Из-за чего весь сыр-бор: про уязвимость Text4Shell

За последнюю неделю в информационном поле инфобеза стали появляться новости о втором пришествии уязвимости Log4Shell, окрестившим себя Text4Shell. Первым об уязвимости сообщил Alvaro Muñoz, который рассказал о возможности удаленного выполнения произвольных скриптов в продуктах, использующих библиотеку Apache Commons Text.

Apache Commons Text — это open source компонент, используемый разработчиками для управления символьными строками. Уязвимость была выявлена в версиях 1.5-1.9 и связана с небезопасной реализацией функций интерполяции переменных. По данным сайта maven repository, библиотека Apache Commons Text используется в 2591 проекте, однако данная оценка не учитывает транзитивные зависимости библиотек.

Сама уязвимость была обнаружена еще в марте 2022 года, но команде Apache Commons потребовалось время на ее исправление и выпуск обновлений библиотеки.

Ссылки с первоначальной информацией об уязвимости:

· публикация от вендора;

· пост об уязвимости;

· одно из первых упоминаний об уязвимости в СМИ;

· заметка команды GHSL (лаборатория безопасности GitHub).

Уязвимости был присвоен идентификатор CVE-2022-42889 (CWE-94 – Code Injection),  и определен достаточно высокий уровень риска CVSS 9.8.

В течение последующих дней после раскрытия информации об уязвимости стали появляться сомнения в критичности уязвимости, ссылаясь на невозможность эксплуатации в версиях JDK 15+ или по причине маловероятности попадания пользовательских данных в функцию интерполяции переменной. Однако при дальнейшем изучении уязвимости оказались открыты и другие векторы ее эксплуатации.

Перечень исследований, подвергавших сомнению серьезный уровень опасности уязвимости:

• CVE-2022-42889: Keep Calm and Stop Saying "4Shell" (18.10.2022 вышло обновление статьи, в котором говорится, что и версии JDK 15+ тоже подвержены уязвимости при определенных условиях — о них расскажем чуть ниже);

• Critical Apache Commons Text Flaw Compared to Log4Shell, But Not as Widespread (обзор статей с критикой серьезности уязвимости от Security Week);

• Apache Commons Vulnerability: Patch but Don't Panic (разъяснения о серьезности уязвимости от эксперта Dark Reading).

Наша команда PT Application Inspector решила определить уязвимые места в исходном тексте, оценить выпущенный патч от команды разработки и посоветовать шаги, которые помогут защититься от возможных атак. 

Про причины уязвимости

В состав функциональных возможностей заложен механизм интерполяции переменных, то есть вставка в строку значений на основе обработки данных по шаблону. В качестве шаблона по умолчанию для данной библиотеки используется строка ${prefix:[options]:data}, где prefix определяет алгоритм обработки данных из options и data. Если у атакующего есть возможность задавать шаблон, он способен на следующее:

А что же творится внутри библиотеки

Чтобы разобраться с алгоритмом работы библиотеки, создадим простейшее веб-приложение, использующее уязвимый код приложения. Причем вектор попадает в уязвимую функцию из состава http-запроса параметра taint.

В качестве вектора атаки будем использовать самый критичный вариант (code injection):

${script:javascript:java.lang.Runtime.getRuntime().exec('calc')}

В результате атаки должна выполнится команда ОС и запустится программа «Калькулятор».

При анализе кода можно выделить два момента, которые выполняются при использовании библиотеки:

1. Создание экземпляра объекта StringSubstitutor путем вызова StringSubstitutor.createInterpolator.

2. Манипулирования строкой, которая задается из параметра http-запроса. Это осуществляется путем вызова interpolator.replace(taint).

В первом случае при вызове функции StringSubstitutor.createInterpolator выполняется автоматическое заполнение таблицы связей между prefix и классом обработки вызова lookup().

Стек вызовов:

В функции addDefaultStringLookups класса StringLookupFactory в конечном виде формируется HashMap (stringLookupMap) следующего вида:

…
"dns" -> {DnsStringLookup@785}
"env" -> {FunctionStringLookup@787}
…
"script" -> {ScriptStringLookup@793}
"url" -> {UrlStringLookup@795}
"file" -> {FileStringLookup@799}
…

Уязвимые префиксы (script, dns, url, file иenv) определены по умолчанию и доступны для использования.

Во втором случае для функции replace (replaceIn) класса StringSubstitutor выполняется вызов функций из стека:

Для данного стека можно выделить вызов функции lookup из класса ScriptStringLookup — это стало возможным из-за того, что для prefix=script установлена связь с классом ScriptStringLookup.

В зависимости от установленного класса в stringLookupMap для соответствующего значения prefix выполняется соответствующий метод lookup. Перечень критичных методов в зависимости от установленного префикса приведены ниже:

Для нашего примера вызывается scriptEngine.eval(script). В JDK до версии 15 scriptEngine ассоциируется со встроенным скриптовым движком Nashorn, который выполняет скрипт, заданный пользователем. В версия JDK 15+ движок Nashorn был удален. Однако, если в проекте используется JDK 15+ и установлены зависимости на другой скриптовый движок, например JEXL, то вектор изменится на: ${script:JEXL:''.getClass().forName('java.lang.Runtime').getRuntime().exec('calc')}.

Таким образом, можно выделить три обязательных условия для эксплуатации уязвимости:

1.  Должна быть определена связь (в stringLookupMap) между prefix и соответствующим классом. С использованием функции StringSubstitutor.createInterpolator будут по умолчанию установлены небезопасные префиксы: script, dns, url, file, env и соответствующие им классы.

2. Должна быть вызвана функция replace (replaceIn) класса StringSubstitutor, в которой произойдет вызов функции lookup.

3. При вызове функции replace (replaceIn) пользовательские данные должны записываться в ее аргумент source.

Как разработчик исправил уязвимость

В патче к уязвимости было сделано следующее:

1. Изменен алгоритм заполнения связей prefix и классов (stringLookupMap) в функции addDefaultStringLookups класса StringLookupFactory. Теперь HashMap stringLookupMap заполняется коллекцией defaultStringLookups из экземпляра класса DefaultStringLookupsHolder.

2. Добавлен класс DefaultStringLookupsHolder,и в его конструкторе выполняется контроль ключа системного свойства org.apache.commons.text.lookup.StringLookupFactory.defaultStringLookups.

a.       Если ключ отсутствует, формируются связи по умолчанию с помощью вызова функции createDefaultStringLookups;

b.       Если ключ присутствует, формируются связи на основе значений ключа с помощью вызова функции parserStringLoookups.

3. Для случая формирования связей по умолчанию (функция createDefaultStringLookups) не создаются связи для prefix: script, dns, url.

4. Для случая формирования связи на основе значений ключа org.apache.commons.text.lookup.StringLookupFactory.defaultStringLookups в функции parserStringLoookups по значению ключа сформируется список связей между prefix и классом. Значения должны соответствовать из перечня, заданного в enum DefaultStringLookup (например, BASE64_DECODER, SCRIPT).

Таким образом, внесенные изменения содержат следующее:

• из списка связей между prefix и классом, который определяется по умолчанию, исключены: script, dns, url;

• появился механизм определения списка связей между prefix и классом через указания соответствующего перечня prefix в ключе org.apache.commons.text.lookup.StringLookupFactory.defaultStringLookups (например, SCRIPT, URL, DNS).

Следовательно, можно утверждать, что патч для версии 1.10.0 библиотеки Apache Commons Text оставляет по умолчанию небезопасные prefix: file, env. Для включения уязвимых режимов обработки интерполяции (script, dns, url) достаточно записать соответствующие значения в поле org.apache.commons.text.lookup.StringLookupFactory.defaultStringLookups.

Это можно сделать несколькими способами:

• в параметрах запуска приложения

java -Dorg.apache.commons.text.lookup.StringLookupFactory.defaultStringLookups=SCRIPT,DNS,URL text4j.jar

• установкой свойства внутри кода с помощью функции System.setProperty.

Что делать дальше

Из результатов рассмотрения уязвимости и варианта исправления от разработчиков можно сделать следующий вывод:

• библиотека Apache Commons Text  остается уязвимой и после обновления до версии 1.10.0. Все зависит от системного свойства, указанного в окружения приложения;

• эксплуатация уязвимости этой библиотеки главным образом зависит от попадания пользовательских входных данных на вход уязвимых функций replace (replaceIn) класса StringSubstitutor. На текущий момент для пакетов, в которые включена библиотека Apache Commons Text, отсутствует публичная информация о том, что существует прямой канал передачи пользовательских данных в уязвимые функции, но расслабляться рано.

Следовательно, библиотека Apache Commons Text остается уязвимой, эксплуатация зависит от способов ее применения и отсутствуют гарантии в небезопасном использовании библиотеки внутри собственного продукта или внутри заимствованного пакета.