【最新漏洞预警】CVE-2022-22965 Spring核心框架Spring4Shell远程命令执行漏洞原理与修复方式分析

Spring是目前全球最受欢迎的Java轻量级开源框架。近日网上爆出Spring核心框架存在RCE漏洞（编号CVE-2022-22965）。在野曝光一段时间后，与近几年流行的高危漏洞命名方式类似（比如ProxyShell、log4jShell等），这个漏洞被称为Spring4Shell。3月31日官方终于发布了漏洞信息，并在新版本v5.3.18和v5.2.20中修复了漏洞。（官方不发补丁我也不敢公开发布文章呀！）

• JDK9或以上版本系列

• Spring框架或衍生的SpringBoot等框架，版本小于v5.3.18或v5.2.20

• Spring JavaBean表单参数绑定需要满足一定条件

• 部署在Tomcat容器中，且日志记录功能开启（默认状态）

新建SpringBoot工程：

添加实体类`User`：

添加`LoginController`：

生成war包并部署到Tomcat容器中启动。

JavaBean是一种特殊的类，主要用于传递数据信息，这种类中的方法主要用于访问私有的字段，且方法名符合某种命名规则。如果在两个模块之间传递信息，可以将信息封装进JavaBean中。比如在`User`类中再添加一个新类`Test`：

构建如上所示的研究环境，当我们发送如下请求时：

Spring会将参数用`.`进行分割，前面的参数会自动调用`get***`，最后一个参数会自动调用`set***`，依次执行为：

...User->getTest    Test->setT...

通过上面这种链式的参数解析规则，我们可以`set***`实现修改Spring框架中某些类的属性。通过深入分析，发现当在`Controller`的参数前加上注解之类，比如`@RequestBody`，将不会进行链式解析，这也是限制适用范围的其中一个关键因素。

Spring历史上曾经爆出一个漏洞CVE-2010-1622，原理就是基于上面的JavaBean赋值规则。可以通过提交`class.classLoader`参数，最终执行`getClassLoader`函数获取`ClassLoader`对象，从而可以导致RCE。CVE-2010-1622漏洞补丁位于`CachedIntrospectionResults`：

CVE-2010-1622补丁通过将`classLoader`加入黑名单，导致无法加入解析属性列表。

在JDK9及以上版本的JDK中，`java.lang.Class`类中新增了一个私有变量`module`以及函数`getModule`:

进入`Module`类，发现存在`loader`变量和函数`getClassLoader`：

也就是说，通过`Module`可以获取Web Context上下文环境的`ClassLoader`对象。

通过前面的分析，我们在Tomcat+Spring+JDK11环境中构建研究环境，提交`class.module.classLoader`参数同样可以获取`ClassLoader`对象，调试发现在对BeanInfo赋值过程中，`CachedIntrospectionResults`中会加载`class org.apache.catalina.loader.ParallelWebappClassLoader`对象，可以绕过黑名单检查：

`ParallelWebappClassLoader`位于Tomcat环境中，获取`ParallelWebappClassLoader`对象后，就可以在此基础上继续寻找可利用链。

可以尝试采用递归方式搜索所有满足`class.module.classLoader`条件的链式调用的属性，加入一个`help.jsp`文件（脚本参考只考虑int、string与boolean这些基本属性）。访问后，可以获取所有潜在可操控的属性，结果如下：

一共找到300个符合条件的属性可以操控（实际应该更多）。其中的`class.module.classLoader.resources.context.parent.pipeline.first.*`对应于`AccessLogValve`类，主要存放Tomcat日志操作的相关属性：

...class.module.classLoader.resources.context.parent.pipeline.first.directory         //日志保存目录默认为logsclass.module.classLoader.resources.context.parent.pipeline.first.prefix            //日志文件名前缀默认为localhost_access_logclass.module.classLoader.resources.context.parent.pipeline.first.suffix            //日志文件名后缀默认为.txtclass.module.classLoader.resources.context.parent.pipeline.first.fileDateFormat    //日志文件名日期格式默认为.yyyy-mm-dd...

链式调用过程如下：

getClass()->LoginControllergetModule()->ModulegetClassLoader()->ParallelWebappClassLoadergetResources()->StandardRootgetContext()->StandardContextgetParent()->StandardEnginegetPipeline()->PipelinegetFirst()->AccessLogValve...

默认情况下日志目录为`logs`，文件名称为`localhost_access_log.yyy-mm-dd.txt`，可以通过构造请求修改日志存储路径、日志文件名称、后缀名属性值。

通过修改日志后缀名、文件名称、存放位置等属性，可以写入jsp的webshell。需要注意的是，由于Tomcat稍微新一点的版本出于安全性考虑，无法直接在URL中携带`<`、`{`等特殊字符（否则返回400），我们可以通过`class.module.classLoader.resources.context.parent.pipeline.first.pattern`属性来修改日志记录的格式，从而变向写入webshell。

参考`AbstractAccessLogValve`类使用说明：

比如，可以将敏感字符放到HTTP请求头中（格式：`%{xxx}i`）。最终实现在`webapps`目录下写入webshell，名称为`localhost_access_log123.jsp`：

在官方没有发布新版本前，可以通过在WAF中加入对`Class.*`等恶意字符串的过滤，或者在Spring应用程序中新建一个全局类实现对恶意字符串的过滤，同时保证这个类被Spring加载到(推荐在Controller所在的包中添加)。完成类添加后，需对项目进行重新编译打包，并重新发布项目：

import org.springframework.core.annotation.Order;import org.springframework.web.bind.WebDataBinder;import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;import org.springframework.web.bind.annotation.InitBinder;
@ControllerAdvice@Order(10000)public class a{    @InitBinder    public void setAllowedFields(WebDataBinder dataBinder) {        String[] abd = new String[]{"class.*", "Class.*", "*.class.*", "*.Class.*"};        dataBinder.setDisallowedFields(abd);        }}

3月31日，官方在`v5.3.18`和`v5.2.20`版本中修复了漏洞，我们看下关键补丁：

相比CVE-2010-1622漏洞补丁，新补丁对类型限制更为严格，只允许所有类中的`name`属性合法通过。

漏洞通过`class.module.classLoader`在Web Context上下文环境中找到合适的类属性进行控制从而实现Getshell，理论上漏洞利用链不局限于Tomcat，类似Weblogic、Jetty等其他的Java中间件是否可以利用不好下结论，可以尝试利用`help.jsp`来寻找潜在的利用点，这方面感兴趣的小伙伴可以关注公众号后与本人深入交流。

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原文始发于微信公众号（且听安全）：【最新漏洞预警】CVE-2022-22965 Spring核心框架Spring4Shell远程命令执行漏洞原理与修复方式分析