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浅谈Apache CXF与JAX-RS安全
渗透测试
Apache CXF 是 Apache 软件基金会下的一个开源项目，用于构建 Web Services 的应用程序。CXF 支持多种标准 Web Services 规范，如 JAX-RS 和 JAX-WS，并提供了基于这些规范的高效实现。浅谈其中可能遇到的安全问题。
0x00 关于Apache CXF ================= Apache CXF 是 Apache 软件基金会下的一个开源项目，用于构建 Web Services 的应用程序。CXF 支持多种标准 Web Services 规范，如 JAX-RS 和 JAX-WS，并提供了基于这些规范的高效实现。  而cxf-spring-boot-starter-jaxrs 是 CXF 在 Spring Boot 中支持 JAX-RS 的 starter 包。它为您提供了构建 RESTful 服务所需的依赖和配置，并且与 Spring Boot 自动配置相集成，使得开发者可以更轻松地创建和部署 CXF JAX-RS 服务。 0x01 JAX-RS服务请求解析过程 =================== 以cxf-spring-boot-starter-jaxrs-3.4.1为例，查看CXF构建的JAX-RS服务具体请求解析过程： 在处理HTTP请求期间，CXF会依次调用一系列消息拦截器，这些拦截器可以对请求或响应进行各种操作，例如添加、修改或删除头部信息、转换消息格式等。 1.1 解析过程 -------- `org.apache.cxf.jaxrs.interceptor.JAXRSInInterceptor`是Apache CXF框架中的一个拦截器，它用于在JAX-RS服务请求之前拦截HTTP请求，并将其转换为CXF消息对象。其核心方法为`processRequest()`。查看具体的实现： 首先会获取请求预处理器RequestPreprocessor，对请求进行预处理，这里会对message中的一些属性key进行赋值处理：  然后获取类似请求方法、请求真实路径等信息：  获取完相应的信息以后，会进行资源的匹配。在Apache CXF中，`JAXRSUtils`是一个重要的工具类，它主要用于处理与JAX-RS相关的功能。根据请求path定位和调用相应的资源类或方法可以简单的分为这三个过程： - 首先根据message调用`JAXRSUtils.getRootResources`获取所有的RootResources - 然后根据原始路径rawPath调用`JAXRSUtils.selectResourceClass`选择RootResources中特定资源 - 定位到特定资源后再调用`JAXRSUtils.findTargetMethod()`获取对应的资源方法  如果matchedResources为null，会设置对应的response内容，并设置404状态码，抛出toNotFoundException异常，说明没有找到对应的资源类：  否则会调用调用`JAXRSUtils.findTargetMethod()`获取对应的资源方法。 其中会对存储了已匹配资源及其对应值的映射matchedResources遍历`matchedResources.entrySet()`中的每个实体，提取出`ClassResourceInfo`对象（资源）和与之关联的`MultivaluedMap`（值）：  然后会遍历`resource.getMethodDispatcher().getOperationResourceInfos()`（资源相关的所有方法信息），首先会提取出当前的`URITemplate`，并与当前方法的路径进行匹配：   这里看一下`uriTemplate.match()`的具体实现，同样的，对于每个路由规则，会判断请求路径是否与该规则匹配。主要是调用java.util.regex.Pattern#matcher方法进行匹配的：  如果第一次匹配失败的话，会判断是否是因为`;`影响，通过获取PathSegment进行重组后进行二次匹配：  可以看到Apache CXF会对请求Path中的`;`进行处理：  如果不为null并且成功匹配，会获取`FINAL_MATCH_GROUP`的值，并根据该值确定是否为最终路径（`finalPath`）。如果当前方法是子资源定位器（SubResourceLocator），将其添加到candidateList（候选列表）中。 如果是最终路径，将其添加到finalPathSubresources（一个存储了子资源定位器的链表）中。如果已匹配到最终路径，会进一步检查HTTP方法、请求类型和接受的内容类型等条件。最终会根据匹配的结果返回设置不同的状态码，然后在response返回对应的响应结果：  1.2 关键属性 -------- 在整个解析过程中，存在一些关键属性，看看具体是怎么生成&处理的。 1.2.1 org.apache.cxf.transport.endpoint.address ----------------------------------------------- 前面分析中会获取Endpoint Address（用于标识该端点提供的Web服务）。 `getEndpointAddress`方法首先获取当前消息对象所对应的目标对象（Destination），然后判断目标对象是否是AbstractHTTPDestination类型。如果是，则表示当前消息对象与HTTP传输相关，需要根据当前的HTTP请求上下文信息来确定服务端点地址，这里是通过关键属性`org.apache.cxf.transport.endpoint.address`来获取的：  看下`org.apache.cxf.transport.endpoint.address`的封装过程： `org.apache.cxf.transport.servlet.ServletController`是Apache CXF框架中的一个重要组件，用于处理基于Servlet容器的HTTP传输方式的请求。它是CXF的Servlet控制器，负责将HTTP请求转发到CXF框架中的适当位置进行处理。该过程主要是在invoke方法完成的。 而这个过程中会调用`updateDestination`方法用于更新服务端点地址信息。其会根据当前的HTTP请求上下文信息，将服务端点地址与Servlet容器的基本URL进行拼接，以便确定要调用的服务实现类：  查看该方法的具体实现，首先从当前请求方法中获取BaseURL，然后调用`updateDestination`重载的方法：  在`updateDestination`重载的方法里可以看到这里对request请求上下文进行了一定的封装，包括关键属性`org.apache.cxf.transport.endpoint.address`，这里主要是将base以及ad合并并设置对应属性的值:  查看base以及ad的解析逻辑，首先是base，是调用org.apache.cxf.transport.servlet.ServletController#getBaseURL方法进行处理的：  如果forcedBaseAddress不为空，返回对应的值，否则调用BaseUrlHelper.getBaseURL方法进行处理，首先通过getRequestURL方法获取reqPrefix，然后通过getPathInfo获取路径信息：  如果pathInfo不是`/`或者reqPrefix包含`;`会进行额外的处理，否则直接返回前面getRequestURL方法获取到的reqPrefix。 首先根据reqPrefix创建URI对象，然后进行字符串的拼接（主要是获取协议以及主机名），然后调用`request.getContextPath`获取请求的Context-path，最后通过`request.getServletPath`方法获取HTTP请求的Servlet路径，此时新的reqPrefix组装完成：  最后是ad的处理逻辑，主要是从EndpointInfo的address属性获取，获取不到的话会设置为`/`：  ### 1.2.2 path\_to\_match\_slash 前面提到了Apache CXF在解析时，会结合JAXRSUtils.selectResourceClass()方法检索rawPath找到对应的资源，所以所以有必要看看rawPath具体是怎么生成的：  根据对应的方法，可以看到其是从Message的`path_to_match_slash`属性获取的：  所以实际上需要查看Message的`path_to_match_slash`属性是如何被赋值的。在processRequest方法中，会有预处理请求的过程：  在preprocess方法中，会对类似受支持的客户端类型进行处理，最终返回通过`new UriInfoImpl(m, (MultivaluedMap)null)`创建的`UriInfoImpl`对象的路径：  doGetPath方法实际上调用的是`httpUtils.getPathToMatch()`：  因为此时`path_to_match_slash`对应的值为null，所以会走到如下逻辑，而不是直接返回对应的值：  首先会尝试从getProtocolHeader()方法中获取请求地址。如果未找到，则默认为根路径`/`。这里实际上是直接从message的`org.apache.cxf.request.uri`键获取的：  然后根据`?`处理参数部分，然后getBaseAddres()方法获取基本路径。在getBaseAddres()方法中，会先调用getEndpointAddress()方法对message进行处理：  在getEndpointAddress()方法中，首先从message中获取目标地址的`Destination`对象。如果该对象不为空，则继续执行后面的步骤；否则，代码使用`Message.ENDPOINT_ADDRESS`键从消息上下文中获取服务端点地址，并返回该地址。 如果`Destination`不为null且对象是`AbstractHTTPDestination`实例，则代码通过该对象获取服务端点信息`EndpointInfo`。并尝试从HTTP请求中获取属性`org.apache.cxf.transport.endpoint.address`的值，以覆盖服务端点地址。如果请求对象不为空且属性存在，则将属性值作为服务端点地址；否则，使用`EndpointInfo`中的地址作为服务端点地址：  获取到endpointAddress后，会结合`java.net``.URI`对象进行处理，主要是获取协议以及真实的path，处理后如果path为null，则返回`/`,此时baseAddress处理完成，会调用getPathToMatch进行处理： - 首先用`indexOf()`方法找到`address`在`path`中第一次出现的位置 - 若ind为-1，且address与path的末尾添加斜杠后的值一致的话，将path的末尾添加斜杠并将ind设置为0 - 若ind为0，使用`substring()`方法截取`path`字符串，从地址部分的长度开始，得到处理后的路径部分 - 最后判断`addSlash`参数的值是否为`true`，并检查处理后的路径部分是否以斜杠开头，否则在处理后的路径前追加`/`:  处理完后将pathToMatch的值赋予给message中的path\_to\_match\_slash键对应的值。综上，path\_to\_match\_slash键值与request请求中org.apache.cxf.transport.endpoint.address的值有很大的关系。 1.3 关于目录穿越符 ----------- 在cxf-spring-boot-starter-jaxrs中，会引入spring-boot-starter-web依赖，从而引入spring-boot-starter-tomcat，也就是说默认是使用tomcat作为中间件进行解析的。 跟Jersey类似，**Apache CXF正常情况下也是不会对路径穿越符../进行额外的处理的**。 例如如下的Resource Class: ```Java @GET @Path("/manage") public Response manage() { return Response.ok().entity("admin page").build(); } ``` 尝试以`/admin/info/../manage`访问会返回404，找不到对应的资源：  当使用默认的tomcat中间件进行解析时，假设当前Resource Class如下： 定义的路由`@Path("/{path : .*}")`中的正则为`.*`,表示匹配任意字符。 ```Java @GET @Path("/{path : .*}") public Response getUser(@PathParam("path") String path) throws IOException { return Response.ok().entity(path).build(); } ``` 正常情况下应该跟Jersey一样，访问`/..`也是能匹配到该资源的，但是实际上访问会返回404:  看下具体的原因，根据前面的分析，Apache CXF在解析时，会结合JAXRSUtils.selectResourceClass()方法检索rawPath找到对应的资源。主要跟`path_to_match_slash`和`org.apache.cxf.transport.endpoint.address`这两个属性有关。看看当请求`/admin/..`时具体的属性是如何赋值的。 首先是`org.apache.cxf.transport.endpoint.address`，其值是由base跟ad组成的，首先是base，其是在getBaseURL方法处理的：  因为通过request.getPathInfo()获取pathInfo时是会对请求的path进行规范化处理的，所以`/admin/..`会变成`/`，那么此时不会重组reqPrefix，直接返回原始的内容：  加上ad的值为`/`，此时request上下文中`org.apache.cxf.transport.endpoint.address`对应的值为`http://127.0.0.1:8080/admin/../` 然后是`path_to_match_slash`,会在第一次调用`httpUtils.getPathToMatch()`时进行设置。 首先从从message的`org.apache.cxf.request.uri`键获取requestAddress为`/admin/..`：  然后获取baseAddress，根据前面的分析，这里会从`org.apache.cxf.transport.endpoint.address`键中获取对应的值，然后进行额外的处理，处理后返回内容为`/admin/../`：   此时会调用getPathToMatch进行二次处理，因为requestAddress结尾追加`/`后与baseAddress相等，当ind=0时经过切割后，返回的值为`/`：  所以当Apache CXF在尝试获取rawPath时，得到的是`/`:  此时在查找对应的ResourceClass时会返回null从而无法继续匹配资源，最终返回404。 那么是不是说当前场景下类似`@Path("/{path : .*}")`就没办法获取到`/..`呢？问题主要在`org.apache.cxf.transport.endpoint.address`里，request.getPathInfo()获取pathInfo时是会对请求的path进行规范化处理的，所以`/admin/..`会变成`/`，那么此时不会重组reqPrefix，直接返回原始的内容：  同样是上面的解析过程，当请求`/admin/info/..`时，此时pathInfo经过规范化处理后为`/admin/`，此时会对preqPrefix进行重组：  加上ad的值为`/`，此时request上下文中`org.apache.cxf.transport.endpoint.address`对应的值为`http://127.0.0.1:8080/`。 既然这里存在差异，当在getPathToMatch方法处理时，baseAddress为`/`,requestAddress为`/admin/info/..`:  经过处理后，最后返回的值为`/admin/info/..`，也就是说rawPath的值也是一致的，那么此时查询ResourceClass是可以匹配到对应的资源的，所以可以成功访问资源：  0x02 潜在的风险 ========== 通过上面对Apache cxf请求解析过程的分析，结合现有的一些漏洞场景，列举下其中潜在的安全风险。 2.1 权限绕过 -------- ### 2.1.1 获取请求Path未规范化处理 `ContainerRequestContext`表示当前请求的上下文信息，包括请求头、URI、HTTP 方法、实体等信息。一般情况下会结合`ContainerRequestFilter`进行使用。同样的Apache CXF也支持对应的实现。 在基于`ContainerRequestFilter`实现的权限Filter中，某些时候可能会有基于URI白名单的方式对特定的请求进行放行。跟Servlet中的request.getRequestURI()方法一样，当获取请求Path的方法不规范时，可能会存在绕过权限Filter的风险。 看看获取请求Path的方法主要有哪些，效果是什么。 `javax.ws.rs.core.UriInfo`提供了有关当前请求URI的各种信息。可以通过ContainerRequestContext的getUriInfo方法进行获取： ```Java UriInfo uriInfo = requestContext.getUriInfo(); ``` 获取到UriInfo后，可以调用其方法来获取请求Path信息。 以请求http://127.0.0.1:8080/api/manage;bypass/ 为例，查看各个方法的返回值： | 方法名 | 功能 | 返回值 | |---|---|---| | getAbsolutePath() | 获取请求的绝对路径 | <http://localhost:8080/admin/manage;bypass/> | | getPath() | 获取请求的路径部分 | api/manage;bypass/ | | getRequestUri() | 返回一个URI对象，表示客户端发出请求的完整请求URI | <http://localhost:8080/admin/manage;bypass/> | | getPathSegments() | 返回一个List对象，其中包含路径中每个段的字符串值 | \[admin, manage;bypass, \] | 可以看到获取到的返回值均未进行标准化处理。如果只是简单的使用startwith或者contiain方法进行白名单/黑名单的鉴权处理的话，在某种情况下是存在绕过的可能的。 除了UriInfo以外，使用`requestContext.getUriInfo().getRequestUri()`方法来获取访问请求的URI后，可以调用相应方法来获取各种URI组件的信息，包括请求的path，同样以以请求http://127.0.0.1:8080/api/manage;bypass/为例，查看各个方法的返回值，同样的均未进行标准化处理： | 方法名 | 功能 | 返回值 | |---|---|---| | getPath() | 返回请求URI的路径部分，并解析任何转义字符（如URL编码的斜杠） | /api/manage;bypass/ | | getRawPath() | 返回请求URI的路径部分，但不进行解码或规范化 | /api/manage;bypass/ | 其次，`requestContext.getUriInfo().getRequestUri().compareTo()`方法用于比较两个URI，这个方法返回一个整数值，表示两个URI的排序顺序。如果两个URI相等，则返回0；如果第一个URI小于第二个URI，则返回负数；否则，返回正数。但是该方法比较`http://127.0.0.1:8080/api/manage;bypass/`和`http://localhost:8080/admin/manage;bypass/`同样会认为不是一个URI。 ### 2.1.2 以`/`结尾的Bypass 例如如下的例子，正常来说访问`/manage`会匹配到manage方法然后进行相应的处理： ```Java @GET @Path("/manage") public Response manage() { return Response.ok().entity("admin page").build(); } ```  根据前面的分析，Apache CXF主要的路径匹配是在org.apache.cxf.jaxrs.model.URITemplate#match方法进行处理的，对于每个路由规则，会判断请求路径是否与该规则匹配。主要是调用java.util.regex.Pattern#matcher方法进行匹配的：  其中请求的path是可以以`/`结尾的：  同样的，跟Spring/Jersey类似，Apache CXF在解析时如果请求路径有尾部斜杠也能成功匹配（类似Spring里TrailingSlashMatch的作用）:  那么在使用filter或者某些权限控制框架进行鉴权处理的的时候需要额外注意，避免绕过的风险。 ### 2.1.3 解析差异绕过 以shiro为例，对应的权限控制如下，`/admin`目录下的所有接口都需要经过安全认证才能访问： ```Java @Bean ShiroFilterFactoryBean shiroFilterFactoryBean(){ ShiroFilterFactoryBean bean = new ShiroFilterFactoryBean(); bean.setSecurityManager(securityManager()); bean.setLoginUrl("/login"); bean.setSuccessUrl("/index"); bean.setUnauthorizedUrl("/unauthorizedurl"); Map map = new LinkedHashMap<>(); map.put("/doLogin/", "anon"); map.put("/admin/**", "authc"); bean.setFilterChainDefinitionMap(map); return bean; } ``` 假设对应的请求资源如下： ```Java @GET @Path("/{path : .*}") public Response getUser(@PathParam("path") @Encoded String path) throws IOException { return Response.ok().entity(path).build(); } ``` 正常情况下，在缺少安全认证的情况下访问/admin/page，会返回302状态码重定向到login页面：  利用shiro会解析`..`而Apache CXF不会的差异，因为可以这里路由匹配的正则表达式为`.*`表示匹配任意字符，那么理论上请求`/admin/..`即可绕过对应的限制。 可以看到绕过了shiro的权限控制，但是没办法访问相应的资源：  根据前面的分析主要是处理`org.apache.cxf.transport.endpoint.address`时，request.getPathInfo()进行了规范化处理。实际上只需以`/admin/../info`访问即可绕过并访问对应的资源了：  2.2 任意文件下载 ---------- 在Apache CXF中，同样可以通过在 `@Path` 注解中使用 `{variable:regexp}` 的形式，来指定请求路径中的变量名和对应的正则表达式，例如如下的例子： 通过`@PathParam` 注解从请求路径中提取和获取指定的参数值，并将其作为方法的参数path进行传递： ```Java @GET @Path("/download/{path : .*}") public Response fileDownload(@PathParam("path") @Encoded String path) throws IOException { File file = new File(resource + path); FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file); InputStream fis = new BufferedInputStream(fileInputStream); byte[] buffer = new byte[fis.available()]; fis.read(buffer); fis.close(); return Response.ok().entity(buffer).build(); } ``` 因为前面定义的路由`@Path("/{path : .*}")`中的正则为`.*`,表示匹配任意字符。因为Jersey不会对`../`进行额外的处理，所以是否能获取用户输入的多个路径穿越符`../`主要还是受中间件的影响。 因为在Tomcat的场景下（cxf-spring-boot-starter-jaxrs默认是使用Tomcat进行处理的），此时漏洞利用需要考虑请求URI的目录层级以及`/../`个数限制的关系。 这里以jetty为例，具体解析过程可以参考之前的分析： 只需要以`..//..`的形式进行访问即可达到利用的效果：  同理，对于非正则的情况，Jersey默认是会对url编码进行解码的（使用`@Encoded`注解可以防止Jersey对URI进行解码），也就是说可以以`%2f`的方式获取到路径穿越需要的元素，剩下的就是中间件解析的问题了，例如tomcat默认会对%2f进行拦截，这样请求是不可行的： ```Java @GET @Path("/download/{path}") public Response fileDownload(@PathParam("path")String path) throws IOException { File file = new File("/tmp" + path); FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file); InputStream fis = new BufferedInputStream(fileInputStream); byte[] buffer = new byte[fis.available()]; fis.read(buffer); fis.close(); return Response.ok().entity(buffer).build(); } ``` 同样的如果是Jetty环境下，只需要将`/`url编码,然后以`..//..`的形式进行访问即可：  2.3 线程安全问题 ---------- Apache CXF并不直接提供 Controller 的概念。通常情况下，Apache CXF中的资源类（Resource Class）可以看做是类似于 Spring 中的 Controller 的实现方式。 默认情况下，资源类也是单例的（Singleton）。也就是说，在应用程序初始化时，Apache CXF会创建每个资源类的一个实例，并由框架维护其生命周期，以供后续请求使用。而在单例模式中，由于多个线程共享同一个对象实例，因此存在线程安全问题。 下面证明Apache CXF 的Resource Class是单例的： 1.首先创建一个简单的 Resource Class： ```Java @Path("/admin") public class ApiController { private int count = 0; @GET @Path("/count") public Response getCount() { count++; return Response.ok().entity("count:"+count).build(); } } ``` 2.启动应用程序，并使用浏览器或其他客户端工具访问该接口`http://127.0.0.1:8080/api/admin/count`：  3.多次访问该接口，并观察返回结果： ```Plain count=1 count=2 count=3 ... ``` 从输出结果可以看出，在多次访问同一个接口时，每次都会增加 count 的值，说明不同的请求实际上都在使用同一个 Resource Class 实例。
发表于 2023-08-09 09:00:00
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