Struts2安全漏洞頻出 多因Apache官方代碼編寫不嚴謹
2014年4月30日 日前，Struts2再次爆出安全漏洞，主要影響國內電商、銀行、運營商等諸多大型網站和為數眾多的政府網站。國外安全研究人員日前發現，Apache Struts2在處理CVE-2014-0094的漏洞補丁中存在缺陷，會被輕易繞過，可導致任意命令執行。黑客進而能夠竊取到網站數據，或者對網站進行DDoS攻擊。
本文盤點了近年來曝出的高危Struts2漏洞，并分析了Struts2為什么屢屢出現重大安全漏洞。
4年前就存在Struts2代碼執行問題
Struts2漏洞，這里主要指的是J2EE開源框架struts2出現的命令執行漏洞，危害巨大，可導致遠程執行任意系統命令，進而獲取系統控制權，數據庫控制權，導致信息泄露。所有使用struts2框架開發的系統都受影響。
Struts2的代碼執行問題最早要追溯到2010年，當時來自Google安全Team的Meder Kydyraliev發現可以通過用unicde編碼的形式繞過參數攔截器對特殊字符“#”的過濾，造成代碼執行問題，官方漏洞編號S2-003，我們可以在struts2官方的漏洞公告中看到如下文字，如圖：
官方給出了利用代碼，但是對卻忽視了這個漏洞的威力，因為官方看到Meder Kydyraliev給出的代碼以為就是一個簡單的bypass，沒有意識到利用此漏洞可以遠程執行任意命令，于是隨意修改了一下過濾規則便草草了之了。當時apache官方是這樣修補的，他們用正則將含有“\u0023”的請求全部過濾掉。這樣的修復根本沒有起到作用，因為“\u0023”在傳遞過程中被轉義為“\\u0023”所以正則根本沒匹配上，悲劇的是他們沒有意識到這個問題。
好在官方終于發現了ognl表達式的威力，ognl可以調用java靜態方法，struts2本身就是一個命令執行漏洞，于是他們修改了一些參數進而限制執行java靜態方法。經過研究發現，他們修改了OGNL上下文中一些命名空間中的屬性，比如將#_memberAccess.allowStaticMethodAccess設置為true，#context["xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution"]設置為false。但是通過unicde編碼繞過過濾規則的問題依然存在。他們以為這樣便萬事大吉了。
漏洞頻繁出現
可能是因為apache冷落了Google安全Team，沒過多久，Meder Kydyraliev大神便發飆了，這次他構造了一個可以遠程執行任意命令的利用代碼提交給apache官方，因為之前unicode編碼繞過的問題一直存在，所以還是S2-003的bypass方式，只不過這次他給出了利用ONGL調用java靜態函數執行系統命令的方法，并且在他的blog當中給出了詳細的分析，如圖所示：
blog地址：http://blog.o0o.nu/2010/07/cve-2010-1870-struts2xwork-remote.html
所以S2-003的修復宣告失敗，此漏洞編號S2-005，CVE-2010-1870。但是官方的修復卻很簡陋，他們重新修改了正則，封堵了Meder Kydyraliev的利用，但是始終沒有從根本上解決問題，他們沒有意識OGNL表達式用八進制編碼依然是可以執行的，比如”\u0023”換成八進制的“\43”，再次繞過。
這次，apache官方終于意識到問題的嚴重性，更加嚴謹的改寫了正則，過濾掉了出現\, @等字符的請求內容，官方修改的正則表達式，如圖所示
但是struts2的問題依然存在，不知道過了多久大概是2011年，Meder Kydyraliev再次發飆(CVE-2011-3923)，他提出新的利用思路，借助action實例中的私有變量的set方法執行OGNL調用java靜態方法執行任意命令。關于這個問題，其實還牽扯出好多web容器的特性，但是危害依然巨大，此漏洞編號S2-009，CVE-2011-3923，而官方依然是通過正則過濾的方式來修復此問題，官方修復如圖所示
此后還出現過S2-013利用struts2標簽執行ognl的方式，但是這些漏洞都相對雞肋，影響范圍也就大打折扣了。
事實上struts2框架底層是利用OGNL表達式來實現的，然而OGNL表達式的功能過于強大，導致可以直接調用java靜態方法。但是官方為了防止在OGNL表達式中直接調用java靜態方法，它在OGNL上下文中內置了幾個命名對象。例如，#_memberAccess["allowStaticMethodAccess"]默認被設置為false，#context["xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution"]默認被設置為true。
之前的幾個漏洞使官方意識到他們做的很多限制都白費，比如上面提到的這幾個屬性的值可以利用執行OGNL進行修改，我們不難看出上面提到的這兩個漏洞都會先設置這兩個屬性，然后調用java靜態方法。
一直到2013年，在S2-013被爆出之后，#_memberAccess["allowStaticMethodAccess"]的屬性，使它沒有權限被修改。這樣看似從根本上解決了問題。但是他們忘記了利用java反射類來訪問私有成員變量這種猥瑣的方法。關于反射類這里順帶說一下，在這之前還出現過例如S2-008命令執行，不過這其實是Struts2開發模式的一個特性，嚴格來講不能算是漏洞，只不過在他的處理邏輯當中用戶可以控制執行OGNL，但是默認struts2的開發模式是關閉的，所以此漏洞很雞肋。但值得一提的是一直到2014年pwntesting的一篇分析文章中給出S2-008的利用方式，真正利用java反射類修改前面那兩個屬性的奇技淫巧。
另外，還有另一種方法更加干脆，就是java.lang.ProcessBuilder這個類，隨便new一個實例然后調用start()方法，便達到命令執行的目的。所以apache改了半天有白忙活了。
關于比較火的struts2命令執行漏洞，在就是去年7月份爆出的S2-016了。關于這個漏洞，其實是DefaultActionMapper類支持以"action:"、"redirect:"、"redirectAction:"作為導航或是重定向前綴，但是這些前綴后面同時可以跟OGNL表達式，由于struts2沒有對這些前綴做過濾，導致命令執行。
一直到最近的S2-020，以及后續的補丁被繞過，又讓傷痕累累的struts2火了一把，但是這次問題不是出在ognl執行上，而是換成了操控容器的classLoader屬性，這個其跟前面提到的S2-009有點類似，因為struts2框架有這樣一個特性，只要接受到用戶提交aa=bb這樣的請求時，就會通過OGNL去執行對應的setaa方法，所以當用戶去提交class.classLoader….這樣的參數時，當然可以操控對應classLoader的屬性，至于classLoader，不同的容器有不同的屬性，能夠控制這些屬性是很危險的，比如tomcat的docBase可以控制根目錄的位置等等。
關于S2-020的修復，官方發揚了他們一貫的作風，繼續使用正則表達式這種“高端“技術過濾用戶請求，可惜這次又沒過濾好，被人家用各種奇技淫巧繞過。就這個問題來言，我想對struts2的開發人員說，你們什么時候能夠關注一下底層代碼呀。至于在S2-020補丁被繞過之后的修復，官方無奈還是用正則，但是這次他們總算確認要從根本上修復框架問題，所以坐等apache出最終補丁吧。
Apache官方難辭其咎
回顧struts2的漏洞歷史，我們發現官方難辭其咎，首先，開發人員安全意識不強，雖然采取了基本的安全措施，但是形同虛設。其次，官方修復力度不夠，給我的感覺總像是在敷衍了事，未能從根本上解決問題。再就是，官方的開放精神確實很震撼，竟然直接將漏洞的PoC掛在官網，這樣給了很多人進一步研究漏洞利用的機會，這個也是導致問題更加嚴重的一個原因。其實責任很明顯，apache官方的問題。在這里我想提醒廣大java開發人員以及系統運維人員，面對這么一個漏洞百出的框架，你還敢用嗎，還是早日換掉這個危險的struts2吧!
近兩年關于struts2的攻擊事件頻發，攻擊面覆蓋各大門戶網站，包括向移動、電信、聯通、各大網銀、證券等等，因為struts2是一款功能非常強大的j2ee框架，特別是對于廣大開發人員，應用非常廣泛。所以一旦struts2出現0day，導致互聯網上出現大面積被入侵、被拖庫，信息泄露等事件。對于此問題，專家建議相關技術人員應及時更新struts2框架版本。如果有能力，最好自己去開發應用框架，避免使用開源框架。
struts2漏洞盤點
影響比較大，利用比較廣泛的struts2漏洞：
2010年 S2-005
CVE-2010-1870 XWork ParameterInterceptors bypass allows OGNLstatement execution
2012年1月 S2-008
CVE-2012-0392 struts2 DevMod Remote Command Execution Vulnerability
2012年1月 S2-009
CVE-2011-3923 Struts<=2.3.1參數攔截器代碼執行
2013年 5月 S2-013
CVE-2013-1966 Struts2 <= 2.3.14 includeParams屬性遠程命令執行漏洞
2013年7月 S2-016
CVE-2013-2251 Struts2 <= 2.3.15.1 action、redirect、redirectAction前綴遠程命令執行漏洞
2014年3月 S2-020
Struts2 <= 2.3.16 DoS attacks and ClassLoader manipulation
2014年4月 S2-021
Struts2 <= 2.3.16.1 bypass patch(ClassLoader manipulation)
具體參照struts2官網提供的漏洞歷史：
https://cwiki.apache.org/confluence/display/WW/Security+Bulletins
