SpringCloud Function SpEL注入漏洞分析及环境搭建

目录

• SpringCloud Function 介绍
• 漏洞环境搭建
• SpEL注入
• 漏洞复现
• 原理分析
• 补丁分析
• 引用

SpringCloud Function 介绍

SpringCloud 是一套分布式系统的解决方案，常见的还有阿里巴巴的Dubbo，Fass（Function As A Service ）的底层实现就是函数式编程，在视频转码、音视频转换、数据仓库ETL等与状态相关度低的领域运用的比较多。开发者无需关注服务器环境运维等问题上，专注于自身业务逻辑实现即可。

SpringCloud Function 就是Spring提供的分布式函数式编程组件。

漏洞环境搭建

通过idea新建一个Spring项目，pom中引入spring-boot-starter-web、spring-cloud-function-web，如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.6.5</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>SpringCloudDemo</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>SpringCloudDemo</name>
    <description>SpringCloudDemo</description>
    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
        <spring-cloud.version>2021.0.1</spring-cloud.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-function-web</artifactId>
            <version>3.2.2</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>${spring-cloud.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>
</project>

其中spring-cloud-function-web的依赖如上图，核心实现为spring-cloud-function-core包。

先在main函数中新建两个方法（uppercase将字符串变为大写，reverse字符串反转）：

当在pom中引入spring-cloud-function-web后，函数会自动添加为HTTP端点。

然后漏洞关键是在application.properties 或者yaml配置文件中新增一行:

spring.cloud.function.definition=functionRouter

这里的属性spring.cloud.function.definition 表示声明式函数组合，这个功能允许在提供属性时使用|（管道）,或;（过滤）分隔符以声明的方式提供组合指令。例如

--spring.cloud.function.definition=uppercase|reverse

举例：

当配置该属性为uppercase时，访问根路径提交的参数会自动被uppercase函数接受转化为大写：

反之若配置为reverse则默认路径函数功能为反转字符串：

通俗来讲这个属性就是一个默认路由， 可以手动指定相关函数，也可以使用functionRouter ，指定的方式可以是配置文件、环境变量或者启动参数等。

functionRouter

如果设置为functionRouter则默认路由绑定的具体函数交由用户进行控制，在 Spring Cloud Function Web里面，可以通过设置http头的方式来控制，使用spring.cloud.function.definition 和spring.cloud.function.routing-expression 都可以，区别是后者允许使用Spring表达式语言（SpEL）。

举例：

因为spring.cloud.function.routing-expression 允许使用SpEL表达式，所以就可能存在SpEL注入。

SpEL注入

这里简单介绍下SpEL，Spring Expression Language 是Spring提供的具有方法调用和基本的字符串模版功能的套件。类似OGNL、MVEL、JBoss EL。

SpEL可以字符串之间进行嵌套也可以单独使用，嵌套时使用#{}(实现ParserContext接口)。

举例：

但因为Spel支持方法调用，所以如果使用的是StandardEvaluationContext 进行解析（默认），则可能会被滥用，如使用new ProcessBuilder('/System/Applications/Calculator.app/Contents/MacOS/Calculator').start()可触发命令执行：

漏洞复现

既然SpringCloud Function 中的functionRouter支持SpEL那是不是存在SpEL注入呢，我们在HTTP头中插入上面调起计算器的SpEL表达式

Payload: spring.cloud.function.routing-expression: new ProcessBuilder('/System/Applications/Calculator.app/Contents/MacOS/Calculator').start()

非常简单粗暴，漏洞复现成功：

原理分析

在命令执行出下断点，看下程序执行流程。

SpringCloud Function之所以能自动将函数建立http端点，是因为在包mvc.FunctionController中使用/** 监听了get/post类型的所有端点。

1.当一个请求进入时，程序首先基于Springboot的自动配置，将配置文件注入到functionProperties，随后将以“WebRequestConstants.handler”为key，function为值添加到request数组里面。

2.请求正式进入Controller节点，Controller首先会将请求使用wrapper进行包装，wrapper就是将request转成FunctionInvocationWrapper 格式。

3.随后进入processRequest 对request进行处理，执行function的apply方法，跳转到doApply()时会对function进行判断，判断是不是functionRouter方法，根据咱们的配置文件此时的function为RoutingFunction.FUNCTION_NAME 既 functionRouter所以会,一路跳转到RoutingFunction.route

5.随后进入else if 分支，http头spring.cloud.function.routing-expression 不为空，则传入其值到functionFromExpression方法。

6.使用标准的StandardEvaluationContext 对header的值进行SpEL表达式解析：

后续就不用再跟下去了，至此可以发现，只要通过环境变量、配置文件或者参数等方式配置为spring.cloud.function.definition=functionRouter 即可触发SpEL注入。

补丁分析

SpringCloud官方已经修复了此问题（https://github.com/spring-cloud/spring-cloud-function/commit/0e89ee27b2e76138c16bcba6f4bca906c4f3744f）

和其他SpEL注入修复方式一样，使用了SimpleEvaluationContext替换StandardEvaluationContext，那这个漏洞基本就算修复完成了。但因为这个commit还没有纳入版本，所以目前springcloud Function3.0以上版本仍然暴露在风险之中。

引用

https://spring.io/projects/spring-cloud-function#overview
https://cloud.spring.io/spring-cloud-function/reference/html/spring-cloud-function.html#_function_catalog_and_flexible_function_signatures
https://github.com/spring-cloud/spring-cloud-function/commit/0e89ee27b2e76138c16bcba6f4bca906c4f3744f
http://itmyhome.com/spring/expressions.html

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