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【漏洞分析】CVE-2017-4971：Spring WebFlow 远程代码执行漏洞分析

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前言

Spring严重的漏洞历来都不算多，之前比较严重的那个问题是Spring的JavaBean的自动绑定功能，导致可以控制class，从而导致可以利用某些特性执行任意代码，但是那个漏洞比较鸡肋，不是每次都能触发。

 由于Spring的框架越来越多，而且后面引入了SpringEl作为默认的表达式解析方式，所以一旦引入了类似于OGNL的表达式，很可能会带来一些安全问题，本次漏洞就是由于Spring WebFlow的数据绑定问题带来的表达式注入，从而导致任意代码执行。


漏洞简介

这个漏洞在今年6月初刚被提交https://pivotal.io/security/cve-2017-4971 ，官方并没有详细的信息，通过官方描述和补丁的对比，我们可以大致推断应该是Spring WebFlow在Model的数据绑定上面，由于没有明确指定相关model的具体属性导致从表单可以提交恶意的表达式从而被执行，导致任意代码执行的漏洞，这个漏洞利用除了版本的限制之外还有两个前置条件，这两个前置条件中有一个是默认配置，另外一个就是编码规范了，漏洞能不能利用成功主要就取决于后面的条件。

整体来说这个漏洞危害应该还是有一些的，如果满足2个前置条件，那么直接RCE是没什么问题的。在分析这个漏洞之前需要一些Spring Webflow的基础知识，给大家推荐这篇文章https://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-spring-webflow/index.html 。


漏洞分析

一开始我也不清楚这个漏洞到底是怎么触发，对于这个漏洞的理解，最好去看下Spring WebFlow的教程，搞明白里面的view-state是啥，这里不过多对Spring WebFlow的基础知识过多解释，那么我们直接看补丁，如下图

我们发现这里对 addEmptyValueMapping(DefaultMapper mapper, String field, Object model) 这个方法里面表达式解析的实现类进行了替换，直接使用了BeanWrapperExpressionParser来解析，关于这个类我们后面再详细说，那么知道触发漏洞的函数后，我们就可以用Eclipse或者Spring Tools来跟踪下函数调用栈，具体如下：

通过调用关系我们可以发现一共有以下两个函数调用了addEmptyValueMapping方法

addDefaultMappings(DefaultMapper mapper, Set<String> parameterNames, Object model)
addModelBindings(DefaultMapper mapper, Set<String> parameterNames, Object model)

这里通过调用关系我们可以大概的搞明白Spring WebFlow的执行顺序和流程，由flowcontroller决定将请求交给哪个handler去执行具体的流程，这里我们需要知道当用户请求有视图状态处理时，会决定当前事件下一个执行的流程，同时对于配置文件中我们配置的view-state元素，如果我们指定了数据的model，那么它会自动进行数据绑定，xml结构如下(这里以官方的example中的book项目为例子)

言归正传，本次漏洞出现的原因就是在view-state节点中数据绑定上，我们继续跟踪addEmptyValueMapping方法的调用过程，这里通过eclipse我们可以发现bind方法间接的调用了addEmptyValueMapping函数，

到这里我们知道了addEmptyValueMapping函数存在表达式执行的点，我们现在来详细看下这个addEmptyValueMapping函数，如下图

这里我们可以看见，只有控制了field参数才能触发漏洞，所以我们重点是找到有没有点我们可以控制从而控制field参数来进行任意代码执行，这里明确目标后，我们回过头来看addDefaultMappings和addModelBindings这两个函数，既然这两个函数都调用了存在缺陷的函数，那么我们看看这两个函数的区别是什么，而且那个函数能控制field参数，两个函数的区别如下

这里比较明显的区别就是addModelBindings函数中 for (Binding binding : binderConfiguration.getBindings()) 存在这样一个循环，而且就是这个循环的控制决定了field参数的值，经过进一步分析，这里控制field的参数的决定性因素就是binderConfiguration这个变量所控制的值，这里经过源码的跟踪我们可以发现，binderConfiguration函数的值就是webflow-*.xml中view-state中binder节点的配置，所以这个函数的值来源于配置文件，所以这个函数我们无法控制，从而无法触发漏洞，所以我们重点来看看addDefaultMappings这个函数，我们发现addDefaultMappings中我们可以控制field参数，所以我们重点来看看如何去触发这个函数。

现在我们基本上可以确定了addDefaultMappings函数是我们触发漏洞的关键点，那么如上图所示，bing函数中调用了这两个函数，那么我们可以看出只有当binderConfiguration为空的时候才能触发我们的漏洞，那么我们刚才也说了binderConfiguration这个值是由配置文件中是否有binder节点来控制的（这里需要注意的是程序执行到bind方法的前置条件是view-state节点中是否配置了model属性，即绑定的javabean对象是什么），而且addDefaultMappings函数中parameterNames参数就是我们从表单中传递的值，所以到这里漏洞的触发流程和触发条件基本上清楚了，触发条件如下：

在webflow配置文件中view-state节点中指定了model属性，并且没有指定绑定的参数，即view-state中没有配置binder节点

而且MvcViewFactoryCreator类中useSpringBeanBinding默认值（false）未修改

这里为什么一定要useSpringBeanBinding的值为false，我们来看一下addEmptyValueMapping函数，这里的expressionParser变量的声明类是ExpressionParser接口，那么决定最后 expressionParser.parseExpression(field, parserContext)这个函数来执行任意表达式是这个变量的赋值，那么在spring webflow中这个expressionParser的默认值就是WebFlowELExpressionParser的实例，这个类表达式默认的解析是有spel来执行的，具体可以去跟踪函数，那么在org.springframework.webflow.mvc.builder.MvcViewFactoryCreator.createViewFactory(Expression, ExpressionParser, ConversionService, BinderConfiguration, Validator, ValidationHintResolver)这个类如下图

我们可以看见如果useSpringBeanBinding这个属性为false那么就使用默认的解析类，如果这个值为true就由BeanWrapperExpressionParser这个类来解析，这个类的parseExpression函数我们来看看

首先决定了能不能执行的第一个控制变量是allowDelimitedEvalExpressions，这个默认值是false，所以这里是执行不了表达式的。

所以这里必须满足useSpringBeanBinding这个默认值不被改变。

这里需要注意一点，我们构造的恶意参数名称必须以_开头，具体原因看addDefaultMappings函数中的fieldMarkerPrefix变量。

OK，到这里漏洞的触发条件和流程已经很明确了，下面说说具体怎么利用。

漏洞利用

这次漏洞测试是以Spring Webflow官方的Example中的例子来进行，因为这里的某个flow满足我们的条件，具体配置如下：

项目地址https://github.com/spring-projects/spring-webflow-samples/tree/master/booking-mvc ，这里在测试时需要注意修改org.springframework.webflow.samples.booking.config.WebFlowConfig.mvcViewFactoryCreator()方法中的改成 factoryCreator.setUseSpringBeanBinding(false); 因为这个工程修改了useSpringBeanBinding的默认值。

这里直接到订阅图书，上图说了在reviewBooking flow中就能触发，如下图

点击confirm，然后抓包添加恶意参数变量，如下图

OK，大功告成。


无害化payload检测

如果 response header 中出现 vulnerable 头，则有漏洞：

&_T(org.springframework.web.context.request.RequestContextHolder).getRequestAttributes().getResponse().addHeader("vulnerable","True").aaa=n1nty


参考资料

[1] :https://pivotal.io/security/cve-2017-4971 

[2] :https://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-spring-webflow/index.html