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[10898] 2017-01-05_浅析ReDoS的原理与实践

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-18
2017-01-05_浅析ReDoS的原理与实践 浅 析 R e D o S 的 原 理 与 实 践 M y K i n g s   F r e e B u f   2 0 1 7 - 0 1 - 0 5 * 本 文 原 创 作 者 ： M y K i n g s ， 本 文 属 F r e e B u f 原 创 奖 励 计 划 ， 未 经 许 可 禁 止 转 载   正 则 表 达 式 拒 绝 服 务 攻 击 。 正 则 表 达 式 拒 绝 服 务 攻 击 。 开 发 人 员 使 用 了 正 则 表 达 式 来 对 用 户 输 入 的 数 据 进 行 有 效 性 校 验 开 发 人 员 使 用 了 正 则 表 达 式 来 对 用 户 输 入 的 数 据 进 行 有 效 性 校 验 ,   当 编 写 校 验 的 正 则 表 达 式 存 在 缺 陷 或 者 不 严 谨 时 当 编 写 校 验 的 正 则 表 达 式 存 在 缺 陷 或 者 不 严 谨 时 ,   攻 击 者 攻 击 者 可 以 构 造 特 殊 的 字 符 串 来 大 量 消 耗 服 务 器 的 系 统 资 源 ， 造 成 服 务 器 的 服 务 中 断 或 停 止 。 可 以 构 造 特 殊 的 字 符 串 来 大 量 消 耗 服 务 器 的 系 统 资 源 ， 造 成 服 务 器 的 服 务 中 断 或 停 止 。 1   常 见 术 语 常 见 术 语 先 让 我 们 来 了 解 几 个 概 念 : 1 . 1   R e g e x 正 则 表 达 式 ( ) 是 由 字 符 ( ) 与 元 字 符 ( ) 组 成 的 一 种 有 特 定 规 则 的 特 殊 字 符 串 。 在 模 式 匹 配 中 ， 正 则 表 达 式 通 常 被 用 于 验 证 邮 箱 、 U R L 、 手 机 号 码 等 。 常 用 元 字 符 常 用 元 字 符 : 元 字 符 元 字 符 说 明 说 明 将 下 一 个 字 符 标 记 为 一 个 特 殊 字 符 、 或 一 个 原 义 字 符 、 或 一 个 向 后 引 用 、 或 一 个 八 进 制 转 义 符 。 例 如 ， “ ”   匹 配 字 符   “ ” 。 “ ”   匹 配 一 个 换 行 符 。 序 列   “ ”   匹 配   “ ”   而   “ ”   则 匹 配   “ ” 。 R e D o S ( R e g u l a r   e x p r e s s i o n   D e n i a l   o f   S e r v i c e ) R e g u l a r   E x p r e s s i o n ,   R e g e x 可 为 英 文 字 母 、 数 字 、 符 号 等 特 殊 符 号 n n n ( (
^ 匹 配 输 入 字 符 串 的 开 始 位 置 。 如 果 设 置 了 R e g E x p 对 象 的 M u l t i l i n e 属 性 ，   也 匹 配   “ ”   或   “ ”   之 后 的 位 置 。 $ 匹 配 输 入 字 符 串 的 结 束 位 置 。 如 果 设 置 了 R e g E x p 对 象 的 M u l t i l i n e 属 性 ，   也 匹 配   “ ”   或   “ ”   之 前 的 位 置 。 * 匹 配 前 面 的 子 表 达 式 零 次 或 多 次 。 例 如 ，   能 匹 配   “ ” 、 “ ”   以 及   “ ” 。   等 价 于   。 元 字 符 元 字 符 说 明 说 明 ^ n r $ n r z o * z z o z o o * { 0 , }
+ 匹 配 前 面 的 子 表 达 式 一 次 或 多 次 。 例 如 ， “ ”   能 匹 配   “ ”   以 及   “ ” ， 但 不 能 匹 配   “ ” 。   等 价 于 。 ? 匹 配 前 面 的 子 表 达 式 零 次 或 一 次 。 例 如 ， “ ”   可 以 匹 配   “ ”   或   “ ”   中 的   “ ” 。   等 价 于 。 . 匹 配 除   “ ”   之 外 的 任 何 单 个 字 符 。 要 匹 配 包 括   “ ”   在 内 的 任 何 字 符 ， 请 使 用 像   “   ”   的 模 式 。 元 字 符 元 字 符 说 明 说 明 z o + z o z o o z + { 1 , } d o ( e s ) ? d o d o e s d o ? { 0 , 1 } n n ( . $ l a m b d a _ 1 $ n )
( p a t t e r n ) 匹 配 p a t t e r n 并 获 取 这 一 匹 配 的 子 字 符 串 。 该 子 字 符 串 用 于 向 后 引 用 。 所 获 取 的 匹 配 可 以 从 产 生 的 M a t c h e s 集 合 得 到 ， 在 V B S c r i p t 中 使 用 S u b M a t c h e s 集 合 ， 在 J S c r i p t 中 则 使 用 $ 0 … $ 9 属 性 。 要 匹 配 圆 括 号 字 符 ， 请 使 用   “ ”   或   “ ” 。 w 匹 配 包 括 下 划 线 的 任 何 单 词 字 符 。 等 价 于   “ ” 。 W 匹 配 任 何 非 单 词 字 符 。 等 价 于   “ ” 。 元 字 符 元 字 符 说 明 说 明 更 多 元 字 符 请 点 击 阅 读 原 文 。 1 . 2   D o S   &   D D o S 拒 绝 服 务 攻 击 ( ) 亦 称 洪 水 攻 击 ， 是 一 种 网 络 攻 击 手 法 ， 其 目 的 在 于 使 目 标 电 脑 的 网 络 或 系 统 资 源 耗 尽 ， 使 服 务 暂 时 中 断 或 停 止 ， 导 致 其 正 常 用 户 无 法 访 问 。 分 布 式 拒 绝 服 务 攻 击 ( ) ， 是 使 用 网 络 上 两 个 或 两 个 以 上 被 攻 陷 的 电 脑 作 为   “ ”   向 特 定 的 目 标 发 动   “ ”   式 攻 击 。 D D o S 攻 击 可 以 具 体 分 成 两 种 形 式 ： 攻 击 可 以 具 体 分 成 两 种 形 式 ：                 带 宽 消 耗 型 攻 击 洪 水 攻 击 U D P 、 I C M P 、 p i n g   o f   d e a t h 放 大 攻 击 N T P 、 D N S 资 源 消 耗 型 攻 击 S Y N 洪 水 、 L A N D   a t t a c k 、 C C ( ) [ A - Z a - z 0 - 9 _ ] [ ^ A - Z a - z 0 - 9 _ ] D e n i a l - o f - S e r v i c e   A t t a c k D i s t r i b u t e d   D e n i a l - o f - S e r v i c e   A t t a c k 僵 尸 拒 绝 服 务
1 . 3   F S M 、 、 D F A 、 、   N F A 有 限 状 态 自 动 机 ： 有 限 状 态 自 动 机 ： （ F S M   “ f i n i t e   s t a t e   m a c h i n e ”   或 者 F S A   “ f i n i t e   s t a t e   a u t o m a t o n ”   ） 是 为 研 究 有 限 内 存 的 计 算 过 程 和 某 些 语 言 类 而 抽 象 出 的 一 种 计 算 模 型 。 有 限 状 态 自 动 机 拥 有 有 限 数 量 的 状 态 ， 每 个 状 态 可 以 迁 移 到 零 个 或 多 个 状 态 ， 输 入 字 串 决 定 执 行 哪 个 状 态 的 迁 移 。 有 限 状 态 自 动 机 还 可 以 分 成 确 定 与 非 确 定 两 种 ,   非 确 定 有 限 状 态 自 动 机 可 以 转 化 为 确 定 有 限 状 态 自 动 机 。 正 则 表 达 式 引 擎 分 成 两 类 ： 一 类 称 为 ， 另 一 类 称 为 。 两 类 引 擎 要 顺 利 工 作 ， 都 必 须 有 一 个 正 则 式 和 一 个 文 本 串 ， 一 个 捏 在 手 里 ， 一 个 吃 下 去 。 捏 着 文 本 串 去 比 较 正 则 式 ， 看 到 一 个 子 正 则 式 ， 就 把 可 能 的 匹 配 串 全 标 注 出 来 ， 然 后 再 看 正 则 式 的 下 一 个 部 分 ， 根 据 新 的 匹 配 结 果 更 新 标 注 。 而 是 捏 着 正 则 式 去 比 文 本 ， 吃 掉 一 个 字 符 ， 就 把 它 跟 正 则 式 比 较 ， 匹 配 就 记 下 来 ： “ 某 年 某 月 某 日 在 某 处 匹 配 上 了 ！ ” ， 然 后 接 着 往 下 干 。 一 旦 不 匹 配 ， 就 把 刚 吃 的 这 个 字 符 吐 出 来 ， 一 个 个 的 吐 ， 直 到 回 到 上 一 次 匹 配 的 地 方 。 部 分 程 序 及 其 所 使 用 的 正 则 引 擎 部 分 程 序 及 其 所 使 用 的 正 则 引 擎 : 引 擎 类 型 引 擎 类 型 程 序 程 序 D F A a w k ( 大 多 数 版 本 ) 、 e g r e p （ 大 多 数 版 本 ） 、 f l e x 、 l e x 、 M y S Q L 、 P r o c m a i l 传 统 型   N F A G N U   E m a c s 、 J a v a 、 g r e p （ 大 多 数 版 本 ） 、 l e s s 、 m o r e 、 . N E T 语 言 、 P C R E   l i b r a r y 、 P e r l 、 P H P （ 所 有 三 套 正 则 库 ） 、 P y t h o n 、 R u b y 、 s e t （ 大 多 数 版 本 ） 、 v i P O S I X   N F A m a w k 、 M o r t i c e   L e r n   S y s t e m ’ s   u t i l i t i e s 、 G U N   E m a c s （ 明 确 指 定 时 使 用 ） D F A / N F A 混 合 G N U   a w k 、   G N U   g r e p / e g r e p 、   T c l 2   R e D o S   原 理 原 理 2 . 1   概 述 概 述 对 于 文 本 串 里 的 每 一 个 字 符 只 需 扫 描 一 次 ， 比 较 快 ， 但 特 性 较 少 ； 要 翻 来 覆 去 吃 字 符 、 吐 字 符 ， 速 度 慢 ， 但 是 特 性 ( 如 : 分 组 、 替 换 、 分 割 ) 丰 富 。 支 持   、 、 ， D F A （ 确 定 性 有 限 状 态 自 动 机 ） N F A （ 非 确 定 性 有 限 状 态 自 动 机 ） D F A N F A D F A N F A N F A 惰 性 ( l a z y ) 回 溯 ( b a c k t r a c k i n g ) 反 向 引 用 ( b a c k r e f e r e n c e ) N F A
缺 省 应 用 模 式 ， 可 能 会 陷 入 递 归 险 境 导 致 性 能 极 差 。 2 . 2   说 明 说 明 我 们 定 义 一 个 正 则 表 达 式 来 对 字 符 串 匹 配 。 使 用 的 正 则 引 擎 ， 必 须 经 历 次 尝 试 失 败 后 才 能 否 定 这 个 匹 配 。 同 理 字 符 串 为 就 要 经 历 次 尝 试 。 如 果 我 们 继 续 增 加 的 个 数 为 2 0 个 、 3 0 个 或 者 更 多 ， 那 么 这 里 的 匹 配 会 变 成 指 数 增 长 。 下 面 我 们 以 语 言 为 例 子 来 进 行 代 码 的 演 示 : g r e e d y N F A ^ ( a + ) + $ a a a a X N F A 2 ^ 4 = 1 6 a a a a a a a a a a X 2 ^ 1 0 = 1 0 2 4 a p y t h o n
把 上 面 的 代 码 保 存 成 文 件 并 执 行 这 个   p y   脚 本 文 件 : 输 出 到 最 后 一 行 貌 似 程 序 卡 住 了 ， 我 们 来 看 下 电 脑 的   C P U : # ! / u s r / b i n / e n v   p y t h o n #   c o d i n g :   u t f - 8 i m p o r t   r e i m p o r t   t i m e d e f   e x p ( t a r g e t _ s t r ) :         " " "         " " "         s 1   =   t i m e . t i m e ( )         f l a w _ r e g e x   =   r e . c o m p i l e ( ' ^ ( a + ) + $ ' )         f l a w _ r e g e x . m a t c h ( t a r g e t _ s t r )         s 2   =   t i m e . t i m e ( )         p r i n t ( " C o n s u m i n g   t i m e :   % . 4 f "   %   ( s 2 - s 1 ) ) i f   _ _ n a m e _ _   = =   ' _ _ m a i n _ _ ' :         s t r _ l i s t   =   (                 ' a a a a a a a a a a a a a a a a X ' ,                       #   2 ^ 1 6                 ' a a a a a a a a a a a a a a a a a a X ' ,                   #   2 ^ 1 8                 ' a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a X ' ,               #   2 ^ 2 0                 ' a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a X ' ,           #   2 ^ 2 2                 ' a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a X ' ,       #   2 ^ 2 4                 ' a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a X ' ,   #   2 ^ 2 6                 ' a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a X ' ,   #   2 ^ 3 6         )         f o r   e v i l _ s t r   i n   s t r _ l i s t :                 p r i n t ( ' C u r r e n t :   % s '   %   e v i l _ s t r )                 e x p ( e v i l _ s t r )                 p r i n t ( ' - - ' * 4 0 ) r e d o s . p y $   p y t h o n   r e d o s . p y C u r r e n t :   a a a a a a a a a a a a a a a a X C o n s u m i n g   t i m e :   0 . 0 0 4 3 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C u r r e n t :   a a a a a a a a a a a a a a a a a a X C o n s u m i n g   t i m e :   0 . 0 1 7 5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C u r r e n t :   a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a X C o n s u m i n g   t i m e :   0 . 0 6 7 8 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C u r r e n t :   a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a X C o n s u m i n g   t i m e :   0 . 2 3 7 0 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C u r r e n t :   a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a X C o n s u m i n g   t i m e :   0 . 9 8 4 2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C u r r e n t :   a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a X C o n s u m i n g   t i m e :   4 . 1 0 6 9 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C u r r e n t :   a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a X
C P U 利 用 率 已 经 快 接 近 1 0 0 % 了 ， 我 们 在 分 别 执 行 两 次 ( 电 脑 配 置 低 的 慎 重 操 作 电 脑 配 置 低 的 慎 重 操 作 ) : 2 . 3   总 结 总 结 每 个 恶 意 的 正 则 表 达 式 模 式 应 该 包 含 ： 每 个 恶 意 的 正 则 表 达 式 模 式 应 该 包 含 ： 使 用 重 复 分 组 构 造 在 重 复 组 内 会 出 现 重 复 交 替 重 叠 有 缺 陷 的 正 则 表 达 式 会 包 含 如 下 部 分 ： 有 缺 陷 的 正 则 表 达 式 会 包 含 如 下 部 分 ： ( a + ) + ( [ a - z A - Z ] + ) * ( a | a a ) + ( a | a ? ) + ( . * a ) { x }   |   f o r   x   >   1 0 注 意 :   这 里 的 a 是 个 泛 指 2 . 4   实 例 实 例 下 面 我 们 来 展 示 一 些 实 际 业 务 场 景 中 会 用 到 的 缺 陷 正 则 。 英 文 的 个 人 名 字 英 文 的 个 人 名 字 : R e g e x :   ^ [ a - z A - Z ] + ( ( [ ' , . - ] [ a - z A - Z   ] ) ? [ a - z A - Z ] * ) * $ P a y l o a d :   a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ! J a v a   C l a s s n a m e R e g e x :   ^ ( ( [ a - z ] ) + . ) + [ A - Z ] ( [ a - z ] ) + $ P a y l o a d :   a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ! E m a i l 格 式 验 证 格 式 验 证 R e g e x :   ^ ( [ 0 - 9 a - z A - Z ] ( [ - . w ] * [ 0 - 9 a - z A - Z ] ) * @ ( ( [ 0 - 9 a - z A - Z ] ) + ( [ - w ] * [ 0 - 9 a - z A - Z ] ) * . ) + [ a - z A - Z ] { 2 , 9 } ) $ P a y l o a d :   a @ a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ! 多 个 邮 箱 地 址 验 证 多 个 邮 箱 地 址 验 证 R e g e x :   ^ [ a - z A - Z ] + ( ( [ ' , . - ] [ a - z A - Z   ] ) ? [ a - z A - Z ] * ) * s + & l t ; ( w [ - . _ w ] * w @ w [ - . _ w ] * w . w { 2 , 3 } ) & g t ; $ | ^ ( w [ - . _ w ] * w @ w [ - . _ w ] * w . w { 2 , 3 } ) $ P a y l o a d :   a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a !
复 数 验 证 复 数 验 证 R e g e x :   ^ d * [ 0 - 9 ] ( | . d * [ 0 - 9 ] | ) * $ P a y l o a d :   1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ! 模 式 匹 配 模 式 匹 配 R e g e x :   ^ ( [ a - z 0 - 9 ] + ( [ - a - z 0 - 9 ] * [ a - z 0 - 9 ] + ) ? . ) { 0 , } ( [ a - z 0 - 9 ] + ( [ - a - z 0 - 9 ] * [ a - z 0 - 9 ] + ) ? ) { 1 , 6 3 } ( . [ a - z 0 - 9 ] { 2 , 7 } ) + $ P a y l o a d :   a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ! 使 用 使 用 来 进 行 测 试 有 缺 陷 的 正 则 示 例 来 进 行 测 试 有 缺 陷 的 正 则 示 例 : 3   R e D o S   防 范 防 范 哪 里 会 用 到 ,   几 乎 在 我 们 的 网 络 程 序 与 设 备 资 源 的 任 何 位 置 都 会 用 到 。 如 :   、 、 、 等 。 3 . 1   常 见 位 置 常 见 位 置 客 户 端 客 户 端 浏 览 器 移 动 设 备 服 务 器 端 服 务 器 端 3 . 2   防 范 手 段 防 范 手 段 防 范 手 段 只 是 为 了 降 低 风 险 而 不 能 百 分 百 消 除   p y t h o n $   p y t h o n   - c   " i m p o r t   r e ; r e . m a t c h ( ' ^ [ a - z A - Z ] + ( ( [ ' , . - ] [ a - z A - Z   ] ) ? [ a - z A - Z ] * ) * $ ' ,   ' a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ! ' ) " R e g e x W A F W e b 前 端 W e b 后 端 D B 数 据 库 R e D o S
  这 种 威 胁 。 当 然 为 了 避 免 这 种 威 胁 的 最 好 手 段 是 尽 量 减 少 正 则 在 业 务 中 的 使 用 场 景 或 者 多 做 测 试 ,   增 加 服 务 器 的 性 能 监 控 等 。 降 低 正 则 表 达 式 的 复 杂 度 ,   尽 量 少 用 分 组 严 格 限 制 用 户 输 入 的 字 符 串 长 度 ( 特 定 情 况 下 ) 使 用 单 元 测 试 、 f u z z i n g   测 试 保 证 安 全 使 用 静 态 代 码 分 析 工 具 ,   如 :   s o n a r 添 加 服 务 器 性 能 监 控 系 统 ,   如 :   z a b b i x 2 . 5   参 考 链 接 参 考 链 接 《 精 通 正 则 表 达 式 》 h t t p : / / b l o g . c s d n . n e t / c 6 0 1 0 9 7 8 3 6 / a r t i c l e / d e t a i l s / 4 7 0 4 0 7 0 3 h t t p : / / h o o o p o . i t e y e . c o m / b l o g / 5 4 8 0 8 7 h t t p : / / w w w . g u o z i w e b . c o m / a r c h i v e / 1 1 6 0 . h t m l h t t p s : / / s w t c h . c o m / ~ r s c / r e g e x p / r e g e x p 1 . h t m l h t t p s : / / w w w . o w a s p . o r g / i n d e x . p h p / R e g u l a r _ e x p r e s s i o n _ D e n i a l _ o f _ S e r v i c e _ - _ R e D o S h t t p s : / / e n . w i k i p e d i a . o r g / w i k i / R e D o S h t t p s : / / w w w . c h e c k m a r x . c o m / w p - c o n t e n t / u p l o a d s / 2 0 1 5 / 0 3 / R e D o S - A t t a c k s . p d f h t t p s : / / w w w . e x p l o i t - d b . c o m / d o c s / 3 8 1 4 9 . p d f h t t p s : / / w w w . o w a s p . o r g / i n d e x . p h p / R e g u l a r _ e x p r e s s i o n _ D e n i a l _ o f _ S e r v i c e _ - _ R e D o S h t t p s : / / w w w . o w a s p . o r g / i m a g e s / 3 / 3 8 / 2 0 0 9 1 2 1 0 _ V A C - R E G E X _ D O S - A d a r _ W e i d m a n . p d f h t t p s : / / w w w . o w a s p . o r g / i n d e x . p h p / O W A S P _ V a l i d a t i o n _ R e g e x _ R e p o s i t o r y * 本 文 原 创 作 者 ： M y K i n g s ， 本 文 属 F r e e B u f 原 创 奖 励 计 划 ， 未 经 许 可 禁 止 转 载
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