《Python安全實踐-PythonHacking》課件-第1章

第一章Python基礎(chǔ)1.1Python簡介1.2配置環(huán)境1.3Python基礎(chǔ)語法1.4Python編碼1.5函數(shù)1.6文件操作1.7異常處理try...except...finally1.8模塊1.9面向?qū)ο?.10正則表達式習題

1.1Python簡介

Python是一種簡單易學卻又功能十分強大的腳本語言。近年來隨著信息安全、人工智能和機器學習的快速發(fā)展，學習和使用該語言的用戶不斷增加。Python是一種解釋型語言，其運行速度相對較慢，但是它擁有極高的開發(fā)效率和極其強大的內(nèi)置與外置第三方庫，利用Python可以在短時間內(nèi)開發(fā)出滿足要求的程序，因此Python在程序開發(fā)階段節(jié)省的時間足以彌補其解釋型語言運行速度低的缺陷。另外，Python開發(fā)的程序通常都以源碼形式發(fā)布，用戶可以根據(jù)自己的需求修改代碼，擴展性很強。

1.2配置環(huán)境

1.2.1Kali安裝

Kali目前的最新版本是2.0，其官方下載網(wǎng)址為/downloads/。建議將Kali安裝在虛擬機上，此時只需要在官方網(wǎng)站下載相應(yīng)的虛擬機鏡像文件。目前常用的Kali安裝版本如圖1-1所示，讀者自行選擇相應(yīng)版本下載，然后在VM(虛擬機軟件)中導入就可以使用了。登錄時使用Kali系統(tǒng)初始的用戶名“root”和密碼“toor”。圖1-1常用的Kali安裝版本

下載Kali后將其解壓，并在安裝完VM的情況下點擊目錄下后綴名為vmx的文件，即可運行Kali系統(tǒng)。打開虛擬機，出現(xiàn)圖1-2所示的彈窗，點擊“我已移動該虛擬機(M)”，即可繼續(xù)開啟虛擬機。

圖1-2打開虛擬機

打開虛擬機后，以初始的用戶名root、密碼toor登錄進入Kali系統(tǒng)。如果需要對Kali進行更新以獲得最新版本的軟件及各種組件，可以使用apt-get命令對系統(tǒng)和軟件包進行管理，參見圖1-3。

圖1-3更新Kali系統(tǒng)中的軟件

注：Kali系統(tǒng)中軟件包安裝和管理命令apt-get的用法如下：

apt-getinstallpackage：安裝包。

apt-getremovepackage：刪除包。

apt-getupdate：更新源。

apt-getupgrade：更新已安裝的包。

apt-getdist-upgrade：升級系統(tǒng)。

同時，為便于Python中各種第三方庫的管理，建議安裝pip工具。其操作步驟如下：

(1)下載pip安裝包：wgethttps://bootstrap.pypa.io/get-pip.py--no-check-certificate。

(2)以root用戶運行命令pythonget-pip.py，即可完成安裝。

(3)如果執(zhí)行pip命令后出現(xiàn)文件或者目錄不存在的問題，可以通過建立符號鏈接來解決。

1.2.2WingIDE安裝

對于初學者，也可以選擇付費軟件WingIDE作為開發(fā)環(huán)境。WingIDE本身使用Python語言開發(fā)且功能豐富、易于編程。在Kali中安裝WingIDE，首先需要下載其最新的deb安裝包(下載網(wǎng)址為/pub/wingide)，下載完成后在相應(yīng)目錄下執(zhí)行dpkg-iwingide6_6.0.6-1_amd64.deb即可完成安裝，如圖1-4所示。

圖1-4安裝WingIDE

WingIDE安裝完成后，可以在虛擬機的“Applications”→“Usualapplications”→“Programming”中找到安裝好的WingIDE，如圖1-5所示。

圖1-5WingIDE位置

在Kali中經(jīng)常會出現(xiàn)WingIDE使用一段時間后在界面上方導航欄中找不到的情況。為了防止這種情況的出現(xiàn)，可以在其安裝完成之后將啟動快捷方式備份一份在桌面上。在“Files”→“OtherLocations”→“Computer”中搜索“wingide”，將搜索結(jié)果中的“WingPro6.0”置于桌面以備后用，如圖1-6所示。

圖1-6啟動快捷方式

1.3Python基礎(chǔ)語法

1.3.1數(shù)據(jù)類型與變量在計算機中，不同的數(shù)據(jù)需要用不同的數(shù)據(jù)類型來表示。Python支持動態(tài)數(shù)據(jù)類型，程序員不需要提前聲明數(shù)據(jù)類型，解釋器會自動識別變量的數(shù)據(jù)類型。在Python中能夠直接處理的數(shù)據(jù)類型包括整數(shù)、浮點數(shù)、字符串和布爾值，除此之外還有一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，比如列表、數(shù)組等。

注：本書演示代碼采用Python2.7編寫。

程序中的變量都由一個名字來表示。變量名必須是大小寫英文、數(shù)字和下劃線的組合，且不能以數(shù)字開頭。變量可以是任意的數(shù)據(jù)類型，它對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，而內(nèi)存中又可以存儲不同類型的值。在下面的代碼中，可通過str(

)函數(shù)將整數(shù)轉(zhuǎn)換成字符串，然后把兩個字符串連接成一個字符串。

1.3.2字符串

Python中的字符串是以單引號?‘、雙引號?“?或者三引號(

’‘’、”“”)括起來的任意文本，如：‘helloworld’、“code”?等。單引號和雙引號本質(zhì)上是等價的，單、雙引號都支持的好處在于字符串中一旦出現(xiàn)單引號或者雙引號時無需用轉(zhuǎn)義字符，而是用另一種引號括起來即可。單引號?‘

’定義字符串時，會認為字符串里面的雙引號?“

”?是普通字符，從而不需要轉(zhuǎn)義；反之用雙引號定義字符串時，就會認為字符串里面的單引號是普通字符無需轉(zhuǎn)義。

>>>print'hell\'o'

Python的字符串模塊提供了強大的字符串處理能力。下面通過舉例來介紹一些常用的字符串處理功能：

1.3.3列表

Python語言不像C語言，并沒有專用的數(shù)組類型，與其相似的概念有以下幾個。

(1)

list：普通的列表，初始化后可以通過特定方法動態(tài)增加元素。

定義方式：

arr=[元素]

(2)

Tuple：元組，固定的數(shù)組，一旦定義后，其元素是不能修改的。

定義方式：

arr=(元素)

(3)

Dictionary：字典類型，即Hash數(shù)組，采用鍵-值對的形式。

定義方式：

arr={元素key:values}

列表(list)是Python內(nèi)置的一種數(shù)據(jù)類型，可以用來存儲一組不同類型的數(shù)據(jù)。列表通過使用方括號括起來逗號隔開的不同的數(shù)據(jù)項即可，核心概念如圖1-7所示。

圖1-7Python中的list數(shù)組

與字符串的索引一樣，列表索引從0開始。列表可以通過下標索引或者方括號進行截取、切片、組合等，如：

Python數(shù)組實際上是一個鏈表，因此定義后不能像PHP之類的語言一樣，直接在后面追加元素，而是需要用操作鏈表的方法操作。常用的方法如表1-1所示。

1.3.4元組

元組與列表類似，最大的不同之處在于它不允許修改元組內(nèi)的元素，如下所示：

1.3.5字典

除了列表外，字典也是Python的一種內(nèi)置數(shù)據(jù)類型，用?{}?來表示，其元素為鍵-值形式，通過鍵來找其對應(yīng)的值，字典中沒有索引。字典的有關(guān)語法點如圖1-8所示。

圖1-8Python中的字典

可通過以下面代碼來學習字典的用法：

1.3.6控制語句

和其他計算機語言一樣，Python語言的控制語句主要有分支語句和循環(huán)語句兩種。

1.分支語句

Python中條件選擇語句的關(guān)鍵字為if、elif和else，其基本形式如下：

例如，if基本用法如下：

如果判斷需要多個條件同時判斷時，可以使用or(或)表示兩個條件有一個成立時判斷條件成功；使用and(與)時，表示只有兩個條件同時成立的情況下，判斷條件才成功。

注：Python不允許在if語句的條件中賦值，所以if1?=

2會報錯。至于區(qū)別，在編程語言中?'=='?表示相等；'='?用于賦值。

2.循環(huán)語句

for循環(huán)的語法如下：

例如，以下代碼可計算數(shù)組所有元素的和：

和循環(huán)語句經(jīng)常配合使用的有一個range(

)內(nèi)置函數(shù)，它可以生成某個范圍內(nèi)的數(shù)字列表。比如，range(1,5)就會生成[1,2,3,4]這樣一個列表，而range(5)會生成[0,1,2,3,4]這樣一個列表。例如：

for和while循環(huán)語句還可以同if...elif...else結(jié)合起來實現(xiàn)各種控制，例如以下代碼可找出100以內(nèi)的素數(shù)(注意for...else表達的意思)：

3.?for...[if]...?構(gòu)建List

Python中，for...[if]...?語句可簡潔地構(gòu)建List。從for給定的List中選擇出滿足if條件的元素組成新的List，其中if是可以省略的。下面舉幾個簡單的例子進行說明。

1.4Python編碼

1.4.1Python字符編碼與解碼通常Python程序需要處理多種字符，如英文字符、中文字符等，例如以下代碼：

print"你好"

如果在終端直接運行Pythoncode.py，那么程序會報錯。這是因為Python中默認的編碼是ASCII碼，ASCII只支持256個字符，不支持中文。在Python編碼中，為了支持其他字符，必須在源文件的第一行顯式指定編碼的格式：

#-*-coding:utf-8-*-

或者

#coding=utf-8

注：#coding=utf-8的“=”號兩邊不要有空格。

在Python中，str和unicode這兩種字符串類型之間的轉(zhuǎn)換，是由decode函數(shù)和encode函數(shù)來完成的，如圖1-9所示。

圖1-9編碼與解碼

另外，Python中可用的字符編碼有很多，并且還有各種別名，不區(qū)分英文大小寫，比如UTF-8可以寫成u8或者utf8，詳細信息可以參考網(wǎng)址：/library/codecs.

html#standard-encodings。

如果一個字符串已經(jīng)是unicode了，再進行解碼則將出錯，因此通常要對其編碼方式是否為unicode進行判斷，如下所示：

1.4.2數(shù)據(jù)編碼

在使用Python處理密碼學問題時，經(jīng)常需要將一段文本轉(zhuǎn)化為二進制或者十六進制進行一些位操作。Python自帶的binascii模塊可以很好地滿足上述需求。

binascii模塊除了上述ASCII編碼和十六進制編碼以外，還可以實現(xiàn)base64、crc32等編碼功能。例如，Base64對應(yīng)的函數(shù)分別是：

注(/wiki/Base64)：

base64是一種基于64個可打印字符來表示二進制數(shù)據(jù)的表示方法。base64中的可打印字符包括字母A～Z、a～z，數(shù)字0～9，'+'、'\'

等共64個字符。每個字符可以表示6個比特信息，也就是每6個比特為一個單元，分別對應(yīng)某個可打印字符。編碼時每3個字節(jié)(24個比特)切分為4個base64單元，即3個字節(jié)數(shù)據(jù)需要用4個可打印字符來表示。

實際上，Python語言專門有個base64模塊實現(xiàn)base64編碼和解碼，具體例子如下：

1.5函數(shù)

1.5.1函數(shù)定義

Python函數(shù)定義的基本形式如下：

其中：

(1)

def是函數(shù)定義的關(guān)鍵詞，定義時不用指定返回值的類型。

(2)函數(shù)參數(shù)params可以是零個、一個或者多個。函數(shù)參數(shù)同樣也不用指定參數(shù)類型，因為在Python中變量都是弱類型的，Python會自動根據(jù)值來維護其類型。

(3)

return返回語句是可選的，它可以在函數(shù)體內(nèi)任何地方出現(xiàn)，表示函數(shù)的調(diào)用執(zhí)行到此結(jié)束。如果沒有return語句，那么會自動返回NONE；如果有return語句，但是在return后面沒有接表達式或者值，那么也是返回NONE。

舉例：

1.5.2函數(shù)參數(shù)

函數(shù)可以有默認參數(shù)。例如：

Python函數(shù)中，不可變參數(shù)(例如數(shù)字、字符串、元組)是通過“值”進行傳遞的，可變對象(例如列表和字典)是通過“指針”進行傳遞的。例如：

Python函數(shù)的返回值可以有多個變量，相當于返回的是一個元組，只是圓括號()被省略了。例如：

Python還支持函數(shù)的任意參數(shù)。第一種方法是在元組中收集不匹配的任意參數(shù)。第二種方法是在字典中收集不匹配的關(guān)鍵字參數(shù)。'*'?和?'**'?表示能夠接受0到任意多個參數(shù)，'*'?表示將沒有匹配的值都放在同一個元組中，'**'?表示將沒有匹配的鍵和值都放在一個字典中。以下代碼給出了Python中4種參數(shù)傳遞的情況：

舉例：在滲透測試過程中獲得了管理員口令的md5哈希值。眾所周知md5是不可逆的，無法解密。唯一的辦法就是從以往積累的口令字典中，逐個取出口令然后計算其md5值，再和管理員的md5哈希值進行比較，若兩值相同則對應(yīng)的口令就是管理員的口令。假設(shè)管理員的md5值為'21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3'，則窮舉破解代碼如下：

通過運行crack函數(shù)可以得知管理員密碼為?'admin'。上述代碼中還使用了md5模塊，你可以使用help()、dir()函數(shù)來快速了解相關(guān)模塊的函數(shù)。

1.5.3匿名函數(shù)

lambda函數(shù)也叫匿名函數(shù)，即該函數(shù)沒有具體的名稱：

f=lambda參數(shù)1,參數(shù)2:返回的計算值

例如：

>>>add=lambdax,y:x+y

>>>printadd(1,2)

3

lambda語句中，冒號前是參數(shù)，可以有多個，參數(shù)之間用逗號隔開；冒號右邊是返回值。lambda語句構(gòu)建的其實是一個函數(shù)對象，如下所示：

匿名函數(shù)可以作為表達式出現(xiàn)Python語句的任何地方，例如：

1.5.4Python中的模塊

1.模塊的引入

在Python中用關(guān)鍵字import來引入某個模塊，比如要引用math模塊，就可以在文件最開始的地方用importmath來引入。在調(diào)用math模塊中的函數(shù)時，必須這樣引用：

模塊名.函數(shù)名

在函數(shù)名前必須加上模塊名，是為了避免在多個模塊中含有相同名稱的函數(shù)情況下，解釋器可以無歧義地確定要調(diào)用的函數(shù)：

有時候我們只需要用到模塊中的某個函數(shù)，那么只需要引入該函數(shù)即可，此時可以通過以下語句來實現(xiàn)：

from模塊名import函數(shù)名1,函數(shù)名2...

如果想一次性引入math中所有的函數(shù)或者常量，可以通過frommathimport*?來實現(xiàn)，但通常不建議這么做。

2.定義自己的模塊

在Python中，每個Python文件都可以作為一個模塊，模塊的名字就是文件的名字。

比如有這樣一個文件test.py，在test.py中定義了add函數(shù)：

3.在引入模塊時的默認代碼執(zhí)行

先看一個例子，在文件test.py中的代碼如下：

1.5.5

Python腳本框架

編寫Python代碼有一定的框架樣式。在Python代碼的開始部分(起始行)，告訴系統(tǒng)需要使用哪一個解釋器，如?"#!/usr/bin/envpython"；然后通過?"defmain():"?聲明一個main函數(shù)，通過main函數(shù)調(diào)用其他的函數(shù)。main函數(shù)相當于程序的主入口，通常在命令行下執(zhí)行Python代碼時，都是從main函數(shù)開始執(zhí)行的。Python判斷文件是被執(zhí)行還是被調(diào)用(例如通過import方式)，依靠的是?__name__?變量。所以代碼最后2行有一個if判斷，其目的就在于此。

需要注意的是，Python使用縮進來對齊和組織代碼的執(zhí)行，所有沒有縮進的代碼(非函數(shù)定義和類定義)，都會在載入時自動執(zhí)行。這些代碼，也可以認為是Python的main函數(shù)。

1.6文件操作

在上一節(jié)的crack函數(shù)中枚舉了5個口令用于爆破，由于密碼數(shù)量較少，因此可以很方便地將其放于列表中來遍歷。在實際爆破時，可能要枚舉成千上萬個密碼甚至更多，此時不便將這些密碼置于列表中。解決此問題的方法就是密碼保存在文件中，通過文件操作獲得密碼。接下來我們改進上面的crack函數(shù)，使其獲取磁盤中保存有常見弱口令的password.txt來獲得密碼。

1.字符編碼

要讀取非UTF-8編碼的文本文件，需要給open(?)函數(shù)傳入encoding參數(shù)，例如，讀取GBK編碼的文件：

>>>f=open('d:\gbk.txt','r',encoding='gbk')

>>>f.read()

'測試'

遇到有些編碼不規(guī)范的文件，可能會遇到UnicodeDecodeError，因為在文本文件中可能夾雜了一些非法編碼的字符。遇到這種情況，open(?)函數(shù)還接收一個errors參數(shù)，表示如果遇到編碼錯誤后如何處理。最簡單的處理方式是直接忽略：

>>>f=open('d:\gbk.txt','r',encoding='gbk',errors='ignore')

2.二進制文件

前面介紹的默認都是讀取文本文件，并且是UTF-8編碼的文本文件。要讀取二進制文件，比如圖片、視頻等，用?‘rb’?模式打開文件即可，如下所示：

>>>f=open('d:\test.jpg','rb')

>>>f.read()

b'\xff\xd8\xff\xe1\x00\x18Exif\x00\x00...'

1.7異常處理try...except...finally

異常處理在任何一門編程語言里都是值得關(guān)注的一個話題，良好的異常處理可以讓程序更加健壯，清晰的錯誤信息有助于快速修復(fù)問題。從本章第一節(jié)到本小節(jié)，相信讀者已經(jīng)手敲了不少代碼。代碼多了難免會遇到錯誤，比如讀者在編輯上一頁中的代碼時，是不是遇到了下面這種狀況：

以上情況就屬于IOError異常，后面的英文解釋是告訴我們沒有找到所謂的'D:\\password.txt'?文件或目錄，遇到這種情況的讀者，肯定是在D盤沒有創(chuàng)建password.txt文件的基礎(chǔ)上執(zhí)行了上面的代碼。

1.

try...except語法

通過上面例子可以知道，當程序出現(xiàn)異常時，程序拋出異常并終止。這就導致兩個問題，首先是直接拋出異?？瓷先ゲ皇呛苡押?，其次是程序出現(xiàn)異常無法繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)代碼。

接下來將介紹如何通過異常處理來解決這個問題。還是以crack函數(shù)為例，可修改crack函數(shù)如下所示：

在上述異常處理代碼中：

(1)

except語句不是必需的，finally語句也不是必需的，但是二者必須要有一個，否則就沒有try的意義了。

(2)

except語句可以有多個，Python會按except語句的順序依次匹配所指定的異常，如果異常已經(jīng)處理就不會再進入后面的except語句。

(3)

except語句可以以元組形式同時指定多個異常，如：

(4)

except語句后面如果不指定異常類型，則默認捕獲所有異常，可以通過sys模塊獲取當前異常。

(5)

raise語句表示需要自主拋出一個異常類型，等同于C#和Java語言中的throw語句，其語法規(guī)則如下：

接下來進一步介紹異常處理，這里給出兩個例子進行說明，一個是語句不出現(xiàn)異常，另一個是語句出現(xiàn)異常。首先介紹語句出現(xiàn)異常的例子，如下所示：

語句不出現(xiàn)異常的例子，其代碼的執(zhí)行如下所示：

通過比較上面兩個例子可以發(fā)現(xiàn)，except下面的語句只有出現(xiàn)異常且異常與except后面指定異常類型相同時執(zhí)行(本例中的Exception用于捕獲所有異常)，else下面的語句在不存在異常的情況下執(zhí)行，finally下面的語句在兩種情況下均會執(zhí)行。

2.配合try...except錯誤控制使用

在異常處理語句中，當try代碼塊沒有出現(xiàn)任何的異常時，else語句塊會被執(zhí)行。

結(jié)果如下：

123

convert123tointegersuccessfully

cannotconvertme123toainteger

1.8模塊

1.8.1sys模塊

Python內(nèi)置的sys模塊提供了對Python解釋器和環(huán)境有關(guān)信息的訪問使用與維護函數(shù)。sys.argv是一個列表，用于腳本程序從命令行獲取參數(shù)信息。下面通過簡單代碼介紹如何通過命令行把參數(shù)傳遞給Python腳本，如下所示：

1.8.2os模塊

os的含義為操作系統(tǒng)，也就是說Python內(nèi)置的os模塊提供了與操作系統(tǒng)進行交互的功能，包括系統(tǒng)類型、文件和目錄操作、命令執(zhí)行、進程操作等。下面通過一個ping掃描的例子來了解一下os模塊。

1.9面向?qū)ο?/p>

Python語言可以通過class關(guān)鍵字創(chuàng)建類，下面通過將crack函數(shù)的功能拓展為一個Crack類作為示例，介紹如何在Python中創(chuàng)建類，具體代碼如下所示：

上述Crack類中定義了密碼文件路徑及破解目標的set和get方法，并實現(xiàn)了用crack方法來實施破解的過程。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，所涉及的每個方法都要傳入“self”參數(shù)。該類中定義的第一個“__init__”方法實現(xiàn)了對類對象的初始化。

1.10正則表達式

1.10.1正則表達式的通用語法正則表達式本身也算是一種語言，有自己的語法規(guī)則。正則表達式可以包含普通字符和特殊字符。普通字符(比如數(shù)字或者字母)可以直接對目標字符串進行匹配；而特殊字符可以表示某一類普通字符，或者是改變其周圍的正則表達式的含義。表1-2列舉了部分正規(guī)表達式中的通用字符匹配規(guī)則。

在正則表達式中，包含“?\?”的特殊序列的意義如表1-3所示。

1.10.2

Python的re模塊

Python的re模塊提供各種正則表達式的匹配操作，能夠在絕大多數(shù)情況下有效地實現(xiàn)對復(fù)雜字符串的分析并提取出相關(guān)信息。

Python的re模塊正則表達式定義了一系列函數(shù)、常量以及異常；同時，正則表達式被編譯成RegexObject實例，其本身可以為不同的操作提供方法。接下來簡要介紹這些函數(shù)的功能和用法。

1.

pile(pattern[,flags])

該函數(shù)把正則表達式的模式和標識轉(zhuǎn)化成正則表達式對象，供match(

)和search(?)兩個函數(shù)使用。

re模塊所定義的flag包括：

(1)

re.I：忽略大小寫。

(2)

re.L：表示特殊字符集?\w,\W,\b,\B,\s,\S依賴于當前環(huán)境。

(3)

re.M：多行模式。

(4)

re.S：即為?‘.’，并且包括換行符在內(nèi)的任意字符(

‘.’

不包括換行符)。

(5)

re.U：表示特殊字符集?\w,\W,\b,\B,\d,\D,\s,\S依賴于Unicode字符屬性數(shù)據(jù)庫。

(6)

re.X：為了增加可讀性，忽略空格和'#'后面的注釋。

例如，以下兩種用法的結(jié)果相同：

用法一：

用法二：

2.?re.search(pattern,string[,flags])

該函數(shù)在字符串string中查找匹配正則表達式模式的位置，如果找到一個匹配就返回MatchObject的實例(并不會匹配所有的)；如果沒有找到匹配的位置，則返回None。

對于已編譯的正則表達式對象(re.RegexObject)來說，有以下search的方法：

search(string[,pos[,endpos]])

若regex是已編譯好的正則表達式對象，則regex.search(string,0,50)等同于regex.search(string[:50],0)。

具體示例如下：

3.?re.match(pattern,string[,flags])

該函數(shù)用于判斷pattern是否在字符串開頭位置有匹配項。對于RegexObject，有函數(shù)：

match(string[,pos[,endpos]])

match(?)函數(shù)只在字符串的開始位置嘗試匹配正則表達式，也就是只報告從位置0開始的匹配情況；而search(?)函數(shù)是掃描整個字符串來查找匹配的。如果想要搜索整個字符串來尋找匹配，應(yīng)當用search(?)。

4.?re.split(pattern,string[,maxsplit=0,flags=0])

該函數(shù)將字符串匹配正則表達式的部分割開并返回一個列表。對于RegexObje