【反序列化漏洞-01】序列化与反序列化简介

1 背景

（1）在PHP中，每个类的定义都以关键字 class 开头，后面跟着类名，后面跟着一对花括号，里面包含有类的属性与方法的定义。
（2）一个类可以包含有属于自己的属性（常量，变量）和方法（函数）。
（3）由于类的实例化对象比较抽象，不方便用于传输和存储。

tips（类与对象）:

• 类为class，对象是object；举个例子，车为一个大类，大类再分小类如自行车、卡车；而具体的某台车为一个对象。

2 序列化与反序列化的定义

序列化与反序列化过程在php、python等多种语言中普遍存在。

• 序列化：程序将对象状态转换为可存储或传输的字节序列的过程（即将对象状态转换为可存储或可传输的过程）
• 反序列化：程序把存储或传输的字节序列恢复为对象的过程。
• 核心思想：对象状态的保存和重建。

PHP中的序列化与反序列化，基本都是围绕serialize()和unserialize()两个函数展开的。

3 作用及优点

序列化的意义：在传递和保存对象时，为保证对象的完整性和可传递性，程序将对象转换为有序字节流，以保存在本地文件中，并且可以以特定的格式在进程之间跨平台、安全的进行通信。比如从java平台传递到php平台。

反序列化的意义：根据字节流中保存的对象状态及描述信息，通过反序列化重建对象。

序列化的优点：

• 将对象转为字节流存储到硬盘上（实际上是存放在数据库，一般是redis数据库-键值对数据库），当JVM停机的话，字节流还会在硬盘上默默等待，等待下一次JVM的启动，把序列化的对象，通过反序列化为原来的对象。
• 序列化后的二进制序列能够减少存储空间（永久性保存对象）。
• 序列化成字节流形式的对象可以进行网络传输。
• 通过序列化可以在进程间传递对象。

tips:
实际上用redis数据库作为缓存，一般用于存储序列化后的字符串，待字符串需要使用时，再反序列化为对象，方便调用。

4 例子：测试php代码中序列化与反序列化执行过程

4.1 测试环境

服务器：在虚拟机中安装win2008及phpstudy，参考《【语言环境】WAMP环境部署及优化—以win2008R2SP1为操作系统》。

客户端：真实机浏览器。

4.2 测试序列化过程

（1）在服务器网站根目录下新建一个文件夹serialize_unserialize，再在该文件夹下新建一个txt文件，输入以下内容，并重命名为serialize.php。

<meta charset = "utf-8">
<?php
//定义一个stu类，类中有4个属性，暂未定义方法。
class stu{
    
	public $name;
	public $sex;
	public $age;
	public $score;
}

//创建对象1
$stu1=new stu();
$stu1->name="gzz";
$stu1->sex=true;
$stu1->age=18;
$stu1->score=66;

//创建对象2
$stu2=new stu();
$stu2->name="dqq";
$stu2->sex=false;
$stu2->age=18;
$stu2->score=96;

//输出gzz和dqq的成绩
echo $stu1->name."'s score=".$stu1->score;
echo "<br/>";
echo $stu2->name."'s score=".$stu2->score;

//用var_dump输出对象
echo "<hr>";
var_dump($stu1);
echo "<br/>";
var_dump($stu2);

//对对象进行序列化并输出
echo "<hr>";
echo "序列化后采用echo输出<br>";
echo serialize($stu1);

?>

（2）真实机浏览器访问该网页，显示如下。可以看到对象被序列化成字符串：，其中：

• object(stu)#1 (4) { ["name"]=> string(3) "gzz" ["sex"]=> bool(true) ["age"]=> int(18) ["score"]=> int(66) }
  ①object表示对象；(stu)表示对象所属类， (4) 表示有4个属性
• O:3:"stu":4:{s:4:"name";s:3:"gzz";s:3:"sex";b:1;s:3:"age";i:18;s:5:"score";i:66;}
  ①O表示该字符串对对象；3表示该对象名有3个字符；stu表示对象名；4表示有4个属性；
  ②花括号内每两个分号表示一个属性的键值对。
  

4.3 测试反序列化过程

（1）复制上述serialize.php文件，并重命名为unserialize.php内容修改如下：

<meta charset = "utf-8">
<?php
//定义一个stu类，类中有4个属性，暂未定义方法。
class stu{
    
	public $name;
	public $sex;
	public $age;
	public $score;
}

//接收来自输入或者前文生成的字符串。
$obj=$_GET['obj'];

//反序列化
$stu1 = unserialize($obj);

//采用var_dump输出
echo "采用var_dump输出<br>";
var_dump($stu1);
echo '<hr>';

//对对象进行序列化并输出
echo "序列化后采用echo输出<br>";
echo serialize($stu1);

?>

（2）真实机浏览器访问该网页并传入参数obj，访问参数为?obj=O:3:%22stu%22:4:{s:4:%22name%22;s:3:%22gzz%22;s:3:%22sex%22;b:1;s:3:%22age%22;i:18;s:5:%22score%22;i:66;}，网页显示结果如下。可以看到反序列后后成功生成对象。

5 例子：SessionID在php中的序列化与反序列化

5.1 SessionID序列化

以PHP语言为例，简单介绍Session ID序列化的过程。
（1）在第4行中，odbc_connect函数，执行成功则返回connection ID函数，失败则返回false。输入参数依次为数据库名、用户名、密码、其他参数。
（1）在第5行中，odbc_prepare函数，如果成功准备 SQL 命令，则返回 ODBC 结果标识符； 出错时返回 false。
（1）在第6行，serialize()函数将 session_data 进行序列化；随后，array()生成一个数组，数组的第一个元素是序列化后的字节流，第二个元素是变量。
（1）在第7行的判断条件中，odbc_execute()函数将准备好的数组传入到准备好的SQL语句中执行，进行数据库中的对应数据的更新。如果执行失败，则执行 if 函数体。

<?php
// $session_data 是包含了当前用户 session 信息的多维数组。
// 我们使用 serialize() 在请求结束之前将其存储到数据库中。
$conn = odbc_connect ("webdb", "php", "chicken");
$stmt = odbc_prepare ($conn, "UPDATE sessions SET data = ? WHERE id = ?");
$sqldata = array (serialize($session_data), $PHP_AUTH_USER);
if (!odbc_execute ($stmt, &$sqldata)) {
    
    $stmt = odbc_prepare($conn,
     "INSERT INTO sessions (id, data) VALUES(?, ?)");
    if (!odbc_execute($stmt, &$sqldata)) {
    
    /* 出错 */
    }
}
?>

5.2 SessionID反序列化

以PHP语言为例，简单介绍Session ID反序列化的过程，是上述例子的延续。
（1）在第6行，使用array()函数将超全局变量$_SERVER的属性PHP_AUTH_USER内容定义为数组。
（1）在第7行中，使用odbc_execute()函数从数据库中找到对应user的SessionID；odbc_fetch_into()返回结果中的列数，错误时为返回false。
（1）在第12行中，对从数据库中取得的SessionID进行反序列化。

<?php
// 这里，我们使用 unserialize() 装载来自数据库的 $session_data 数组中的会话数据。
// 此例是描述 serialize() 的那个例子的补充。
$conn = odbc_connect("webdb", "php", "chicken");
$stmt = odbc_prepare($conn, "SELECT data FROM sessions WHERE id = ?");
$sqldata = array($_SERVER['PHP_AUTH_USER']);
if (!odbc_execute($stmt, $sqldata) || !odbc_fetch_into($stmt, $tmp)) {
    
    // 如果执行出错或返回错误，则初始化为空数组
    $session_data = array();
} else {
    
    // 现在我们需要的是 $tmp[0] 中已序列化的数据。
    $session_data = unserialize($tmp[0]);
    if (!is_array($session_data)) {
    
        // 出错，初始化为空数组
        $session_data = array();
    }
}
?>

6 总结

（1）了解序列化与反序列化的作用；
（1）掌握PHP中序列化与反序列化的使用方法。

参考文章

[1]《序列化和反序列化的详解》
[2]《PHP类与对象基本概念》初学者建议看一下PHP官方手册对类的应用方法。