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【漏洞分析】CVE-2017-4971:Spring WebFlow 远程代码执行漏洞分析

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前言


Spring严重的漏洞历来都不算多,之前比较严重的那个问题是Spring的JavaBean的自动绑定功能,导致可以控制class,从而导致可以利用某些特性执行任意代码,但是那个漏洞比较鸡肋,不是每次都能触发。

 由于Spring的框架越来越多,而且后面引入了SpringEl作为默认的表达式解析方式,所以一旦引入了类似于OGNL的表达式,很可能会带来一些安全问题,本次漏洞就是由于Spring WebFlow的数据绑定问题带来的表达式注入,从而导致任意代码执行。


漏洞简介


这个漏洞在今年6月初刚被提交https://pivotal.io/security/cve-2017-4971 ,官方并没有详细的信息,通过官方描述和补丁的对比,我们可以大致推断应该是Spring WebFlow在Model的数据绑定上面,由于没有明确指定相关model的具体属性导致从表单可以提交恶意的表达式从而被执行,导致任意代码执行的漏洞,这个漏洞利用除了版本的限制之外还有两个前置条件,这两个前置条件中有一个是默认配置,另外一个就是编码规范了,漏洞能不能利用成功主要就取决于后面的条件。

整体来说这个漏洞危害应该还是有一些的,如果满足2个前置条件,那么直接RCE是没什么问题的。在分析这个漏洞之前需要一些Spring Webflow的基础知识,给大家推荐这篇文章https://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-spring-webflow/index.html 。


漏洞分析


一开始我也不清楚这个漏洞到底是怎么触发,对于这个漏洞的理解,最好去看下Spring WebFlow的教程,搞明白里面的view-state是啥,这里不过多对Spring WebFlow的基础知识过多解释,那么我们直接看补丁,如下图

http://p8.qhimg.com/t01c5f2896a74cf7dbe.png

我们发现这里对 addEmptyValueMapping(DefaultMapper mapper, String field, Object model) 这个方法里面表达式解析的实现类进行了替换,直接使用了BeanWrapperExpressionParser来解析,关于这个类我们后面再详细说,那么知道触发漏洞的函数后,我们就可以用Eclipse或者Spring Tools来跟踪下函数调用栈,具体如下:

http://p0.qhimg.com/t0130a0e8f724a841d2.png

通过调用关系我们可以发现一共有一下两个函数调用了addEmptyValueMapping方法

addDefaultMappings(DefaultMapper mapper, Set<String> parameterNames, Object model)
addModelBindings(DefaultMapper mapper, Set<String> parameterNames, Object model)

这里通过调用关系我们可以大概的搞明白Spring WebFlow的执行顺序和流程,由flowcontroller决定将请求交给那个handler去执行具体的流程,这里我们需要知道当用户请求有视图状态处理时,会决定当前事件下一个执行的流程,同时对于配置文件中我们配置的view-state元素,如果我们指定了数据的model,那么它会自动进行数据绑定,xml结构如下(这里以官方的example中的book项目为例子)

http://p3.qhimg.com/t016406cdba98569b34.png

言归正传,本次漏洞出现的原因就是在view-state节点中数据绑定上,我们继续跟踪addEmptyValueMapping方法的调用过程,这里通过eclipse我们可以发现bind方法间接的调用了addEmptyValueMapping函数,

http://p2.qhimg.com/t01da06aa3583ba475c.png

到这里我们知道了addEmptyValueMapping函数存在表达式执行的点,我们现在来详细看下这个addEmptyValueMapping函数,如下图

http://p7.qhimg.com/t0111f193b799426fa2.png

这里我们可以看见,只有控制了field参数才能出发漏洞,所以我们重点是找到有没有点我们可以控制从而控制field参数来进行任意代码执行,这里明确目标后,我们回过头来看addDefaultMappings和addModelBindings这两个函数,既然这两个函数都调用了存在缺陷的函数,那么我们看看这两个函数的区别是什么,而且那个函数能能能控制field参数,两个函数的区别如下

http://p7.qhimg.com/t011fc38e4ce8181807.png

这里比较明显的区别就是addModelBindings函数中 for (Binding binding : binderConfiguration.getBindings()) 存在这样一个循环,而且就是这个循环的控制决定了field参数的值,经过进一步分析,这里控制field的参数的决定性因素就是binderConfiguration这个变量所控制的值,这里经过源码的跟踪我们可以发现,binderConfiguration函数的值就是webflow-*.xml中view-state中binder节点的配置,所以这个函数的值来源于配置文件,所以这个函数我们无法控制,从而无法触发漏洞,所以我们重点来看看addDefaultMappings这个函数,我们发现addDefaultMappings中我们可以控制field参数,所以我们重点来看看如何去触发这个函数。

现在我们基本上可以确定了addDefaultMappings函数是我们触发漏洞的关键点,那么如上图所示,bing函数中调用了这两个函数,那么我们可以看出只有当binderConfiguration为空的时候才能触发我们的漏洞,那么我们刚才也说了binderConfiguration这个值是由配置文件中是否有binder节点来控制的(这里需要注意的是程序执行到bind方法的前置条件是view-state节点中是否配置了model属性,即绑定的javabean对象是什么),而且addDefaultMappings函数中parameterNames参数就是我们从表单中传递的值,所以到这里漏洞的触发流程和触发条件基本上清楚了,触发条件如下:

在webflow配置文件中view-state节点中指定了model属性,并且没有指定绑定的参数,即view-state中没有配置binder节点

而且MvcViewFactoryCreator类中useSpringBeanBinding默认值(false)未修改

这里为什么一定要useSpringBeanBinding的值为false,我们来看一下addEmptyValueMapping函数,这里的expressionParser变量的声明类是ExpressionParser接口,那么决定最后 expressionParser.parseExpression(field, parserContext)这个函数来执行任意表达式是这个变量的赋值,那么在spring webflow中这个expressionParser的默认值就是WebFlowELExpressionParser的实例,这个类表达式默认的解析是有spel来执行的,具体可以去跟踪函数,那么在org.springframework.webflow.mvc.builder.MvcViewFactoryCreator.createViewFactory(Expression, ExpressionParser, ConversionService, BinderConfiguration, Validator, ValidationHintResolver)这个类如下图

http://p1.qhimg.com/t0130a64d69bee660d7.png

我们可以看见如果useSpringBeanBinding这个属性为false那么久使用默认的解析类,如果这个值为true就由BeanWrapperExpressionParser这个类来解析,这个类的parseExpression函数我们来看看

http://p1.qhimg.com/t01b4dd4a9bdf09d407.png

首先决定了能不能执行的第一个控制变量是allowDelimitedEvalExpressions,这个默认值是false,所以这里是执行不了表达式的。

所以这里必须满足useSpringBeanBinding这个默认值不被改变。

这里需要注意一点,我们构造的恶意参数名称必须以_开头,具体原因看addDefaultMappings函数中的fieldMarkerPrefix变量。

OK,到这里漏洞的触发条件和流程已经很明确了,下面说说具体怎么利用。

漏洞利用


这次漏洞测试是以Spring Webflow官方的Example中的例子来进行,因为这里的某个flow满足我们的条件,具体配置如下:

http://p0.qhimg.com/t0105810b4989365011.png

项目地址https://github.com/spring-projects/spring-webflow-samples/tree/master/booking-mvc,这里在测试时需要注意修改org.springframework.webflow.samples.booking.config.WebFlowConfig.mvcViewFactoryCreator()方法中的改成 factoryCreator.setUseSpringBeanBinding(false); 因为这个工程修改了useSpringBeanBinding的默认值。

这里直接到订阅图书,上图说了在reviewBooking flow中就能出发,如下图

http://p0.qhimg.com/t017f8198743f6efd1e.png

点击confirm,然后抓包添加恶意参数变量,如下图

http://p8.qhimg.com/t01015cb74d6944139d.png

OK,大功告成。


参考资料


[1] :https://pivotal.io/security/cve-2017-4971 

[2] :https://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-spring-webflow/index.html 


原文链接:https://threathunter.org/topic/593d562353ab369c55425a90

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