ElasticSearch Groovy脚本远程代码执行漏洞分析（CVE-2015-1427）

作者：京东安全团队 Lupin

0x00 前言

ElasticSearch是一个JAVA开发的搜索分析引擎。2014年，曾经被曝出过一个远程代码执行漏洞（CVE-2014-3120），漏洞出现在脚本查询模块，由于搜索引擎支持使用脚本代码（MVEL），作为表达式进行数据操作，攻击者可以通过MVEL构造执行任意java代码，后来脚本语言引擎换成了Groovy，并且加入了沙盒进行控制，危险的代码会被拦截，结果这次由于沙盒限制的不严格，导致远程代码执行，目前网上还没看到公开的poc，经过一番研究，发现了利用方式，下面来看看漏洞是如何产生的。

Groovy是一种运行在JVM上的脚本语言，语法和java很像，同样可以调用java中的各种对象和方法，但是Groovy的语法更简单。

0x01 细节

首先，我们执行一段带脚本的查询代码：

POST http://127.0.0.1:9200/_search?pretty HTTP/1.1
User-Agent: es
Host: 127.0.0.1:9200
Content-Length: 184

{
"size":1,
    "script_fields": {
        "lupin": {
            "script": "1 + 6"
        }
    }
}

上面的请求中1+6，就是我们执行的脚本代码，下面的返回中的7就是执行结果：

下面再试着执行一下这段代码：

POST http://127.0.0.1:9200/_search?pretty HTTP/1.1
User-Agent: es
Host: 127.0.0.1:9200
Content-Length: 184

{
"size":1,
    "script_fields": {
        "lupin": {
            "script": "new java.lang.ProcessBuilder(\“calc\”)"
        }
    }
}

执行之后，报了错，从错误中可以看到，构造java.lang.ProcessBuilder对象是不允许的：

下面我们看看ElasticSearch沙盒的相关代码，实现沙盒的类是com.elasticsearch.script.groovy.GroovySandboxExpressionChecker，它订制了Groovy的沙盒，对表达式进行了安全检测，但是这个沙盒与JAVA的SecurityManager那种沙盒是不同的，从代码中可以看到这个沙盒，只是根据黑白名单，在表达式语义上判断表达式是否合法的，可以说是一个“浅”沙盒，简单来来说，比如沙盒设置不允许调用shell()这个方法，直接调用shell()方法，沙盒在表达式中发现了shell()这个字符串，就会报非法调用，但是如果有一个方法叫poc()这个方法中调用了shell()方法（poc(){shell()}）,当调用poc()方法的时候，shell()方法也就被间接调用了沙盒并不会报错。 具体来说isAuthorized(Expression expression)方法如果返回false，说明表达式非法，true则合法，从isAuthorized方法的实现中可以看到，它根据黑白名单对方法调用和对象构造都进行了检测：

从上面的白名单中可以看到，允许构造对象和方法调用的类，都是一些常规类，没有我们可以利用的类，而且如果我们想要利用反射去调用我们想调用的类，方法黑名单中又限制了getClass的调用，我们无法通过getClass方法获取Class对象，但是我们可以看到方法白名单中，并没有对forName方法进行限制，也就是说，如果我们能获取到Class对象，再调用forName方法就可以获取到我们想访问的类。 那么我们如何能够获取一个Class对象呢？首先我想到的是通过java.lang.String.class这样的方式，通过class让JVM返回String类的class对象，可以看到的确获取到了Class对象：

那么我们在试试可不可以通过这个Class对象调用forName方法，加载java.lang.Runtime这个我们最想要的类，可惜报错了：

出错的原因是java.lang.String这个类是不允许进行方法调用的，只有在上面defaultReceiverWhiteList这个白名单中的类，才可以进行方法调用，这个控制是在Groovy沙盒类org.codehaus.groovy.control.customizers.SecureASTCustomizer中做的判断：

既然这样，思路就又有了，我们就拿这个白名单中的类获取Class对象，然后再调用forName方法，是不是就可以突破这个限制了，我这里使用java.lang.Math这个类来试试，这个类是在recevicer白名单中的，可以看到成功获取了java.lang.Runtime类：

POST http://127.0.0.1:9200/_search?pretty HTTP/1.1
User-Agent: es
Host: 127.0.0.1:9200
Content-Length: 132

{
"size":1,
    "script_fields": {
        "lupin": {
            "script": "java.lang.Math.class.forName(\“java.lang.Runtime\”)"
        }
    }
}

有了Runtime类，后面的事情就好办了要调用到的各种方法都不在方法黑名单里面，我这里就不公布具体POC了，看懂上面原理的同学自然明白：

0x02 参考

http://www.elasticsearch.org/blog/elasticsearch-1-4-3-and-1-3-8-released/

https://github.com/elasticsearch/elasticsearch/blob/4dc060527cd7d35817085a3926e65d071e3b1321/src/main/java/org/elasticsearch/script/groovy/GroovySandboxExpressionChecker.java