java中使用javax.script 执行js的安全防御

0x01 背景

在某次渗透测试中，发现系统后台有一处服务器接收浏览器的js代码，使用javax.script这个组件去执行js代码。在这里可以使用以下poc去执行系统命令

function getResult(sqlArr) {
    var r = "";
    java.io.BufferedReader
    b = java.lang.Runtime.getRuntime().exec('whoami').getInputStream();
    r = String.fromCharCode(b.read());
    while ((i = b.read()) != -1)
        r = r + String.fromCharCode(i);
    return r;
}

问了一下RD，这里本来是系统底层命令，在此处使用js去更灵活地完成数据筛选任务。在这里，javax.script使用Nashorn引擎去执行js代码，如果不加以限制，则会通过调用runtime类等方法去执行系统命令。开发那边也不可能改，所以只要想一下限制的方法了。谷歌搜索了一下，发现starkoverflow和openjdk都给出了解决方案，这里说一下。

0x02 解决

1.openjdk的解决方案

在这里openjdk解释，javax执行js代码，默认是没有安全限制的。可以访问任意的java对象。但是我们可以使用java.security.policy编写policy文件，去限制相应java相应的行为，例如不能执行系统命令，不能访问系统某些文件。实例代码如下:

import java.io.*;
import java.nio.file.*;
import javax.script.*;
import jdk.nashorn.api.scripting.*;
 
public class Main {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    ScriptEngineManager m = new ScriptEngineManager();
    ScriptEngine e = m.getEngineByName("nashorn");
    if (args.length == 0) {
      System.err.println("Usage: java Main <script_file>");
      return;
    }
 
    // args[0] is script file to which permissions are granted
    // in security policy
    File file = new File(args[0]);
 
    // read the file content and pass a String to 'eval'
    // The script is untrusted as nashorn does not know the origin!
    try {
        e.eval(new String(Files.readAllBytes(file.toPath())));
    } catch (SecurityException se) {
        System.out.println(se);
    }
 
    // create a Reader over the file and pass to 'eval'
    // The script is untrusted as nashorn does not know the origin!
    try {
        e.eval(new FileReader(file));
    } catch (SecurityException se) {
        System.out.println(se);
    }
 
    // pass a URLReader on file - script will get permissions
    // configured in security policy!
    e.eval(new URLReader(file.toURL()));
  }
}

在代码中我们首先创建了一个nashorn的js引擎，读取文件，并通过eval执行文件中的代码。可以看出，如果我们不限制的话，则造成了任意代码执行漏洞，这里假设js文件的内容如下

test.js
var File = java.io.File;
// list contents of the current directory!
for each (var f in new File(".").list())
   print(f)

意思是通过java的File对象，获取当前文件夹的所有文件夹和文件并打印出来。下面我们可以通过编写policy文件去限制这个行为

test.policy
/ give AllPermission for Main class (or any class in that directory!)
grant codeBase "file:///d:/test" {
    permission java.security.AllPermission;
};
 
// give AllPermission to test.js script
grant codeBase "file:///d:/test/test.js" {
    permission java.security.AllPermission;
};

使用如下命令加载并运行
java -Djava.security.manager -Djava.security.policy=./test.policy Main test.js

这时如果再执行的话，因为安全策略的限制，则会报错

java.security.AccessControlException: access denied ("java.io.FilePermission" "." "read")
java.security.AccessControlException: access denied ("java.io.FilePermission" "." "read")
Main.class
Main.java
test.js
test.policy

在这里安全策略的权限是指允许代码执行的操作。包含三部分：权限类型、权限名和允许的操作。权限类型是实现了权限的Java类名，是必需的。权限名一般就是对哪类资源进行操作的资源定位（比如一个文件名或者通配符、网络主机等），一般基于权限类型来设置，有的比如java.security.AllPermission不需要权限名。允许的操作也和权限类型对应，指定了对目标可以执行的操作行为，比如读、写等。如下面的例子：

	类型	权限名	操作	例子
文件权限	java.io.FilePermission	文件名（平台依赖）	读、写、删除、执行	允许所有问价的读写删除执行：permission java.io.FilePermission "<< ALL FILES>>", "read,write,delete,execute";。允许对用户主目录的读：permission java.io.FilePermission "${user.home}/-", "read";。
套接字权限	java.net.SocketPermission	主机名:端口	接收、监听、连接、解析	允许实现所有套接字操作：permission java.net.SocketPermission "<em>:1-", "accept,listen,connect,resolve";。允许建立到特定网站的连接：permission java.net.SocketPermission "</em>.abc.com:1-", "connect,resolve";。
属性权限	java.util.PropertyPermission	需要访问的jvm属性名	读、写	读标准Java属性：permission java.util.PropertyPermission "java.<em>", "read";。在sdo包中创建属性：permission java.util.PropertyPermission "sdo.</em>", "read,write";。
运行时权限	java.lang.RuntimePermission	多种权限名[见附录A]	无	允许代码初始化打印任务：permission java.lang.RuntimePermission "queuePrintJob"
AWT权限	java.awt.AWTPermission	6种权限名[见附录B]	无	允许代码充分使用robot类：permission java.awt.AWTPermission "createRobot"; permission java.awt.AWTPermission "readDisplayPixels";。
网络权限	java.net.NetPermission	3种权限名[见附录C]	无	允许安装流处理器：permission java.net.NetPermission "specifyStreamHandler";。
安全权限	java.security.SecurityPermission	多种权限名[见附录D]	无
序列化权限	java.io.SerializablePermission	2种权限名[见附录E]	无
反射权限	java.lang.reflect.ReflectPermission	uppressAccessChecks（允许利用反射检查任意类的私有变量）	无
完全权限	java.security.AllPermission	无（拥有执行任何操作的权限）	无

</tbody></table>

策略文件的编写

策略文件是控制沙箱的管理要素，一个策略文件包含一个或多个保护域的项。策略文件完成了代码权限的指定任务，策略文件包括全局和用户专属两种。

为了管理沙箱，策略文件我认为是最重要的内容。JVM可以使用多个策略文件，不过一般两个最常用。一个是全局的：$JREHOME/lib/security/java.policy，作用于JVM的所有实例。另一个是用户自己的，可以存储到用户的主目录下。策略文件可以使用jdk自带的policytool工具编辑。

2. stackoverflow给出的解决方案

在jdk 1.8u40中，可以使用ClassFilter去限制js引擎可以访问的类。代码如下:

import javax.script.ScriptEngine;
import jdk.nashorn.api.scripting.ClassFilter;
import jdk.nashorn.api.scripting.NashornScriptEngineFactory;

public class MyClassFilterTest {

  class MyCF implements ClassFilter {
    @Override
    public boolean exposeToScripts(String s) {
      if (s.compareTo("java.io.File") == 0) return false;
      return true;
    }
  }

  public void testClassFilter() {

    final String script =
      "print(java.lang.System.getProperty(\"java.home\"));" +
      "print(\"Create file variable\");" +
      "var File = Java.type(\"java.io.File\");";

    NashornScriptEngineFactory factory = new NashornScriptEngineFactory();

    ScriptEngine engine = factory.getScriptEngine(
      new MyClassFilterTest.MyCF());
    try {
      engine.eval(script);
    } catch (Exception e) {
      System.out.println("Exception caught: " + e.toString());
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    MyClassFilterTest myApp = new MyClassFilterTest();
    myApp.testClassFilter();
  }
}

执行的话，则会报错，如下所示

C:\Java\jre8
Create file variable
Exception caught: java.lang.RuntimeException: java.lang.ClassNotFoundException:
java.io.File

3.nashornsandbox沙箱方案

A secure sandbox for executing JavaScript in Java apps using the Nashorn engine.

通过下面的代码，即可控制nashorn引擎可以访问/拒绝某些类了，简单易用

NashornSandbox sandbox = NashornSandboxes.create();
     
sandbox.allow(File.class);
     
sandbox.eval("var File = Java.type('java.io.File'); File;")

并且这个沙箱的作用很大，不光可以限制java类的访问，还可以限制nashorn引擎的资源使用情况，如下

NashornSandbox sandbox = NashornSandboxes.create();
     
sandbox.setMaxCPUTime(100);
sandbox.setMaxMemory(50*1024);
sandbox.allowNoBraces(false);
sandbox.setMaxPreparedStatements(30); // because preparing scripts for execution is expensive
sandbox.setExecutor(Executors.newSingleThreadExecutor());
     
sandbox.eval("var o={}, i=0; while (true) {o[i++]='abc';};");