struts2 s2-032漏洞分析

0x01Brief Description

最近面试几家公司，很多都问到了s2漏洞的原理，之前调试分析过java反序列化的漏洞，觉得s2漏洞应该不会太难，今天就分析了一下，然后发现其实漏洞的原理不难，但是搭建j2ee调试的环境花了将近半天的时间QAQ.

Struts 是Apache软件基金会（ASF）赞助的一个开源项目，通过采用JavaServlet/JSP技术，实现基于Java EEWeb应用的MVC设计模式的应用框架，Struts 2是Struts的下一代产品，是在 Struts 1和WebWork的技术基础上进行了合并的全新的Struts 2框架。
Struts2框架广泛应用于政府、公安、交通、金融行业和运营商的网站建设，作为网站开发的底层模板使用。Struts2漏洞，主要指的是J2EE开源框架struts2出现的命令执行漏洞，危害巨大，可导致远程执行任意系统命令，进而获取系统控制权，数据库控制权，导致信息泄露。所有使用struts2框架开发的系统都会受到影响。（copy from Link），之前大学的时候学习过，工作之后就很少接触过了，基本上就是用用工具测试一下s2的漏洞。

OGNL是Object-Graph Navigation Language的缩写，它是一种功能强大的表达式语言，通过它简单一致的表达式语法，可以存取对象的任意属性，调用对象的方法，遍历整个对象的结构图，实现字段类型转化等功能。它使用相同的表达式去存取对象的属性。OGNL一般是配合struts框架一起使用的，表达式语言一般是为了方便数据的存取所自定义的语言，然而邪恶攻击者却在Struts2中Ognl执行Java代码，同样的Elasticsearch可以用Groovy可以实现任意Java功能。更多ognl的介绍可参考Link百科。

0x02 s2-032漏洞分析

s2-032漏洞影响的s2版本：Struts 2.3.20 - Struts 2.3.28 (except 2.3.20.3 and 2.3.24.3)

官方的公告：https://struts.apache.org/docs/s2-032.html

此次漏洞存在于struts2的动态方法引用功能。只要在struts2配置文件中开启该功能，就可能被利用。

在配置了 Struts2 DMI 为 True 的情况下，可以使用 method:<name> Action 前缀去调用声明为 public 的函数，DMI 的相关使用方法可参考官方介绍（Dynamic Method Invocation），这个 DMI 的调用特性其实一直存在，只不过在低版本中 Strtus2 不会对 name 方法值做 OGNL 计算，而在高版本中会。所以只要找到目标应用中有效的 Action 例如 index.action，那么直接使用 DMI 在 method: 后面带上需要执行 OGNL 表达式即可。
比如这样的ognl  表达式： #_memberAccess=@ognl.OgnlContext@DEFAULT_MEMBER_ACCESS,#f=@java.lang.Runtime@getRuntime().exec(#parameters.cmd[0]),#f.close&cmd=open /Applications/Calculator.app    通过反射调用（关于java的反射调用可以参考之前的一篇文章Link）Runtime类的exec方法进行命令执行，这里是打开计算器的操作。

ognl表达式分析：

@符号的作用：在对静态方法或者变量访问的时候使用@class@member或者@class@method(args)，所以这里就是通过反射调用了Runtime class的exec method（后者）。

1、“#”符号有三种用途：

(1)、访问非根对象（struts中值栈为根对象）如OGNL上下文和Action上下文，#相当于ActionContext.getContext()；下表有几个ActionContext中有用的属性：

parameters
包含当前HTTP请求参数的Map
#parameters.id[0]作用相当于request.getParameter("id")

request
包含当前HttpServletRequest的属性（attribute)的Map
#request.userName相当于request.getAttribute("userName")

session
包含当前HttpSession的属性（attribute）的Map
#session.userName相当于session.getAttribute("userName")

application
包含当前应用的ServletContext的属性（attribute）的Map
#application.userName相当于application.getAttribute("userName")

注：attr 用于按request > session > application顺序访问其属性（attribute），#attr.userName相当于按顺序在以上三个范围（scope）内读取 userName属性，直到找到为止。用于过滤和投影（projecting)集合，如books.{?#this.price<100}；构造 Map，如#{'foo1':'bar1', 'foo2':'bar2'}。

(2)、用于过滤和投影（projecting)集合，如: books.{?#this.price>35}

books.{?#this.price>35}

(3)、构造Map，如: #{'foo1':'bar1', 'foo2':'bar2'}

#{'foo1':'bar1', 'foo2':'bar2'}这种方式常用在给radio或select、checkbox等标签赋值上。如果要在页面中取一个map的值可以这样写：

<s:property value="#myMap['foo1']"/>

<s:property value="#myMap['foo1']"/>

将_memberAccess赋值成DEFAULT_MEMBER_ACCESS是为绕过SecurityMemberAccess为false的限制。

简单的payload分析之后，我们来调试一下代码。

首先添加存在漏洞版本的struts2包（这里使用的是2.3.28）以及对应的source Attachement(为方便调试查看到源代码)。如下图所示。

然后呢，构造一个有效的Action，这里就不实现具体的功能。

struts.xml中配置action对应的处理方法。

下一步就是下断点，断点下在哪里？参考他人的文章，聪明的我们自然就下在了该下的地方，让它在该断下的地方断下（这不废话么。。）

1.在DefaultActionMapper.java中，DefaultActionMapper方法将method的值存入到ActionMapping的method属性中。

2.在DefaultActionProxyFactory.java中，DefaultActionProxy方法将ActionMapping的method值经过escapeEcmaScript，escapeHtml4过滤后传到了ActionProxy的method属性中。

3.最后DefaultActionInvocation.java中的invokeAction将ActionProxy的method值放入到了ognlUtil.getValue()方法中执行表达式。

最终，执行完这一步就执行了我们的命令。

0x03 关于escapeHtml4的疑问

我们注意到在整个参数的传递过程中有这样一个函数escapeHtml4的函数会对传输的参数进行处理，查看文档可以知道这个函数的作用是对特殊的符号进行过滤，那么我们的payload中有那么多的特殊符号，像#@,([])/&._= 按理说应该是会被html encode的啊

关于html4 entities 可参考 https://www.w3schools.com/charsets/ref_html_entities_4.asp

为何还能成功，我们尝试在payload中添加双引号，然后再跟一下执行过程。

http://localhost:8080/Demo/index.action?method:#_memberAccess=@ognl.OgnlContext@DEFAULT_MEMBER_ACCESS"",#f=@java.lang.Runtime@getRuntime().exec(#parameters.cmd[0]),#f.close&cmd=open /Applications/Calculator.app

跟踪发现，双引号在这里确实是进行了html encode

为何&不会呢？在此猜测应该是#$等符号是ognl里面的一些符号，所以这个函数并不会对这些符号进行htmlencode。

0x03Diff Patch

可见，修复的版本在对method参数进行了cleanActionName的过滤，具体的过滤是

protected Pattern allowedActionNames = Pattern.compile(“[a-zA-Z0-9._!/\\-]*”);，这样我们payload中的]./等就被过滤掉了。

0x04 Reference

1.http://rickgray.me/2016/05/06/review-struts2-remote-command-execution-vulnerabilities.html

2.http://dogewatch.github.io/2016/04/29/struts2/

3.http://blog.topsec.com.cn/ad_lab/apache-structs2-s2-032%E6%8A%80%E6%9C%AF%E5%88%86%E6%9E%90%E5%8F%8A%E6%BC%8F%E6%B4%9E%E6%A3%80%E6%B5%8B%E8%84%9A%E6%9C%AC/

4.http://www.cnblogs.com/LittleHann/p/4606891.html