Apache Struts2 远程代码执行漏洞（S2-046）技术分析与防护方案

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3月21日凌晨，Apache Struts2官方发布了一条安全公告，该公告指出Apache Struts2的Jakarta Multipart parser插件存在远程代码执行漏洞，漏洞编号为CVE-2017-5638。攻击者可以通过设置Content-Disposition的filename字段或者设置Content-Length超过2G这两种方式来触发异常并导致filename字段中的OGNL表达式得到执行从而达到远程攻击的目的。

该漏洞与之前S2-045漏洞成因及原理一样（CVE漏洞编号是同一个），只是漏洞利用的字段发生了改变。

影响的版本

Struts 2.3.5 – Struts 2.3.31
Struts 2.5 – Struts 2.5.10

不受影响的版本

Struts 2.3.32
Struts 2.5.10.1

绿盟威胁情报中心NTI关于Struts2漏洞范围分布图

全球分布图

国内分布图

全球排行

国内排行

漏洞分析

漏洞简介

Apache Struts2存在远程代码执行漏洞，攻击者可以将恶意代码放入http报文头部的Content-Disposition的filename字段，通过不恰当的filename字段或者大小超过2G的Content-Length字段来触发异常，进而导致任意代码执行。

漏洞分析

官方的漏洞描述如下：

It is possible to perform a RCE attack with a malicious Content-Disposition value or with improper Content-Length header. If the Content-Dispostion / Content-Length value is not valid an exception is thrown which is then used to display an error message to a user. This is a different vector for the same vulnerability described in S2-045 (CVE-2017-5638)

从官方的漏洞描述我们可以知道，这个漏洞是由于Struts2对错误消息处理出现了问题，漏洞原理同S2-045。但是触发点不一样，可以通过Content-Dispostion中的含有%00的filename字段，或者Content-Length超过2G大小来触发这个漏洞。

本次分析基于Struts 2.3.24版本进行测试。POC及漏洞验证如下：

首先我们尝试Content-Disposition字段，看一下POC，攻击指令通过”Content-Disposition”的filename字段传递给存在漏洞的服务器。下面先看一下远程命令执行注入点，这个和S2-045是一样的：

观察报错输出的调用栈，从这里可以看出端倪：

最终出现异常的位置在checkFileName函数处，下面接着看checkFileName的实现：

这里首先判断文件名是否为null，当文件名中包含“\u0000”字符时就会抛出异常，异常信息中会带入filename字段，从我们的POC中看出这个字段就是我们要攻击的字段。接下来这个异常信息会交给buildErrorMessage执行。还是同s2-045的分析一样，我们首先来看Struts2的入口点doFilter

接着进入org.apache.struts2.dispatcher.Dispatcher.wrapRequest：

接着进入dispacher的wrapRequest，wrapRequest会调用org.apache.struts2.dispatcher.multipart.MultiPartRequestWrapper，在这个MultiPartRequestWrapper中会进行初始化，这就是设计模式中的适配器模式。初始化会调用org.apache.struts2.dispatcher.multipart.JakartaMultiPartRequest.parse，parse的实现如下，首先是处理上传文件，如果遇到异常则会触发buildErrorMessage。

跟进去processUpload，实现如下：

再跟进去processFileField，在这里会处理各个header头：

在这里有getName函数，继续跟进去：

看看上面的注释就知道了，代码会特别处理NULL字符串，继续跟进去，这里就会验证filename参数，判断是否存在“\u0000”,然后抛出异常：

在JakartaMultiPartRequest.java 中buildErrorMessage函数，这个函数中的localizedTextUtil.findText会执行OGNL表达式，从而导致命令执行。我们先看下findtext的定义：

https://struts.apache.org/maven/struts2-core/apidocs/com/opensymphony/xwork2/util/LocalizedTextUtil.html

接下来它被JakartaMultiPartRequest.java中的parse调用。

对于第二种情况，是在JakartaStream 上传模式下，也就是Struts2 配置文件中设置了<constant name=”struts.multipart.parser” value=”jakarta-stream” /> ，Content-Length超出Struts2允许的最大值2G则抛出异常，异常信息包含filename字段会丢入OGNL表达式执行，POC如下：

漏洞原因：

上图中的代码先会判断请求的大小，当超过Struts2的默认数值2G时就会调用addFileSkeppedError函数，这个函数则会继续调用buildErrorMessage从而导致OGNL表达式远程代码执行。

(3)补丁分析

2.5.10.1版本的修复方案如下：

https://github.com/apache/struts/commit/b06dd50af2a3319dd896bf5c2f4972d2b772cf2b

2.3.32版本的修复方案如下：

https://github.com/apache/struts/commit/352306493971e7d5a756d61780d57a76eb1f519a

官方解决方案

官方表示，如果用户正在使用基于Jakarta的文件上传插件，建议升级至Struts版本3.32或2.5.10.1。

Struts升级指南：

在2016年，Struts2远程代码执行漏洞（S2-032）同样引发了无数应用系统的“血案”。为保证升级的通用性，本次升级过程将以S2-032漏洞爆发后的第一个官方升级包（2.3.24）升到本次不受影响的2.3.32版本为例进行说明。

首先通过官网下载2.3.32版本的升级包，下载地址为：

http://struts.apache.org/download.cgi

通过下图Struts 2.3.24版本与2.3.32版本对比，可发现除了Struts2核心包（struts2-core与xwork-core）升级之外，一些依赖包的版本也进行了更新：

针对Struts2的升级，可将原应用相关的依赖jar包替换为最新的Struts2包，其中，有三个包是必须要升级的：

struts2-core-2.3.32.jar：Struts2核心包，也是此次漏洞发生的所在。
xwork-core-2.3.32.jar：Struts2依赖包，版本跟随Struts2一起更新。
ognl-3.0.19.jar：用于支持OGNL表达式，为其他包提供依赖。

以Struts2官方的样例struts2-blank应用为例进行说明，首先备份原依赖库，如果升级失败后可随时进行还原，不对业务造成影响：

然后对其中关键文件进行替换：

启动tomcat，并测试业务是否正常:

如果暂时不便升级，官方也已准备了两个可以作为应急使用的Jakarta插件版本，用户可以下载使用，链接地址如下：

https://github.com/apache/struts-extras

直接将jar包放在WEB-INF/lib目录下重启应用即可。

改用其他Multipart parser应用，比如Pell、Cos等解析器。具体更换操作如下：

以更换Cos为例，修改WEB-INF/classes目录的struts.xml文件，在struts节点下方添加<constant name=”struts.multipart.parser” value=”cos” />

提示：修改文件解析器会影响文件上传功能，请在修改后对相关功能进行调试。

技术防护方案

产品类

如果您不清楚是否受此漏洞影响：
公网资产可使用绿盟云紧急漏洞在线检测，检测地址如下：

https://cloud.nsfocus.com/#/krosa/views/initcdr/productandservice?page_id=12

2、内网资产可以使用绿盟科技的远程安全评估系统(RSAS V5、V6)或 Web应用漏洞扫描系统（WVSS）进行检测。

远程安全评估系统（RSAS V5）

http://update.nsfocus.com/update/listAurora/v/5

远程安全评估系统（RSAS V6）

http://update.nsfocus.com/update/listRsasDetail/v/vulweb

Web应用漏洞扫描系统（WVSS）

http://update.nsfocus.com/update/listWvss

通过上述链接，升级至最新版本即可进行检测！

使用绿盟科技防护类产品（IPS/IDS/NF/WAF）进行防护：

入侵防护系统（IPS）

http://update.nsfocus.com/update/listIps

入侵检测系统（IDS）

http://update.nsfocus.com/update/listIds

下一代防火墙系统（NF）

http://update.nsfocus.com/update/listNf

Web应用防护系统（WAF）

http://update.nsfocus.com/update/wafIndex

通过上述链接，升级至最新版本即可进行防护！

服务类

绿盟科技提供专业的安全技术服务，全方位的保障客户应用系统安全，避免受此漏洞影响。

短期服务：我们可以提供应急服务，服务内容包括对客户应用系统有针对性的提供修复建议，保障客户系统的安全升级。
中长期服务：结合绿盟科技检测与防护产品，提供7*24的安全运营服务，在客户应用系统遭到安全威胁时第一时间通知客户，并定期进行安全检测，针对安全风险提供专业的解决方案。

临时解决方案

为防止Struts2升级可能对业务产生影响，绿盟科技提供专业的代码级防护方案，在保证安全的同时，尽最大努力，不对您的业务产生影响：

对Struts2 S2-046漏洞分析可知，漏洞的产生是将Content-Disposition的filename字段添加空指针字符或者设置Content-Length值超出2G触发异常导致的代码执行，我们可通过对content-length的值以及filename的有效性进行检测。

添加过滤器，将攻击行为的请求在进入struts2的StrutsPrepareAndExecuteFilter拦截器之前捕获。过滤器中，获取Content-Length以及Content-Type的值，将正常请求放过。放过的条件为：

请求内容不超过2M；
Content-type值为正常值，不受S2-045漏洞影响。

然后对请求内容进行判断，获取上传文件名，判断请求中是否包含S2-046漏洞的利用相关条件：

1.请求长度是否超出2G；

2.filename中是否包含S2-046漏洞的利用字符。

然后将过滤器配置到web.xml文件中。

由于过滤器直接继承自org.apache.struts2.dispatcher.ng.filter.StrutsPrepareAndExecuteFilter，因此，可将原有的Struts过滤器直接替换为我们实现的过滤器。

以上就是临时解决方案的操作步骤，最终的漏洞修复还是要升级到官方发布的不受影响的版本。

附代码：

Struts2Filter.java：

package com.strutsfilter;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Locale;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.ServletContext;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;

import org.apache.struts2.dispatcher.ng.filter.StrutsPrepareAndExecuteFilter;

public class Struts2Filter extends StrutsPrepareAndExecuteFilter {
    @Override
    public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
            throws IOException, ServletException {
        String contentType = null;
        int contentLength = request.getContentLength();
        ServletContext sctx = request.getServletContext();
        String params = sctx.getInitParameter("content-type-param");
        if (request.getContentType() != null) {
            contentType = request.getContentType().toLowerCase(Locale.ENGLISH);
            // 请求大小小于2M，不是文件上传并且是正常请求时，放过
            if (params.contains(contentType) && contentLength < 2097152) {
                super.doFilter(request, response, chain);
            }
        }
        contentType = contentType.contains(",") ? contentType.split(",")[0].trim() : contentType.split(";")[0].trim(); // 文件上传时过滤掉文件边界
        if (contentType != null && contentLength < 2097152000) { // 文件上传并且文件小于2g
            if (!Contain_space(request)) { // content-type位于白名单放过并且上传的文件名称当中不包括空字节
                super.doFilter(request, response, chain);
            } else {
                PrintWriter writer = response.getWriter();
                writer.write("reject!");
                writer.flush();
                writer.close();
            }
        }
    }

    public boolean Contain_space(ServletRequest request) {
        try {
            InputStream is = request.getInputStream();
            BufferedReader read = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, "utf-8"));
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            String tmp = null;
            while ((tmp = read.readLine()) != null) {
                sb.append(tmp + "\r\n");
            }
            Pattern pattern = Pattern.compile("filename(.*?)\r\n");
            // 从filename一直截取到下一个换行符位置，通过正则表达式过滤出上传的文件名称
            Matcher matcher = pattern.matcher(sb.toString().toLowerCase(Locale.ENGLISH)); // 将文件请求内容全部小写
            while (matcher.find()) {
                String filename = matcher.group();
                if (filename.contains("\\0b") || filename.contains(" ") || filename.contains("\\u0000")
                        || filename.contains("@ognl")) { // 对文件名称进行过滤，筛选掉含有空字符的上传请求
                    return true;
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            //e.printStackTrace();
        }
        return false;
    }

}

web.xml配置参考：

<web-app>
  <display-name>Struts 2 Web Application</display-name>

  <filter>
    <filter-name>struts2</filter-name>
      <filter-class>com.strutsfilter.Struts2Filter</filter-class>
  </filter>
  <filter-mapping>
    <filter-name>struts2</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
  </filter-mapping>
  
  <context-param>
    <param-name>content-type-param</param-name>
    <param-value>application/octet-stream,application/pdf,application/vnd.android.package-archive,
    application/vnd.rn-realmedia-vbr,application/x-bmp,application/x-img,application/x-javascript,
    application/x-jpe,application/x-jpg,application/x-png,application/x-shockwave-flash,
    application/x-x509-ca-cert,application/x-xls,audio/mp3,image/gif,image/jpeg,image/png,
    image/x-icon,image/rfc822,text/css,text/html,text/plain,text/xml,video/mpg,video/mpeg4,video/mpg,
    video/x-ms-wmv,application/x-www-form-urlencoded,multipart/form-data</param-value>
  </context-param>
  
</web-app>

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