奇安信攻防社区-浅谈Spring Security身份验证绕过漏洞（CVE-2023-34034）

浅谈Spring Security身份验证绕过漏洞（CVE-2023-34034）

Spring官方发布了CVE-2023-34034，当Spring Security使用**作为匹配模式时，在SpringSecurity与SpringWebFlux之间会发生模式不匹配，最终可能导致身份认证绕过。

0x00 前言
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前段时间，Spring官方发布了Spring Framework 身份认证绕过漏洞(CVE-2023-20860)，当Spring Security使用mvcRequestMatcher配置并将`**`作为匹配模式时，在Spring Security 和 Spring MVC 之间会发生模式不匹配，最终可能导致身份认证绕过。

漏洞原理也比较简单，主要是mvcRequestMatcher的问题。主要是其在在比对用户配置的权限pattern与请求path是否一致时，与Spring MVC的方式存在差异（mvcRequestMatcher在调用PathPattern的match方法之前没有判断pattern是否以`/`开头，如果不是的话进行补全），导致了某些场景下存在权限绕过。

具体分析可见https://forum.butian.net/share/2199

0x01 漏洞描述
=========

主要是SpringSecurity与SpringWebFlux之间的差异导致的绕过问题：  
![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/07/attach-8d94cc43b01c6973ac076792ceb98a20cdd72b48.png)

1.1 影响版本
--------

Spring Security:

- 6.1.0 to 6.1.1
- 6.0.0 to 6.0.4
- 5.8.0 to 5.8.4
- 5.7.0 to 5.7.9
- 5.6.0 to 5.6.11

0x02 原理分析
=========

漏洞的产生主要在在Spring WebFlux 和 Spring MVC 之间模式不匹配。对比两者的解析过程：

2.1 SpringSecurity对Spring WebFlux的支持
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首先看看SpringSecurity是怎么支持Spring WebFlux的。

SpringSecurity对WebFlux的支持主要依赖于 `WebFilter`。

具体可以参考https://springdoc.cn/spring-security/reactive/configuration/webflux.html

首先创建一个配置类来定义安全规则。使用`@EnableWebFluxSecurity`注解启用WebFlux安全配置，并通过实现`SecurityFilterChain`来定义安全规则链。然后使用`ServerHttpSecurity`配置类来定义授权规则。通过`authorizeExchange()`方法来为不同的请求路径和HTTP方法定义授权要求。例如下面的例子：

```Java
@EnableWebFluxSecurity
public class SecurityConfig {

@Bean
    public SecurityWebFilterChain securityWebFilterChain(ServerHttpSecurity http) {
        return http
            .authorizeExchange()
                .pathMatchers("/public/**").permitAll()
                .pathMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
                .anyExchange().authenticated()
            .and()
            .build();
    }
}
```

使用`pathMatchers`来定义不同的请求路径模式，并使用相应的权限规则。例如，`/public/`路径模式允许所有用户访问，`/admin/`路径模式要求用户具有"ADMIN"角色，而对于其他任意请求路径，则要求用户进行身份验证。

2.2 Spring WebFlux解析过程
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在Spring WebFlux中，具体的解析过程可以参考https://forum.butian.net/share/2317

核心是调用org.springframework.web.reactive.result.condition.PatternsRequestCondition#getMatchingPatterns方法进行相关的匹配：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-3575134a96d582ccd3821187638b0d19e1823ceb.png)

这里首先会从exchange对象中获取请求的路径信息并赋值给lookupPath，然后通过PathPattern的方式进行路径匹配：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-6337f5f17b43167772152f85b1c833a5931ce9d8.png)

匹配的pattern是从`org.springframework.web.reactive.result.method.RequestMappingInfo`的patternsCondition属性获取的，所以需要看看RequestMappingInfo的实例化过程：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-59fdc352992786295419bd2a6811a4a1ac3becb6.png)

在Spring WebFlux中，`RequestMappingHandlerMapping`是一个用于映射请求到处理方法的处理器映射器。它负责确定给定请求的处理方法，并返回与该请求最匹配的映射信息。

而`getMappingForMethod`方法是`RequestMappingHandlerMapping`类中的一个方法，其作用是为给定的处理方法（`HandlerMethod`）获取与之匹配的请求映射（`RequestMappingInfo`）：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-532d26152d9091353b98c04d71d8554240169c37.png)

首先调用`AnnotatedElementUtils.findMergedAnnotation`方法获取`element`上的`RequestMapping`注解。这个注解可以用于定义请求路径、请求方法、请求参数等信息。最后根据获取到的`RequestMapping`注解和自定义条件，调用`createRequestMappingInfo`方法创建一个完整的请求映射信息（`RequestMappingInfo`）对象，并返回：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-f436c769a5db06aaf106e9c11b75696faddbbac9.png)

继续跟进具体的过程，调用`builder.options(this.config).build()`方法，使用提供的配置（`this.config`）构建并返回最终的请求映射信息（`RequestMappingInfo`）对象：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-10125c5eca7b574d15755828d1132b59db57546d.png)

这里可以看到对RequestMappingInfo进行了实例化，通过包括了前面提到的PatternsRequestCondition的处理：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-e0f72b99bdaca3dfe73c719d2ceb29733f42c536.png)

跟进parse方法，可以看到这里回到patterns进行处理，如果不是以`/`开头的话，会进行补全：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-542fed89b9c658250f57a9a2c56d93b006792d83.png)

也就是说跟Spring MVC一样，对于类似如下的Controller，同样可以正常解析：

```Java
@RequestMapping("admin")
public class AdminController {

@RequestMapping("/page")
    public String manage() {
        return "admin page";
    }
}
```

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-7fc33909fb8a5771b9b1f50b59a61df3d817c30e.png)

2.3 pathMatchers解析过程
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以spring-security-web-5.7.8为例，查看具体的解析过程：

在SpringSecurity中，对于Spring WebFlux，可以使用`pathMatchers`来实现基于请求路径进行权限配置的功能。

查看pathMatchers的实现，可以看到这里跟PathPatternParserServerWebExchangeMatcher有关：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-471685f8d05fbfd4531bae02fb8de945bf9faef2.png)

其会根据用户配置创建基于路径匹配的 `ServerWebExchangeMatcher` 对象。首先创建一个空的 `matchers` 列表，用于存储创建的 `PathPatternParserServerWebExchangeMatcher` 对象。匹配请求路径的功能是由 PathPatterParserServerWebExchangeMatcher 来实现的。其会拦截请求路径,并且提取请求路径的参数。遍历传入的 `patterns` 数组，并对于每个路径模式，创建一个 `PathPatternParserServerWebExchangeMatcher` 对象，并传入该模式和请求方法，然后添加到`matchers` 列表中：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-0e9d69e71f502406a5ef88d76c0167948841d0a0.png)

查看`PathPatternParserServerWebExchangeMatcher`的实例化过程，其中传入的pattern属性会调用`DEFAULT_PATTERN_PARSER.parse`进行处理：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-dd463a11e1025b4b3c33a79b297adc1a860fc1b7.png)

实际上会调用`org.springframework.web.util.pattern.InternalPathPatternParser#parser`进行处理：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-09c386e18b36b6b77612aa19ffdf03684d9b3199.png)

查看具体的处理过程：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-09e36b1b01e8307d610f3e85a44934884c8e1a79.png)

首先遍历路径模式字符串的每个字符，在遍历过程中，首先检查是否遇到路径分隔符（`separator`），如果是，则创建对应的 `SeparatorPathElement` 或 `WildcardTheRestPathElement` 并添加到解析结果中：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-20bc73d280846850d260c8f470cbbeb4d43e80bc.png)

然后是对一些特殊字符的处理，主要包括`?{}:*`,以`:` 字符为例，其表示变量捕获的正则表达式结束，会进行相应的状态更新：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-bcce65ac8c07c90bddb49ddcf866ea0724397406.png)

如果处于变量捕获状态，则根据规则检查字符的合法性，并抛出对应的异常：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-acaff5d4e744b113748cbc2cb94cf71326c248ae.png)

遍历完成后，将最后一个路径元素添加到解析结果中。并使用解析得到的路径模式字符串、解析器和解析结果创建并返回 `PathPattern` 对象，用于后续的路径匹配和处理：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-07181fc4082c9d9b84d7107a30a842a0311f9c22.png)

**整个过程中并没有判断pattern是否以`/`开头，如果不是的话进行补全**。所以这里可能会存在跟CVE-2023-20860类似的问题。

当请求对应的path时，Spring Security会遍历前面封装好的安全配置，进行匹配：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-0266f24290e3c40a4d06dd8c9727b9bedc9bbae7.png)

接下来查看PathPatternParserServerWebExchangeMatcher的matches方法，该方法用来用来判断请求是否匹配。这里实际上也是使用的PathPattern进行解析，也就是说SpringSecurity在解析时跟Spring WebFlux的路径解析模式是一致的。

首先通过exchange使用 `getRequest()` 方法获取 `ServerHttpRequest` 对象，然后再通过`getPath()` 方法获取请求路径，然后获取当前请求的方法，判断请求方法与当前规则是否一致：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-4118ba85b369051480d73e15e161e89e32e44471.png)

如果请求方法匹配或者没有指定请求方法，会调用 `PathPattern` 对象的 `matches` 方法，将当前请求的路径和请求方法传递给路径模式对象，进行路径匹配判断，如果匹配失败，则返回一个不匹配的结果，并在日志中记录对应的信息：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-f743bb8eb6f9634b1736db79e4c9c469d6156b79.png)

如果路径匹配成功，则使用当前的路径模式 (`pattern`) 提取路径变量，并将路径变量保存在 `pathVariables` 中：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-70852bd3cfcc5c87f262852e7e10136060936ae6.png)

最终返回匹配的结果供后续权限校验使用。

0x03 漏洞复现
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假设当前配置类的安全规则如下,对于admin路径下的资源要求用户具有"UPDATE\_USER"权限（只有admin用户登陆才会具有该权限），而对于其他任意请求路径，则要求用户进行身份验证。：

```Java
@EnableWebFluxSecurity
public class SecurityConfig {

@Bean
    public SecurityWebFilterChain securityWebFilterChain(final ServerHttpSecurity http) {

return http
                .csrf().disable()
                .authorizeExchange()
                .pathMatchers("/", "/login", "/logout").permitAll()
                .pathMatchers("admin/**").hasAuthority("UPDATE_USER")
                .anyExchange().authenticated()
                .and()
                .formLogin()
                .loginPage("/login")
                .and()
                .logout()
                .logoutUrl("/logout")
                .requiresLogout(ServerWebExchangeMatchers.pathMatchers(HttpMethod.GET, "/logout"))
                .and()
                .build();
    }
    @Bean
public ReactiveUserDetailsService reactiveUserDetailsService(final PasswordEncoder passwordEncoder) {
    return username -&gt; {
        log.debug("login with username =&gt; {}", username);

UserDetails user;
        switch (username) {
            case "admin": {
                user = User.withUsername(username)
                        .password(passwordEncoder.encode("password"))
                        .authorities(
                                () -&gt; "CREATE_USER",
                                () -&gt; "UPDATE_USER",
                                () -&gt; "DELETE_USER",
                                () -&gt; "RESET_USER_PASSWORD"
                        )
                        .build();
                break;
            }

case "supervisor": {
                user = User.withUsername(username)
                        .password(passwordEncoder.encode("password"))
                        .authorities(
                                () -&gt; "RESET_USER_PASSWORD"
                        )
                        .build();
                break;
            }

default: {
                user = User.withUsername(username)
                        .password(passwordEncoder.encode("password"))
                        .authorities(Collections.emptyList())
                        .build();
            }
        }

return Mono.just(user);
    };
}

@Bean
    public PasswordEncoder passwordEncoder() {
        return new BCryptPasswordEncoder();
    }
}
```

对应admin目录的Controller资源如下：

```Java
@RestController
@RequestMapping("/admin")
public class AdminController {

@GetMapping("/page")
    public String manage() {
        return "admin page";
    }
}
```

根据前面的分析，当对应的配置没有以`/`开头时，会因为解析差异导致权限绕过的问题。

根据PathPattern的matches的调用，这里会根据PathPattern的链式节点中对应的PathElement的matches方法逐个进行匹配，当安全规则的pattern为`admin/*`时，此时第一个Element是admin，对应LiteralPathElement#matches解析：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-3abd46cdff180ae1eff3a6a779ce4fa070a91c55.png)

此时会获取path的第一个Element（如果访问的path是/admin/index，那么第一个Element是`/`）：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-0b1f56fe3547a3a5d7cc98b31ae2322cebc479d1.png)

而`/`明显不是PathSegment的实例，此时匹配失败会返回false，但是Spring WebFlux却能正常解析，导致了绕过。

下面印证前面的猜想，首先以test用户登陆，其是不具有"UPDATE\_USER"权限的：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-40bf5351dd5a00d87a09f051798a8cad7ca2d413.png)

此时访问目标路由，可以看到成功绕过了配置的Spring security规则，以没有"UPDATE\_USER"权限的test用户身份访问了/admin/page：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/06/attach-1446daf00ea3ae949605f828d4335b7a312b9c3f.png)

0x04 修复方式
=========

首先在PathPatternParser中添加了一个新方法，会将传入的pattern初始化成完整 URL 路径匹配的模式。

以spring-web-5.3.29为例，查看具体的实现,可以看到这里主要是对不是以`/`开头的情况进行补全：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/07/attach-38ce661d4900bc15f4306285bc50bce778a5d284.png)

在SpringSecurity中，同样进行了类似的操作，以5.8.5版本为例，在`PathPatternParserServerWebExchangeMatcher`的实例化过程中，同样的会调用parse方法进行处理：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/07/attach-bd4cb5be0910826967c5f7a88f1a2dc275ecd0b0.png)

可以看到这里调用了`initFullPathPattern`对不是以`/`开头的pattern情况进行补全，保证两者的解析模式是一致的，避免绕过问题：

![image.png](https://shs3.b.qianxin.com/attack_forum/2023/07/attach-e0c0f0b40c05f6229b8cedbef51156b47fb62288.png)

发表于 2023-08-04 09:00:02
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分类：漏洞分析

浅谈Spring Security身份验证绕过漏洞（CVE-2023-34034）

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