如何更加精确的检测Tomcat AJP文件包含漏洞(CVE-2020-1938)

安全开发
Tomcat

通过上篇文章《CVE-2020-1938:Tomcat AJP协议文件包含漏洞分析》，我们知道这个漏洞出现在Tomcat默认的两个Servlet，一个是DefaultServelt，可以任意文件读取。第二个是JspServlet，可以用于文件读取和代码执行。所以我们漏洞利用的关键是让精心构造的数据包最终让这两个Servlet处理。但是在真实环境下的Web项目情况很复杂，会添加自定义的Servlet和Filter，使用各种框架和组件。它们的Servlet和Filter匹配规则会影响我们构造的数据包处理流向，导致我们无法检查成功。本文我们会针对常见的5种情况进行分析并一一解决！

0x01 知识储备

在分析前我们需要对Tomcat匹配规则优先级有一个了解，匹配的优先级如下，优先级从上到下：

  1. 精确匹配（例如：/admin/index.html）
  2. 路径匹配 (例如：/*)
  3. 拓展名匹配 (例如：*.jsp,*.jspx)
  4. 缺省匹配 （比如:/）

具体的匹配细节可以查看Tomcat源码org.apache.catalina.mapper.Mapper#internalMapWrapper()

0x02 情况一：原生Servlet环境下

Tomcat下存在多个默认的web项目，由于它们没有使用任何框架，所以借助它们来检查再好不过了。

  • docs
  • examples
  • host-manager
  • manager

当没有默认的web项目，我们只能检查ROOT下的项目了。在使用原生Servlet开发的web应用中，我们要考虑的是开发人员自定义filter和自定义servlet对漏洞影响。

按照开发经验，一般过滤器是不会过滤.js,.css,.ico等静态文件后缀的url，同时自定义的Servlet也不会去处理这些url。所以我们可以构造类似如下请求来绕过它们带来的影响。

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RequestUri：/facvon.ico
javax.servlet.include.request_uri: /
javax.servlet.include.path_info: WEB-INF/web.xml
javax.servlet.include.servlet_path: /

0x03 情况二：Sping mvc环境下

Spring MVC的经典配置如下：

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<servlet>
    <servlet-name>DispatcherServlet</servlet-name>
    <servlet-class>org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet</servlet-class>
    <init-param>
        <param-name>contextConfigLocation</param-name>
        <param-value>classpath*:spring-mvc-config.xml</param-value>
    </init-param>
    <load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>
<servlet-mapping>
    <servlet-name>DispatcherServlet</servlet-name>
    <url-pattern>/</url-pattern>
</servlet-mapping>

虽然覆盖掉了DefaultServlet的匹配路径，但是*.jsp,*.jspx依然会交给JspServlet处理，所以我们可以构造如下请求让JspServlet来触发漏洞。

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RequestUri：/index.jsp
javax.servlet.include.request_uri: /
javax.servlet.include.path_info: WEB-INF/web.xml
javax.servlet.include.servlet_path: /

这里顺便回答下上一篇文章提的问题

问题：如果已经知道某个contoller使用的是jsp为视图模版来渲染数据，我们能否通过它来触发漏洞？

答：其实是不可以的。因为spring mvc会将模版渲染后，交给JspServlet去处理之前，会调用org.apache.catalina.core.ApplicationDispatcher#doInclude方法对3个include属性进行重新赋值，也就是把我们之前设置的值覆盖掉了不再可控！

doInclude方法覆盖3个include属性

0x04 情况三：Spring boot环境下

Srping boot结合Tomcat来部署有两种方式，分别是外置和内嵌。

5.1 内嵌Tomcat

我们先来说内嵌，它是默认的部署方式。顾名思义就是spring boot内部代码来调用Tomcat提供Web服务。这种方式默认AJP是不开启的。

若开启AJP，DefaultServlet的匹配路径也会将org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet覆盖，而JspServlet这个是没有被注册的，因为该类在jasper.jar中，Spring boot默认的依赖中没有。

这里值得一提的是有一种情况是可以触发漏洞的，当Spring boot需要以JSP为视图模版时，jasper.jar需要被引入。通过调试Spring boot发现会自动注册一个将*.jsp和*.jspx给Jspservlet的处理的mapper，具体参考以下两处源码。

org.springframework.boot.web.embedded.tomcat.TomcatServletWebServerFactory#prepareContext
添加JspServlet

org.springframework.boot.web.servlet.server.AbstractServletWebServerFactory#shouldRegisterJspServlet
判断JspServlet类是否加载进来了

5.2 外置Tomcat

外置就是把SpringBoot项目打成war，部署到tomcat的webapps目录下。这种情况下的检测和Spirng MVC情况一样。

所以综合来看，内置情况下只有配置开启了AJP并引入了jasper.jar才可以被利用，这种情况较少。外置情况下可以直接利用，这种情况也较少。所以我认为Spring boot出现该漏洞的可能性不大。

0x05 情况四：shiro环境下

经典配置下shiro过滤器会对所有路径进行过滤，对url的访问权限有如下5个属性。

  • anon: 无需认证即可访问
  • authc: 需要认证才可访问
  • user: 点击“记住我”功能可访问
  • perms: 拥有权限才可以访问
  • role: 拥有某个角色权限才能访问

假设配置如下，在未登录情况下只能访问被配置为anon权限的login.jsp，访问其他链接都会302跳转至登录页面。所以只能请求这个页面来触发漏洞。

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<bean id="shiroFilter" class="org.apache.shiro.spring.web.ShiroFilterFactoryBean">
    <property name="securityManager" ref="securityManager"/>
    <property name="loginUrl" value="/login"/>
    <property name="unauthorizedUrl" value="/refuse.html"/>
    <property name="filterChainDefinitions">
        <value>
            /logout = logout
            /login.jsp = anon
            /** = authc
        </value>
    </property>
    <property name="successUrl" value="/index"/>
</bean>

但我们在自动化中如何发现被配置为anon权限的URL呢？实验室的@背影师傅给了一条很重要的提示，可以通过该漏洞设置request对象属性shiroFilter: 1来“关闭”shiro的拦截功能。

如果request对象的属性名alreadyFilteredAttributeName的值不为空，那么将直接交给Tomcat的servlet处理，相当于关闭了shiro的拦截！

判断是否已经过滤

alreadyFilteredAttributeName变量等于shiro过滤器名 + .FILTERED。

通过查看代码发现shiroFilter其实是web.xml设置的shiro过滤器名，这是由开发人员自定义的，故带来了新的问题。若不知道shiro过滤器名怎么办呢？

已过滤属性名

通过调试shiro，发现请求会被上面说的5种权限过滤器，依次匹配并处理。最重要的是它们的名字固定！于是按照同样的方法，都给它们设置上已过滤flag，即可绕过shiro的限制。具体请求构造如下：

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RequestUri：/test.jsp
javax.servlet.include.request_uri: /
javax.servlet.include.path_info: WEB-INF/web.xml
javax.servlet.include.servlet_path: /
authc.FILTERED: 1
user.FILTERED: 1
perms.FILTERED: 1
role.FILTERED: 1

0x06 情况五：Struts2环境下

以下分析的是Struts2 2.5.22

使用Struts2框架一般需要设置如下的全局过滤器

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<filter>
    <filter-name>struts2</filter-name>
    <filter-class>org.apache.struts2.dispatcher.ng.filter.StrutsPrepareAndExecuteFilter</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>struts2</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

该过滤器默认会将后缀为空和.action的URL请求，交给Struts2的Action处理，而其他后缀就交给Tomcat默认Servlet处理，漏洞利用需要让其走后者。

通过URL获取mapping对象，决定后续处理流程

然而在请求路径的获取上Struts2有别于其他环境，这是导致漏洞利用方式稍有不同。它通过request对象的javax.servlet.include.servlet_path属性获取，而不是request.getServletPath()。

org.apache.struts2.dispatcher.mapper.DefaultActionMapper#getUri()

Struts2请求的Servlet路径是由javax.servlet.include.servlet_path属性决定

所以我们在这里必须设置该属性值为非空非.action的后缀test.jsp,才能让Tomcat的JspServlet来处理。但是如果我们还是使用原来的方式读/WEB-INF/web.xml是行不通的，因为最终构造的路径如下是错误的。

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= javax.servlet.include.servlet_path + javax.servlet.include.path_info
= /test.jsp + '/WEB-INF/web.xml'
= /test.jsp/WEB-INF/web.xml (路径错误)

那我们能否将javax.servlet.include.path_info设置为/../WEB-INF/web.xml来吃掉1.jsp形成正确路径呢？答案是可以的！可能看过我之前漏洞分析文章的朋友会说，不是说路径里不能使用../进行跳目录么？其实是可以跳目录，只是不能跳出webapps而已。这里重新说明下路径校验函数normalized()的功能。

normalized方法中和./和../的处理流程

该方法的功能是中和掉路径中的./和../，比如/a/.//b/../c就会被中和为/a/c。如果最后依然存在../在开头，才会返回null，最终抛出非法路径的异常。

所以在Struts2框架下检测该漏洞，需要构造如下请求来绕过。

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RequestUri: /
javax.servlet.include.request_uri: /
javax.servlet.include.path_info: /../WEB-INF/web.xml
javax.servlet.include.servlet_path: /1.jsp

0x07 扫描演示

最后便可以将以上各个场景的特点综合起来，编写扫描工具了。这里我搭建了SpringMVC + Shiro的环境进行演示。可以发现其他的url都重定向了，只有针对shiro构造的请求是200，并成功触发漏洞！

扫描演示

0x08 最后的话

  1. 本文只对每种环境较新版本进行分析，所以提供的扫描方案不可能适配所有版本环境，算是对精确检测做一个抛砖引玉。
  2. 每种环境下的检测方案，只考虑使用Tomcat默认存在缺陷的两个Servlet（JspServlet和DefaultServlet）来检测，更完美的方案应该是去找每种环境下其他存在缺陷的Servlet。