SpringBoot SpEL表达式注入漏洞-分析与复现

影响版本：
1.1.0-1.1.12
1.2.0-1.2.7
1.3.0
修复方案：升至1.3.1或以上版本
我的测试环境：SpringBoot 1.2.0

0x00前言

这是2016年爆出的一个洞，利用条件是使用了springboot的默认错误页(Whitelabel Error Page)，存在漏洞的页面在：/spring-boot-autoconfigure/src/main/java/org/springframework/boot/autoconfigure/web/ErrorMvcAutoConfiguration.java

0x01触发原因

本次漏洞的触发点在SpringBoot的自定义错误页面，功能是页面返回错误，并提供详细信息，信息中包括错误status（"status"->500）、时间戳（"timestamp"->"Fri Dec....."）、错误信息（"error"->"Internal Server Error"）、和用户输入的参数（"message"->"abcd"），这些参数在模板文件中以类似于以下形式存在：”Error 1234 ${status}---${timestamp}---${error}---${message}“。

后端进行渲染视图时，首先，解析错误页面模板中的参数名（status、timestamp、error、message）,即判断模板中每个${的位置，然后再判断最近的}的位置，从而将参数名一个个读取出来，然而这里使用了递归，也就是说如果参数名中还包含${和}的话，这个解析引擎会再次递归一次，再次解析这个值，如，模板中有个值为${${abc}}，由于使用了递归，解析引擎会对其解析两次，第一层去掉最外层的{}解析成${abc}，然后将其作为参数进行第二次解析。在第二次解析中将里层的{}去掉，变成abc。

每次将一个参数名解析出来之后，就将参数名传入SpEL引擎，解析成context中对应参数名的值（如"status"->500），完成之后返回参数值给第一步中的解析引擎（返回500）。

解析引擎收到SpEL传回的参数值之后，再次进行递归，以防参数值中也存在${和}，存在则去之，然后在递归过程中再次传入SpEL引擎进行解析。这里就是触发点了。假设用户的输入中包含${payload}，则SpEL第一次message解析成${payload}之后，解析引擎进行递归，去掉${和}后将payload传入SpEL引擎，SpEL引擎将将直接对payload进行解析，从而触发了漏洞，触发点如下图所示。

0x02调试分析

先搭好存在漏洞的SpringBoot版本的环境，使用其自带的sample搭建一个服务器，然后自己写一个控制器，抛出异常即可。

开启调试，使用浏览器访问

http://127.0.0.1:8080/?payload=${new%20java.lang.ProcessBuilder(new%20java.lang.String(new%20byte[]{99,97,108,99})).start()}

首先，将context赋值到this.context中，然后以this.template和this.resolver为参数调用replacePlaceholders方法。

this.template="
Whitelabel Error Page
This application has no explicit mapping for /error, so you are seeing this as a fallback.
${timestamp}
There was an unexpected error (type=${error}, status=${status}).
${message}
"

跟进replacePlaceholders方法，进入了PropertyPlaceholderHelper文件

继续跟进parseStringValue方法（这就是分析中说的存在递归的方法），strVal的值为之前的this.template，将之赋值给result，然后通过判断result中${和}的位置，开始解析result中的第一个参数名，并赋值给placeholder，本次的值为"timestamp"，然后将placeholder作为第一个参数，再次调用本方法（递归，以防字符串placeholder中包含${}）。

跟进递归，由于placeholder的值为"timestamp"，其中不包含${，导致startIndex为-1，故不进入while语句，直接到了return，因此可以发现，在递归时，如果第一个参数中不包含${，则直接将第一个参数返回。

再次回到之前的点，下一步是调用resolvePlaceholder方法，此函数的作用是查找this.context中对应参数的值并返回，跟进看一下

首先看一下this.context，发现"timestamp" -> "Sat Dec 15 10:49:02 CST 2018"

继续跟进，发现value被赋值成SpEL解析后的值，然后return

回到parseStringValue方法，将经过SpEL解析后return的值赋值给propVal，由于propVal != null，故跳过第一个if语句，进入第二个语句，将propVal作为第一个参数再次递归。通过上一次递归我们发现，如果第一个参数中没有${，则直接返回第一个参数的值，因此这次就不再跟进了。

递归回来后propVal的值没变，使用replace将propVal替换到result中的对应的参数位。接着寻找template中的下一个参数位，赋值给startIndex，用于下一次while条件判断。

进入第二次循环，这次的参数是error，和之前的timestamp过程一样，就不具体分析了

第三次while循环，参数是status，同上，不具体分析

进入第四次循环，重头戏来啦，这次的参数是message，其值是用户输入的值。

跟进到第一次递归，防止参数名中含有${}，由于参数名士message，故略过这一步。然后到了resolvePlaceholder方法，用于使用SpEL表达式引擎解析message的值，再跟进一下。

发现value的值为用户传入的payload

其中包含${}，是一个SpEL表达式。继续跟进，返回到parseStringValue方法。

可以发现，为了防止propVal中包含${}，再次进行一次递归。下面就是漏洞关键点了，跟进这次递归。

此时placeholder的值为去掉${}的payload，即："new java.lang.ProcessBuilder(new java.lang.String(new byte[]{99,97,108,99})).start()"。将placeholder作为第一个参数传入SpEL解析函数（147行）

可以发现，这里直接使用parseExpression(name)，而name的值就是我们的payload。接着使用getValue解析payload：

Expression expression = this.parser.parseExpression("new java.lang.ProcessBuilder(new java.lang.String(new byte[]{99,97,108,99})).start()");

Object value = expression.getValue(this.context);

然后触发payload，漏洞利用完成。

0x03补丁分析

补丁创建了一个新的NonRecursivePropertyPlaceholderHelper类，用于防止parseStringValue进行递归解析。

0x04参考文章

Spring Boot框架Whitelabel Error Page SpEL注入漏洞分析