir, zend_long mode)
{
	return php_mkdir_ex(dir, mode, REPORT_ERRORS);
}
跟进php_mkdir_ex

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PHPAPI int php_mkdir_ex(const char *dir, zend_long mode, int options)
{
	int ret;

	if (php_check_open_basedir(dir)) {
		return -1;
	}

	if ((ret = VCWD_MKDIR(dir, (mode_t)mode)) < 0 && (options & REPORT_ERRORS)) {
		php_error_docref(NULL, E_WARNING, "%s", strerror(errno));
	}

	return ret;
}

首先会检查open_basedir,接着会进入VCWD_MKDIR,VCWD_MKDIR是个宏命令，有三种不同定义： 

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#define VCWD_MKDIR(pathname, mode) virtual_mkdir(pathname, mode)
#define VCWD_MKDIR(pathname, mode) php_win32_ioutil_mkdir(pathname, mode)
#define VCWD_MKDIR(pathname, mode) mkdir(pathname, mode)
在这里我刚开始并没有考虑太多，跟着gdb的流程走，直接执行mkdir()，会直接调用系统的_mkdir().

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mkdir("./1?/../1", 01411) = -1 ENOENT (No such file or directory)

会直接报错。在预料之类，linux系统下mkdir是不允许这样创建目录的，会效验每一层目录的有效性。回到第一次出现分叉的时候

2.1.1.2 $recursive = true

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else {
		/* we look for directory separator from the end of string, thus hopefuly reducing our work load */
		char *e;
		zend_stat_t sb;
		size_t dir_len = strlen(dir), offset = 0;
		char buf[MAXPATHLEN];

		if (!expand_filepath_with_mode(dir, buf, NULL, 0, CWD_EXPAND )) {
			php_error_docref(NULL, E_WARNING, "Invalid path");
			return 0;
		}

这里会进入expand_filepath_with_mode,这里其实很熟悉，之前也是在看路径处理的时候看到过这个函数，它是一个展开函数，会通过递归的方式展开需要被创建的目录。在其过程会先把相对目录和当前脚本执行目录评价起来,若是绝对目录则忽略. 其中我们的相对目录为 ./1?/../1会变成 /var/www/html/WordPress/wp-content/themes/4/5/6/./1?/../1 当前我所在的目录为 /var/www/html/WordPress/wp-content/themes/4/5/6 然后通过递归的方式 去掉 ../, ./ ,//.并且对应目录前移，会变成 /var/www/html/WordPress/wp-content/themes/4/5/6/1 然后在传递给系统的mkdir函数。

在这个函数里面存在win32 和 linux的不同分支，但在具体处理之前win32判断了目录名不能存在 *，？ 

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#ifdef ZEND_WIN32
	if (memchr(resolved_path, '*', path_length) ||
		memchr(resolved_path, '?', path_length)) {
		return 1;
	}
#endif
注意一下此处！ 附上strace 截图，也是验证上诉分析过程 
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mkdir("/var/www/html/WordPress/wp-content/themes/4/5/6/1", 01411) = 0
### 2.1.2 Mkdir In Linux 在linux中单纯的mkdir是会层层验证目录，而后在创建一级目录。mkdir 也可以带参 -p，代表系统层面循环的创建目录。 当执行mkdir -p 时 ： 
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strace -f -e trace=mkdir  mkdir -p  ./1?/../1
mkdir("1?", 0777)  = 0
mkdir("1", 0777)   = 0
我们能看到它并不像php内部那样，展开而后处理 。它会层层按照输入的目录创建。

2.2 window && PHP 7.0.12

这里是我为什么要探究的一个重要问题点所在，在前面我提到的那篇文章中作者在window下实验当$recursive为false才能创建成功，正好是反着的。作者的解释的false的时候不会去层层判断，但是真的是这样吗？

而后我也做了一个验证性的实验，在window 上用 php 5.6做了这个测试，但是结果让我疑惑了，无论在false还是 true的情况都不会创建目录.而且报错也很有意思，在false的情况下报错 no error 但是就是无法创建。在true的情况下报错 invaild argument。

难道是php-cli 问题？我又用cgi测了一遍，发现同样是这样。有意思，而后我通过邮件联系了那篇文章作者，询问其版本号。很快，得到了他的答复，php-7.0.12。

于是下载php-7.0.12源码 重新编译加debug，此处省略1000字... 在编译完成后我迫不及待的试了一下，同样如此和我的php5.6 一摸一样，无论在cli 模式 或者 cgi 模式下都是无法复现作者文中的情况。这到底问题出在哪呢？

先调了再说，VS调试php 网上基本上没有详细的接受，有的都是Vscode。我不知道如何启动并调试，只好想了个attach的办法。在mkdir前面写上sleep(10),还是在php_plain_files_mkdir这个地方下断，刷新页面，attach到启动的php-cgi 上。

2.2.1 PHP_FUNCTION(mkdir)

2.2.1.1 $recursive == false

还是先分析false的情况，前面都一样，不同的是在php_mkdir_ex中VCWD_MKDIR调用的函数不一样

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ret = VCWD_MKDIR(dir, (mode_t)mode)

这次走到不一样的调用上 

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#define  VCWD_MKDIR(pathname, mode) virtual_mkdir(pathname, mode)
跟进virtual_mkdir

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CWD_API int virtual_mkdir(const char *pathname, mode_t mode) 
{
	cwd_state new_state;
	int retval;
	CWD_STATE_COPY(&new_state, &CWDG(cwd));
	if (virtual_file_ex(&new_state, pathname, NULL, CWD_FILEPATH)) {
		CWD_STATE_FREE_ERR(&new_state);
		return -1;
	}
#ifdef ZEND_WIN32
	retval = mkdir(new_state.cwd);
#else
	retval = mkdir(new_state.cwd, mode);
#endif
	CWD_STATE_FREE_ERR(&new_state);
	return retval;
}

同样调用了virtual_file_ex(),前面有一点没提到，在expand展开路径的过程中最后其实也是进入的这个函数，前面说过在处理的过程中若是win32的情况会判断路径存不存在 *, ?.若是存在则会直接返回1，不会进入后面写路径。为什么那篇文章的作者会在false的情况下写成功呢？

2.2.1.1 $recursive == true

这里前面说过这里会进行expand过程，但是同样会判断路径名中存不存在*, ?,会报错 Invaild Path。

2.2.2 mkdir in window

这里因为没有都没有执行到写目录。此处我们还无法探究window系统mkdir 函数是如何执行的。

0x03 线程安全与非线程安全

重新梳理一下，现在是三种不一样的情况： linux /true 可写 window/7.0.12 ： 1. false 可写 2. true/false 都不可写

window 出现了两种情况。仔细在走一遍window/false的情况，现在我唯一没有考虑到是VCWD_MKDIR 选择情况。前面都是跟着调试流程走的，这是唯一可能出现分叉的地方，重新看一下它的两种种宏定义： 

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 #ifdef VIRTUAL_DIR
	#define  VCWD_MKDIR(pathname, mode) virtual_mkdir(pathname, mode)
#else
	#define  VCWD_MKDIR(pathname, mode) mkdir(pathname, mode)
#endif
若非那片文章作者，是走的第二个define，于是我把第一个define先注释掉了，换上了第二个define，再重新编译一边，结果竟然出现了和那篇作者一样的情况。那么很显然问题现在出现在 VIRTUAL_DIR 定义的情况，在它没有定义的情况下，才会走到第二个define，我看看VIRTUAL_DIR 是在哪被定义的

/php-src/Zend/zend_virtual_cwd.h 

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#ifdef ZTS
#define VIRTUAL_DIR
#endif
熟悉php内核的朋友不会陌生ZTS，这是php 线程安全的标志。用来应对那些使用线程来处理并发请求的Web服务器，列如window下的IIS，worker_mpm模式下的apahce，生活在线程里面的php需要考虑线程间的读写同时也要保证线程间是安全，所以php需要自己提供ZTS层来管理线程间的操作。当定义了ZTS时候，就也同时定义了虚拟目录(VIRTUAL_DIR),为什么会存在虚拟目录这一说法呢，其实很简单你通过 对应的virtual_file_ex()可以看出来，这个函数的目的在于针对相对路径替换出完整的绝对路径。举很简单的例子，php脚本中写的相对路径，其相对路径一定是针对于该脚本的。在执行脚本的过程中，会进入相应的php 内核里面的php_execute_script(),其中有一步是VCWD_CHDIR_FILE(filename),这是用来根据要执行的脚本位置去切换当前目录，同样这个宏定义有两个不同的函数，一个是在虚拟目录下切换目录，一个是非线程安全环境下单线程切换目录，不同是在线程安全下切换目录，并不是直接调用系统的_chdir(),而是将执行脚本的目录存储在TSRMG中，并给定一个cwd_globals_id，要用的时候再去取，比如创建目录，写文件。因为在多线程环境不能直接修改当前进程的目录，只能预定义一个变量保存各线程的当前目录。

可以看到在线程安全的模式下，若是给的相对路径，都会出现当前目录和相对目录的拼接。且都在win32的环境都会检测目录是否包含* ,?.

0x04 结论汇总

我有主意到那篇的文章作者是在window 上用的phpstudy，我也去看了一下phpstudy的是否有7.0.12的版本，存在一个 php-7.0.12-nts+Apache 确实也是非线程安全。也印证上面我修改php 7.0.12 重新编译的结果，但是一个很有趣的东西是,window的系统调用API _mkdir() 是存在和php内部一样的路径展开功能，即他是允许这样写的./1?/../1 可以在当前目录下写入文件夹1的，这和linux不一样，linux的系统函数是逐层判断。在php7.1之后，改变了系统创建目录的API，从_mkdir 变成了CreateDirectoryW，但是不变的是还是可以存在路径展开的功能。即便你这样写 @@#@$@#$^%$&&**/@!#@!$!%/../../evil也是可以创建目录evil的，可以算是一个小技巧。

但是条件是在window下php为非线程安全模式和PHP_FUNCTION(mkdir)第三个参数为false的情况下是可以这样写目录的。可以算是一个小tips吧。结合相应的应用特点，是可以用到的，而且php版本一般都是非线程安全的，在nginx下都是多进程处理php，即非线程安全。apache只有在worker_mpm才是多线程的，一般也不常用。一般都是prefork_mpm + php_mod，即多进程。利用环境还是比较常见的。

努力在努力，永远不说放弃，终会如愿以偿！ --maple