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技術解讀 | SpEL表達式注入漏洞分析、檢查與防御

華為DevCloud ? 來源:未知 ? 2023-03-25 07:55 ? 次閱讀

在安全角度來看外部來源的數(shù)據(jù),均應視為不可信數(shù)據(jù),對外部數(shù)據(jù),其包含的所有信息都須經(jīng)過校驗或者過濾,再向下游服務進行傳遞。若無防護手段,攻擊者可以通過構造惡意輸入,對服務進行攻擊。程序中如果使用未經(jīng)校驗的輸入構造SpEL語句,就有可能造成SpEL表達式注入漏洞。部分SpEL表達式注入漏洞CVSS3.x 評分極高,nvd認定為高危漏洞,具有高致命性。


一、SpEL表達式介紹


Spring表達式語言(Spring Expression Language,SpEL)是 Spring Framework的核心技術之一,其支持在運行時查詢和操作對象圖。SpEL語法類似于Unified Expression Language,但提供了更加豐富的功能,最特別的是方法調用與字符串模板功能。SpEL主要支持以下功能:

  • 文字表達式

  • 布爾和關系運算符

  • 正則表達式

  • 類表達式

  • 訪問properties, arrays, lists, maps

  • 方法調用

  • 關系運算符

  • 參數(shù)

  • 調用構造函數(shù)

  • Bean引用

  • 構造Array

  • 內(nèi)嵌lists

  • 內(nèi)嵌maps

  • 三元運算符

  • 變量

  • 用戶定義的函數(shù)

  • 集合投影

  • 集合篩選

  • 模板表達式


SpEL功能強大,可以操作類和方法:

  • 引用方法:dog.run()

  • 引用靜態(tài)方法:T(java.lang.Math).PI

  • 類實例化:使用new實例化對象,類名必須是全限定名,java.lang包內(nèi)的除外如Integer、String等

  • 變量定義及賦值引用


在解析SpEL之后,獲取表達式結果時,可以指定表達式的上下文對象:EvaluationContext

  • StandardEvaluationContext(默認):支持全套SpEL語言和功能配置選項,功能強大但存在隱患

  • SimpleEvaluationContext:僅支持SpEL語法的子集,不包括Java類型引用,構造函數(shù)和bean引用,功能相對簡單但是安全


二、SpEL表達式注入漏洞


歷史報告的大部分SpEL漏洞大多涉及不受信任的用戶輸入的情況,惡意攻擊者可能利用SpEL實現(xiàn)任意代碼執(zhí)行、拒絕服務等攻擊,與SpEL相關的部分CVE漏洞見表1。


表1部分SpEL注入CVE漏洞


常見的SpEL注入攻擊流程如圖 1所示,漏洞的基本條件有:1.使用StandardEvaluationContext;2. 未對輸入的SpEL進行校驗;3. 對表達式調用了getValue()或setValue()方法。當滿足上述條件時,就給了攻擊者可乘之機。


圖1常見的SpEL注入攻擊流程


三、漏洞實例


| 3.1CVE-2022-22963 Spring Cloud FunctionSpEL注入漏洞


|3.1.1基本信息

漏洞id:

CVE-2022-22963


漏洞簡介:

在Spring Cloud Function 相關版本,存在SpEL表達式注入。惡意攻擊者無需認證可通過構造特定的 HTTP 請求頭注入 SpEL 表達式,最終執(zhí)行任意命令,獲取服務器權限。


漏洞發(fā)布地址:

https://nvd.nist.gov/vuln/detail/cve-2022-22963


漏洞安全級別:


漏洞代碼倉地址:

https://github.com/spring-cloud/spring-cloud-function


漏洞補丁提交地址:

https://github.com/spring-cloud/spring-cloud-function/commit/0e89ee27b2e76138c16bcba6f4bca906c4f3744f


漏洞影響包版本:

3.0.0 <= Spring Cloud Function <= 3.2.2


|3.1.2Spring Cloud Function介紹


Spring Cloud Function 是基于 Spring Boot 的函數(shù)計算框架。它提供了一個通用的模型,用于在各種平臺上部署基于函數(shù)的軟件,包括像 Amazon AWS Lambda 這樣的 FaaS(函數(shù)即服務,function as a service)平臺。該項目致力于促進函數(shù)為主的開發(fā)單元,它抽象出所有傳輸細節(jié)和基礎架構,并提供一個通用的模型,用于在各種平臺上部署基于函數(shù)的軟件。


|3.1.3CVE-2022-22963漏洞攻擊路徑


使用spring-cloud-function-web的Spring boot 應用,通過設置Message Headers來傳達路由指令,也可以在請求頭中指定spring.cloud.function.definition 或spring.cloud.function.routing-expression作為應用程序屬性,允許使用 Spring 表達式語言。


當在application.properties中設置spring.cloud.function.definition=functionRouter從而將默認路由綁定具體函數(shù)由用戶進行控制。


攻擊者調用/functionRouter接口,并在請求頭的spring.cloud.function.routing-expression中使用攻擊性的SpEL語句,服務端就會解析SpEL并執(zhí)行。


漏洞攻擊圖示如圖 2所示。


圖2CVE-2022-22963漏洞攻擊路徑


|3.1.4CVE-2022-22963漏洞修復方式


該漏洞主要從四處進行了修復:

(1)聲明一個SimpleEvaluationContext,專用作來自header的SpEL的解析;

(2)新增一個布爾變量isViaHeader,用于標記當前Expression是否來自Header;

(3)如果是從Header中獲取的spring.cloud.function.routing-expression表達式,isViaHeader為true ;

(4)isViaHeader為true時,expression.getValue指定使用headerEvalContext。

如圖 3所示。


圖3CVE-2022-22963漏洞修復


| 3.2CVE-2022-22980 Spring DataMongoDBSpEL表達式注入漏洞


|3.2.1基本信息

漏洞id:

CVE-2022-22980


漏洞簡介:

Spring Data for MongoDB是 Spring Data 項目的一部分,該項目旨在為新的數(shù)據(jù)存儲提供熟悉和一致的基于Spring的編程模型,同時保留存儲的特定特征和功能。Spring Data MongoDB應用程序在對包含查詢參數(shù)占位符的SpEL表達式使用@Query或@Aggregation注解的查詢方法進行值綁定時,如果輸入未被過濾,則容易受到SpEL注入攻擊。


漏洞發(fā)布地址:

https://nvd.nist.gov/vuln/detail/CVE-2022-22980


漏洞安全級別:

高(CVSS3.x: 9.8)


漏洞代碼倉地址:

https://github.com/spring-projects/spring-data-mongodb


漏洞補丁提交地址:

3.3.xhttps://github.com/spring-projects/spring-data-mongodb/commit/7c5ac764b343d45e5d0abbaba4e82395b471b4c43.4.xhttps://github.com/spring-projects/spring-data-mongodb/commit/5e241c6ea55939c9587fad5058a07d7b3f0ccbd3


漏洞影響包版本:

Spring DataMongoDB== 3.4.0 3.3.0 <= Spring Data?MongoDB?<= 3.3.4?其他不維護的老版本


漏洞時間線:


|3.2.2Spring Data forMongoDB介紹


Spring Data for MongoDB是Spring Data的一個子模塊。目標是為MongoDB提供一個相近的一致的基于Spring的編程模型。其核心功能是映射POJO到Mongo的DBCollection中的文檔,并且提供Repository 風格數(shù)據(jù)訪問層。主要特性有:

  • Spring 配置支持:

    使用基于Java的@Configuration類或基于XML命名空間的配置來驅動Mongo實例和副本

  • MongoTemplate輔助類:

    可提高執(zhí)行常見Mongo操作的效率,包括文檔和POJO之間的集成對象映射

  • 異常處理:

    異常轉換為Spring的可移植的數(shù)據(jù)訪問異常層次結構

  • 功能豐富的對象映射與Spring的轉換服務集成

  • 基于注釋的映射元數(shù)據(jù)、并且可擴展以支持其他元數(shù)據(jù)格式

  • 持久化和映射生命周期事件

  • 使用MongoReader/MongoWrite 抽象的低級映射

  • 基于Java的查詢、條件和更新DSL

  • Repository接口的自動實現(xiàn),包括對自定義查詢方法的支持

  • QueryDSL集成以支持類型安全的查詢,以及地理空間整合

  • Map-Reduce集成

  • JMX管理和監(jiān)控

  • 對存儲庫的CDI支持

  • GridFS支持


|3.2.3CVE-2022-22980漏洞攻擊路徑

圖4CVE-2022-22980漏洞攻擊路徑


|3.2.4CVE-2022-22980復現(xiàn)


1)實驗代碼:learnjavabug

2)運行服務,com.threedr3am.bug.spring.data.mongodb.Application#main

3)Postman發(fā)送請求,如圖5所示


圖5Postman填寫參數(shù)示例


4)現(xiàn)象:計算器程序被執(zhí)行


|3.2.5CVE-2022-22980修復方式


Spring Data for MongoDB在修復此漏洞時,重新實現(xiàn)evaluator,指定EvaluationContext類型,如圖 6所示。


圖6CVE-2022-22980修復方式


四、檢測與防御手段


(1)對于SpEL表達式注入漏洞漏洞,可以使用靜態(tài)分析工具進行代碼檢查,可以有效規(guī)避部分問題。

(2)在此類場景中,對于用戶輸入,應當仔細校驗,檢查用戶輸入的合法性,保障其內(nèi)容為正常數(shù)據(jù)。且在端側與服務側均應對用戶數(shù)據(jù)進行校驗,對非受信用戶輸入數(shù)據(jù)進行凈化,避免用戶輸入任意內(nèi)容。

(3)及時更新Spring Framework版本,避免因版本老舊而被利用的問題發(fā)生。

(4)使用源碼靜態(tài)分析工具進行白盒自動化檢測,在代碼合入階段、靜態(tài)分析監(jiān)控階段及時發(fā)現(xiàn)相關問題。


原文標題:技術解讀 | SpEL表達式注入漏洞分析、檢查與防御

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