如何打造自己的PoC框架-Pocsuite3-框架篇
本节笔者将按照Pocsuite框架结构以及工程化实践，来实现一款自己的PoC框架。为了开一个好头，我们先取一个好听的名字，想威武霸气一些可以取上古神器之类的，诸如轩辕夏禹赤霄干将，若怀着对游戏的热爱也可以有山丘之王（Mountain King）剑圣（BladeMaster）月之女神（Priess Of the moon）。由于笔者比较懒，我们就取一个朴素的名字： AirPoc ，中文名叫它"空气炮"吧。
名称取好了，我们还要幻想一下大饼。这里请充分发挥想象力，幻想它的功能，你要记住，没有我们实现不了的功能，如果有，打死产品manager即可。
这里不妨开下脑洞，为了组建兔子安全联盟，我们计划开发一款基于区块链的PoC验证框架AirPoc，限定只对"兔子安全联盟"范围内的网站进行安全检查，由一个AirPoc节点检查出了存在漏洞的地址，将URL和PoC共享到区块中，再由随机的其他节点验证，验证成功则获得"空气币"，而被检测到的网站所有者则需要支付"空气币"作为报酬。
虽然只是暂时的幻想，但是产品小哥哥也略带激动整理出了我们需要的功能。
使用简单，不要有太多的命令，可以跨平台使用
人多力量大，能让更多人参与进来的
能简单操作就能内置到其他产品上
验证速度与验证准确率极高！
我也不知道什么好，总之你跑起来能出东西就行！
当然，这位产品小哥哥可能怕被打，没有将分布式，区块链的概念加入进来。
具体细节
下面就由笔者来具体实现由笔者兼职的产品manager随便一想（挖坑）的东西。我们逐一分析问题，并给出最后的解决方案。
说到使用简单，我们就任性的选择使用Python了，不信你看看Python之父的头发。在安装了Python之后，也可以一份代码多处使用，但为了足够的简单与原生，我们决定尽量少使用Python的第三方包。而目前Python最新版为3.7，我们就以此为例。
国外的众多开源安全项目都有不少人参与，像Metasploit
Sqlmap
Routersploit
能贡献一份代码到上面可能是安全研究人员最想做的事情吧。
所以笔者有个想法是AirPoc的PoC仓库可以开源到GitHub，并且能够在线调用上面的PoC，这样也不会为了PoC的更新而烦恼了。
内置到其他产品也更是容易，如果是Python类的软件，可以直接把AirPoc当做包来调用，如果其他软件，AirPoc可以开放一个RPC接口提供使用，如果不想要Python的环境，也可以通过pyinstaller之类的工具打包，我们的设计原则是尽量不依赖其他第三方库，所以也会避免很多奇奇怪怪的问题。
想要实现验证速度与验证准确率极高，我们要做好多线程或协程的并发模型，这里我们会在后面在详细叙述。
最后，"我也不知道什么好，总之你跑起来能出东西就行！"，如果上面的事情我们都做好了，这个应该就是水到渠成的了~
AirPoc的框架
在完成这个"宏伟计划"之前，我们也需要设计一下整体的代码框架。作为一名代码洁癖患者，一个良好的代码结构，是万里长征的第一步。我们建立如下的目录结构，env是虚拟环境，建立两个目录 lib 、 pocs ， lib 用于存储之后的相关核心文件， pocs 用于存储poc文件，和一个文件 main.py 用作初始入口。
就像盖大楼需要打好地基，接下来完成基础框架，我们可以先不用写具体的功能，但是了解作为"地基"的函数的意义。如下，在 main.py 文件中如下代码，一个初始的框架就完成了。
import osimport timedef banner(): msg = ''' ___ _ _____ _____ _____ _____ / | | | | _ \ | _ \ / _ \ / ___| / /| | | | | |_| | | |_| | | | | | | | / / | | | | | _ / | ___/ | | | | | | / / | | | | | | \ \ | | | |_| | | |___ /_/ |_| |_| |_| \_\ |_| \_____/ \_____| {} '''.format(version) print(msg)def init(config: dict): print("[*] target:{}".format(config["url"]))def end(): print("[*] shutting down at {0}".format(time.strftime("%X")))def start(): passdef main(): banner() config = { "url": "https://www.seebug.org/" } init(config) start() end()if __name__ == '__main__': version = "v0.00000001" main()但是，正如你所见，版本号和我的比特币钱包的数字竟然差不多，我们还要给它加些料。
⚪ 单例模式
在我们软件的初始化的工程中，我们需要得到很多环境相关的信息。比如当前执行的路径是哪？ poc目录在哪？我们输出结果文件输出到哪个路径等等。
它们有一个共同的特定是，它们只需要加载一次，在后面使用中直接拿来用就行了。这种模式在软件设计模式中有一个单独的名词，"单例模式"。
幸运的是python的模块就是天然的单例模式，因为模块在第一次导入时，会生成 .pyc 文件，当第二次导入时，就会直接加载 .pyc 文件，而不会再次执行模块代码。因此，我们只需把相关的函数和数据定义在一个模块中，就可以获得一个单例对象了。
我们在 lib 目录里面新建一个 data.py 用于存储这些信息。同时将版本信息也放到这里来。
import osPATHS_ROOT = os.path.join(os.path.dirname(os.path.realpath(__file__)), "../")PATHS_POCS = os.path.join(PATHS_ROOT, "pocs")PATHS_OUTPUT = os.path.join(PATHS_ROOT, "output")VERSION = "v0.0000001"
为了更好的来表示这些常量，我们用PEP8标准里的规范，统一约定用大写和下划线来表示常量。为了说明与之前的区别，我们象征性的将VERSION减一个0，来表达我们的比特币又增长了10倍。
⚪ 动态加载
在解决完我们相关的环境问题后，我们在看看如何动态加载模块。在具体细节里我们说过，我们期望PoC能够从本地或者远程网站(如GitHub)上加载。
这里又得分成两种情况，如果是通过文件路径加载动态加载的模块，可以直接用 __import__() 来加载，但是如果要远程加载，可能就又会复杂一点，根据python的相关文档，我们要自己实现"查找器"与"加载器" https://docs.python.org/zh-cn/3/reference/import.html 。
当然，你也可以从远程保存到本地后，按照本地加载模式进行加载。但是Pocsuite已经有完整的加载器代码了，我们可以直接拿来用。
新建 lib/loader.py 文件
import hashlibimport importlibfrom importlib.abc import Loaderdef get_md5(value): if isinstance(value, str): value = value.encode(encoding='UTF-8') return hashlib.md5(value).hexdigest()def load_string_to_module(code_string, fullname=None): try: module_name = 'pocs_{0}'.format(get_md5(code_string)) if fullname is None else fullname file_path = 'airpoc://{0}'.format(module_name) poc_loader = PocLoader(module_name, file_path) poc_loader.set_data(code_string) spec = importlib.util.spec_from_file_location(module_name, file_path, loader=poc_loader) mod = importlib.util.module_from_spec(spec) spec.loader.exec_module(mod) return mod except ImportError: error_msg = "load module '{0}' failed!".format(fullname) print(error_msg) raiseclass PocLoader(Loader): def __init__(self, fullname, path): self.fullname = fullname self.path = path self.data = None def set_data(self, data): self.data = data def get_filename(self, fullname): return self.path def get_data(self, filename): if filename.startswith('airpoc://') and self.data: data = self.data else: with open(filename, encoding='utf-8') as f: data = f.read() return data def exec_module(self, module): filename = self.get_filename(self.fullname) poc_code = self.get_data(filename) obj = compile(poc_code, filename, 'exec', dont_inherit=True, optimize=-1) exec(obj, module.__dict__)具体如何实现的我们可以不用关心，我们只需要知道，其中我们可以用 load_string_to_module 来从源码中加载模块了。如果你有兴趣了解具体的实现，可以参考上面的python官方文档。
规则的制定
从文件或者远程加载好模块后，就可以准备运行的相关事宜了。我们需要对PoC做一个规则的统一约定，让程序更好的调用它们。
你可以将规则定义的详细，也可以一切从简，主要是看使用场景。而前面也提到，为了保护"安全联盟"的安全问题，所以我们需要PoC更够比较简单的快速编写。
同时我们还需要考虑如果PoC需要多个参数如何处理？笔者的规则是这样定义的。
def verify(arg, **kwargs): result = {} if requests.get(arg).status_code == 200: result = { "name":"漏洞名称", "url":arg } return result在PoC文件中定义一个 verify 函数用作验证使用，arg作为普通的参数传递，当需要传递较多的参数时，从kwargs中接收。在PoC验证成功后，也只需要返回一个字典即可，如果验证失败，返回 False 或 None 即可。字典内容由PoC编写者制定，给予编写者最大的灵活空间。
但是注意！PoC的质量就需要依靠编写者的维护。
V0.01
我们最终要实现的目标是，设置好目标，程序自动加载指定的一个或多个PoC或全部的PoC，逐个检测目标。剩下的部分就是怎样将这些功能串联在一起了。
前面我们已经实现了AirPoc的基础框架，现在只需要在其基础上具体实现功能即可。
为了测试的方便，我们先在 pocs 目录下按照之前定义的规则建立两个简陋的PoC。
现在， main.py 中的代码如下
#!/usr/bin/env python3# -*- coding: utf-8 -*-# @Time : 2019/4/25 3:13 PM# @Author : w7ay# @File : main.pyimport osimport timefrom lib.data import VERSION, PATHS_POCS, POCSfrom lib.loader import load_string_to_moduledef banner(): msg = ''' ___ _ _____ _____ _____ _____ / | | | | _ \ | _ \ / _ \ / ___| / /| | | | | |_| | | |_| | | | | | | | / / | | | | | _ / | ___/ | | | | | | / / | | | | | | \ \ | | | |_| | | |___ /_/ |_| |_| |_| \_\ |_| \_____/ \_____| {} '''.format(VERSION) print(msg)def init(config: dict): print("[*] target:{}".format(config["url"])) # 加载poc，首先遍历出路径 _pocs = [] for root, dirs, files in os.walk(PATHS_POCS): files = filter(lambda x: not x.startswith("__") and x.endswith(".py") and x not in config.get("poc", []), files) # 过滤掉__init__.py文件以及指定poc文件 _pocs.extend(map(lambda x: os.path.join(root, x), files)) # 根据路径加载PoC for poc in _pocs: with open(poc, 'r') as f: model = load_string_to_module(f.read()) POCS.append(model)def end(): print("[*] shutting down at {0}".format(time.strftime("%X")))def start(config: dict): url_list = config.get("url", []) # 循环url_list与pocs，逐一对应执行。 for i in url_list: for poc in POCS: try: ret = poc.verify(i) except Exception as e: ret = None print(e) if ret: print(ret)def main(): banner() config = { "url": ["https://www.seebug.org/", "https://paper.seebug.org/"], "poc": [] } init(config) start(config) end()if __name__ == '__main__': main()我们的版本也来到了0.01，它已经是一个"成熟的"能自己跑PoC的框架了。
多线程模型
为了让我们的框架运行得更快一点，我们使用多线程来处理每个PoC，因为我们处理的任务大多是I/O密集型任务，所以我们也不用太纠结python是不是伪线程这个问题。
多线程模型中最简单的一种是生产者/消费者的模型，启动多个线程来共同消费一个队列就行了。新建 lib/threads.py
import threadingimport timedef exception_handled_function(thread_function, args=()): try: thread_function(*args) except KeyboardInterrupt: raise except Exception as ex: print("thread {0}: {1}".format(threading.currentThread().getName(), str(ex)))def run_threads(num_threads, thread_function, args: tuple = ()): threads = [] # 启动多个线程 for num_threads in range(num_threads): thread = threading.Thread(target=exception_handled_function, name=str(num_threads), args=(thread_function, args)) thread.setDaemon(True) try: thread.start() except Exception as ex: err_msg = "error occurred while starting new thread ('{0}')".format(str(ex)) print(err_msg) break threads.append(thread) # 等待所有线程完毕 alive = True while alive: alive = False for thread in threads: if thread.isAlive(): alive = True time.sleep(0.1)值得注意的一点是，我们并没有使用Python线程中推荐的 join() 来阻塞线程，因为使用 join() 的话，python将无法响应用户输入的消息了，会导致Ctrl+C退出时没有任何响应，所以以while循环的方式来阻塞线程。
接着将主程序改造成多线程的模式，将原 start() 中的"消费者"提取出来，单独用作一个函数，用队列接收数据即可。如下
def worker(): if not WORKER.empty(): arg, poc = WORKER.get() try: ret = poc.verify(arg) except Exception as e: ret = None print(e) if ret: print(ret)def start(config: dict): url_list = config.get("url", []) # 生产 for arg in url_list: for poc in POCS: WORKER.put((arg, poc)) # 消费 run_threads(10, worker)另外，线程数量是我们可配置的，我们将它改成从配置中读取。
run_threads(config.get("thread_num", 10), worker)再次运行，会发现比以前快很多！
统一网络请求
这是我们整个框架的最后一个部分，如何来统一网络请求。有时我们需要让我们的PoC框架发出的网络请求中统一一下代理，UA头等等的设置，这需要我们框架进行统一的处理。在实现我们的目的之前，我们还需要在框架里做一个约定，约定我们的网络请求都需要统一使用 requests 来进行发包。开始时我们说到，我们会尽量不使用第三方模块，但是 requests 模块实在太好用了，我们将它排除在外...
Python语言动态的机制，我们可以很容易在使用一个函数之前Hook它，将它原始的方法重定向到我们自定义的方法中，这是我们能够统一网络请求的一个前提。
def hello(arg): return "hello " + argdef hook(arg): arg = arg.upper() return "hello " + arghello = hookprint(hello("aa"))通过hook一个函数来达到我们自己的目的。
像sqlmap这类工具，基于python内置的 urllib 模块，但是有大量的代码都在处理在了网络请求方面，甚至为了处理 chunked 发包的问题，hook重写了更底层的 httplib 库。
pocsuite为了统一调度网络请求，hook了 requests 模块的相关方法。我们可以具体参考其中的代码。
pocsuite3/lib/request/patch/__init__.py 代码很清晰的说明了hook的函数
from .remove_ssl_verify import remove_ssl_verifyfrom .remove_warnings import disable_warningsfrom .hook_request import patch_sessionfrom .add_httpraw import patch_addrawfrom .hook_request_redirect import patch_redirectdef patch_all(): disable_warnings() # 禁用了warning提示 remove_ssl_verify() # 禁用ssl验证 patch_session() # hook seesion函数 patch_addraw() # 添加raw原生发包支持 patch_redirect() # hook 重定向函数
如果你看过requests的源码，会知道这里面的重点是看它如何hook seesion函数的。
pocsuite3/lib/request/patch/hook_request.py
from pocsuite3.lib.core.data import conffrom requests.models import Requestfrom requests.sessions import Sessionfrom requests.sessions import merge_setting, merge_cookiesfrom requests.cookies import RequestsCookieJarfrom requests.utils import get_encodings_from_contentdef session_request(self, method, url, params=None, data=None, headers=None, cookies=None, files=None, auth=None, timeout=conf.timeout if 'timeout' in conf else None, allow_redirects=True, proxies=None, hooks=None, stream=None, verify=False, cert=None, json=None): # Create the Request merged_cookies = merge_cookies(merge_cookies(RequestsCookieJar(), self.cookies), cookies or (conf.cookie if 'cookie' in conf else None)) req = Request( method=method.upper(), url=url, headers=merge_setting(headers, conf.http_headers if 'http_headers' in conf else {}), files=files, data=data or {}, json=json, params=params or {}, auth=auth, cookies=merged_cookies, hooks=hooks, ) prep = self.prepare_request(req) proxies = proxies or (conf.proxies if 'proxies' in conf else {}) settings = self.merge_environment_settings( prep.url, proxies, stream, verify, cert ) # Send the request. send_kwargs = { 'timeout': timeout, 'allow_redirects': allow_redirects, } send_kwargs.update(settings) resp = self.send(prep, **send_kwargs) if resp.encoding == 'ISO-8859-1': encodings = get_encodings_from_content(resp.text) if encodings: encoding = encodings[0] else: encoding = resp.apparent_encoding resp.encoding = encoding return respdef patch_session(): Session.request = session_request它重写了 session_request 函数的方法，让其中可以自定义我们自定义的文件头等信息。上述代码可能需要你看过requests才会对他有所理解，不过没关系，我们还是以拿来主义的精神直接用即可。
为了达到此目的以及更好的优化框架结构，我们还需要做一些小调整。
新建 lib/requests.py
from lib.data import CONFfrom requests.models import Requestfrom requests.sessions import Sessionfrom requests.sessions import merge_setting, merge_cookiesfrom requests.cookies import RequestsCookieJarfrom requests.utils import get_encodings_from_contentdef session_request(self, method, url, params=None, data=None, headers=None, cookies=None, files=None, auth=None, timeout=None, allow_redirects=True, proxies=None, hooks=None, stream=None, verify=False, cert=None, json=None): # Create the Request. conf = CONF.get("requests", {}) if timeout is None and "timeout" in conf: timeout = conf["timeout"] merged_cookies = merge_cookies(merge_cookies(RequestsCookieJar(), self.cookies), cookies or (conf.cookie if 'cookie' in conf else None)) req = Request( method=method.upper(), url=url, headers=merge_setting(headers, conf["headers"] if 'headers' in conf else {}), files=files, data=data or {}, json=json, params=params or {}, auth=auth, cookies=merged_cookies, hooks=hooks, ) prep = self.prepare_request(req) proxies = proxies or (conf["proxies"] if 'proxies' in conf else {}) settings = self.merge_environment_settings( prep.url, proxies, stream, verify, cert ) # Send the request. send_kwargs = { 'timeout': timeout, 'allow_redirects': allow_redirects, } send_kwargs.update(settings) resp = self.send(prep, **send_kwargs) if resp.encoding == 'ISO-8859-1': encodings = get_encodings_from_content(resp.text) if encodings: encoding = encodings[0] else: encoding = resp.apparent_encoding resp.encoding = encoding return respdef patch_session(): Session.request = session_request同时在config中预留requests的接口
以及init的时候执行我们的hook。
我们新编写一个PoC，用这个网站测试一下 最后的效果 http://www.httpbin.org/get
pocs/poc.py
import requestsdef verify(arg, **kwargs): r = requests.get(arg) if r.status_code == 200: return {"url": arg, "text": r.text}效果很好，但是如果加上https的网站，就有一个警告信息。
同样参考Pocsuite的方法禁用掉warning信息
from urllib3 import disable_warningsdisable_warnings()
最后有仪式感的将版本号变更为 0.1 ，AirPoc的框架部分大体完成了。
最 后
AirPoc的很多结构思想都来源于Pocsuite，如果直接阅读Pocsuite，也许能收获很多东西。目前AirPoc v0.1基础框架已经差不多完成了，已经可以从本地加载一个或多个PoC，进行批量测试。后面我们再尝试些更好玩的，如何验证无回显的情况，如何生成shellcode，以及如何操作回连的shell，敬请期待下节《功能篇》~。
AirPoc下载： https://images.seebug.org/archive/airpoc.zip
