CVE-2021-40438 Apache mod_proxy SSRF 漏洞分析

 

0x00 前言

复现这个漏洞的过程中觉得很有分析的必要，而作者源码结合 log 调试分析的这篇文章已经写得比较详尽了，就想自己纯从审计的角度写一下分析巩固一下。

总之，如有不当，烦请评论捉虫，我会在第一时间响应并评论提示，谢谢。

 

0x01 简介

漏洞成因

可构造 uri 使 mod_proxy 请求转发给内部服务器造成 SSRF 。

影响版本

实验环境

代审环节个人建议是亲手编译调试 Apache 跟进，可以参照 P 神的教程：

编译调试 Apache

调试补充事项

不一定要 Ubantu，Kali 上笔者也调试成功了，最好用 VS，另外如果你想尝试用 CLion，可以参照下面的链接进行 SSH 远程调试，其余步骤都同上一样：

Stay local, let your IDE do remote work for you! | The CLion Blog (jetbrains.com)

CLion 调试需要注意有 cmake 和 gdb 版本限制，最好不要下载最新版本避免还要用软链接重新下载某一指定版本，或者更新 CLion 也是可以的。

 

0x02 前置学习

为了理解漏洞原理，笔者个人认为是需要 Apache 和 PHP 一些前置知识学习的，就简单概括了并使之递进加深理解，很多点都会在分析过程中用到，行文结合了许多官方文档和自身理解整理以确保准确，如有缺漏不当之处，还请指出。

Apache 部署 php

众所周知，php 有五种运行模式，其中最常见的三种 CGI、FastCGI、Module 加载或者说 apache2handler 更为恰当（linux 下）。

Module 加载这种模式一般对于 Apache 而言，简单来说，就是把 PHP 作为 Apache 的一个子模块来运行，用 LoadModule 加载模块，最主要的模块就是 mod_php，漏洞实验环境配置调试也是以 LoadModule 加载 mod_proxy 的。

而 FastCGI 这个模式下会用到 PHP-FPM 这个进程管理器进行 FastCGI 管理，而非 CGI 的用 Web 服务器管理，其中的子进程叫做 PHP-CGI ，这次漏洞的突破点 mod_proxy 就与 PHP-FPM 有关，它从 PHP 5.3.3 就成为了 PHP 的内置管理器，所以配合这个从 Apache httpd 2.4.x 推出了使用 mod_proxy 的子模块 mod_proxy_fcgi 和 PHP-FPM 部署更高性能的 PHP 运行环境。

虽然现在明显用 Nginx+PHP-FPM 是更好的选择 🙂

mod_proxy 反向代理

顾名思义，这个模块与其相关模块为 Apache HTTP Server 实现代理 / 网关。

前面有说到 High-performance PHP on apache httpd 2.4.x using mod_proxy_fcgi and php-fpm 这种方式，本质就是 Apache 作为反代服务器用 mod_proxy_fcgi 这个子模块请求转发给 PHP-FPM ，而 PHP-FPM 监听的方式，也就是接收 Apache 转过去时处理 PHP 的请求的方式，有两种：

1. TCP Socket（ip and port）

   ProxyPass / http://www.example.com:port
   

2. UDS （Unix Domain Socket）只在Apache 2.4.7 及更高版本中支持。可以通过使用位于 unix:/path/app.sock| 前面的目标来支持使用 UDS 。例如，要代理 HTTP 并将 UDS 定位于 /home/www.socket ，应使用 unix:/home/www.socket|http://localhost/whatever/ 。

   ProxyPass / unix:/path/to/app.sock|http://example.com/app/name
   

对于反向代理而言， Apache 转发代理，也就是 Apache 发送请求给 PHP-FPM 的方式有三种，其中一种叫 ProxyPass ，这是指令，允许将远程服务器 Map 到本地服务器（反向代理 / 网关）的空间，对于不同监听方式的指令例子如上所示。

Apache hook 机制

说起 Apache Module 不能不提起 Apache hook，想要处理请求，要做的第一件事就是在请求处理过程中创建一个 hook，所有处理程序，就比如我们上面说到的 mod_proxy ，都会被挂接到请求过程的特定部分。服务器本身是不知道哪个模块负责处理特定请求的，所以会询问每个模块是否对给定请求感兴趣。然后，由每个模块决定是否像身份验证 / 授权模块那样拒绝服务请求，接受服务请求或拒绝服务请求，就像下图一样。

为了使诸如 mod_example 之类的处理程序更容易知道 Client 端是否在请求我们应处理的内容，服务器具有用于向模块提示是否需要其协助的指令。其中两个是 AddHandler 和 SetHandler。

为此可以看一个例子理解，比如我们想通过创建合适的 Handler 传递，将请求强制处理为反向代理请求：

<FilesMatch "\.php$">
    # Unix sockets require 2.4.7 or later
    SetHandler  "proxy:unix:/path/to/app.sock|fcgi://localhost/"
</FilesMatch>

这个例子是使用反向代理将对 PHP 脚本的所有请求传递到指定的 FastCGI 服务器，是不是和之前 UDS 的例子很像？

一个 Module 通常是在 Handler 中创建一个 hook，例如：

static void register_hooks(apr_pool_t *pool)
{
    /* Create a hook in the request handler, so we get called when a request arrives */
    ap_hook_handler(example_handler, NULL, NULL, APR_HOOK_LAST);
}

如上，继而就会在 example_handler 这个函数中处理请求，mod_proxy 也有这样的 Handler 。

另外还要提到的就是 request_rec 结构。

任何请求中最重要的部分是 request record 。在对处理程序函数的调用中，这由与进行的每次调用一起传递的 request_rec* 结构表示。该结构在模块中通常简称为 r ，包含模块完全处理任何 HTTP 请求并相应做出响应所需的所有信息。

其中这个 r->filename 还有其他几个我们就会在分析过程中接触到。

 

0x03 分析

代码审计

以 Apache 2.4.48 源代码审计，不同版本会有些出入。

注意审计这部分着重看代码中的注释，笔者所写的有很大一部分解释和分析都在其中，修复的部分会标 * ，一定要看注释配合理解！

[Apache-SVN] Revision 1892814

直接来看修复前后的对比分析缺陷在哪，还有漏洞本质上是什么问题。

官方的函数解释看这个文档：

Apache2: HTTP Daemon Routine

--- httpd/httpd/trunk/modules/proxy/proxy_util.c    2021/09/02 12:33:49 1892813
+++ httpd/httpd/trunk/modules/proxy/proxy_util.c    2021/09/02 12:37:02 1892814
@@ -2274,8 +2274,8 @@ static void fix_uds_filename(request_rec *r, char **url){
     char *ptr, *ptr2;
     if (!r || !r->filename) return;

     // COND1：r->filename 前 6 个字符必须是 proxy:
     if (!strncmp(r->filename, "proxy:", 6) &&
             // COND2：r->filename 必须有 unix: 这个字符串，但不区分大小写，这不同于 strstr
-            (ptr2 = ap_strcasestr(r->filename, "unix:")) &&
             // COND3：COND2 对 r->filename 进行了截取，这条是判断 unix: 这个字符串后的部分是否有 | 
-            (ptr = ap_strchr(ptr2, '|'))) {
              // *COND2：不区分大小写对两个字符串进行比较，也就是这里 r->filename 必须以 proxy:unix: 开头
+            !ap_cstr_casecmpn(r->filename + 6, "unix:", 5) &&
             // *COND3：ptr2 指 proxy:unix: 后的部分，这里判断字符串中那个是否有 | ，与 COND3 要求一致
+            (ptr2 = r->filename + 6 + 5, ptr = ap_strchr(ptr2, '|'))) {

         apr_uri_t urisock;
         apr_status_t rv;
         *ptr = '\0';

         // 举例：ProxyPass / unix:/path/to/app.sock|http://example.com/app/name 我们来看这些参数的值
         // 这里解析给定的 uri ，填写 apr_uri_t 结构的一些字段，避免重复提取主机端口、路径这些
         rv = apr_uri_parse(r->pool, ptr2, &urisock);
         // 如果解析成功（apr_uri_parse Returns APR_SUCCESS for success or error code）
         if (rv == APR_SUCCESS) {
             // 这里 rurl 即 redirect url 在例子中就是 http://example.com/app/name，需要重定向到的地址
             char *rurl = ptr+1;
             // 返回相对路径，在例子中 uds_path 就是 /path/to/app.sock
             char *sockpath = ap_runtime_dir_relative(r->pool, urisock.path);
             // 将 uds_path 键值对添加到 r->notes
             apr_table_setn(r->notes, "uds_path", sockpath);
             *url = apr_pstrdup(r->pool, rurl); /* so we get the scheme for the uds */
             /* r->filename starts w/ "proxy:", so add after that */
             memmove(r->filename+6, rurl, strlen(rurl)+1);
             // 记录信息
             ap_log_rerror(APLOG_MARK, APLOG_TRACE2, 0, r,
                     "*: rewrite of url due to UDS(%s): %s (%s)",
                     sockpath, *url, r->filename);
         }

         else {
             *ptr = '|';
         }

     }
}

结合注解，可以看出 fix_uds_filename 这个函数本身就是用于解析并填写 uri ，文件名标识 UDS ，然后通过管道符 | 后面的内容重定向到它。

对比 COND2 和 *COND2 ，我们知道这个漏洞的修复就是单纯强制要求 proxy:unix: 开头，COND2 我们也能看出只要是有 unix: 字样而且不论大小写都能被解析，显然是判定宽松出了问题，为了更好理解我们先来看 remy🐀 在 Twitter: “CVE-2021-40438 Apache SSRF as a one-liner./ Twitter 上的一个 poc ：

可以看到 unix: 后它拼接了共 7701 个字符的 A ，可以猜想这其中一定有缓冲区或者错误处理的问题，来看修复前拼接的效果，假设我们发送的请求如下，显然是让代理一个 http 请求：

http://localhost/?unix:$(python3 -c 'print("A"*7701, end="")')|http://backend_server1:8085/

代理请求拼接后：

proxy:http://localhost/?unix:$(python3 -c 'print("A"*7701, end="")')|http://backend_server1:8085/

这里就又因为包含 unix: ，满足 COND2 ，就从 http 请求变成了有效的 UDS 代理重定向请求。

解释到这，我们明白问题本质后，先来分析什么是我们可控的，再来从 UDS 解析过程上分析为什么要拼接将 7000 个字符才能攻击成功。

哪部分是可控的？

之前在前置知识学习中，笔者有提到过 mod_proxy 有它处理请求的 Handler，我们从这个函数来看哪些是我们可控的，当然，认真看了上部分内容的你，一定知道 r->filename 是关键。

modules/proxy/mod_proxy_http.c

static void ap_proxy_http_register_hook(apr_pool_t *p)
{
    ap_hook_post_config(proxy_http_post_config, NULL, NULL, APR_HOOK_MIDDLE);
    proxy_hook_scheme_handler(proxy_http_handler, NULL, NULL, APR_HOOK_FIRST);
    proxy_hook_canon_handler(proxy_http_canon, NULL, NULL, APR_HOOK_FIRST);
    warn_rx = ap_pregcomp(p, "[0-9]{3}[ \t]+[^ \t]+[ \t]+\"[^\"]*\"([ \t]+\"([^\"]+)\")?", 0);
}

可以看到有两个 hook，我们来看 proxy_http_canon 这个 Handler，是用于处理反代请求的。

static int proxy_http_canon(request_rec *r, char *url)
{

    ...

    // get_url_scheme 是检查该请求是否是（h / H 开头） 再判断是否是 http / https，也就是该不该由 mod_proxy_http 处理
    // schema pass
    scheme = get_url_scheme((const char **)&url, &is_ssl);
    if (!scheme) {
        return DECLINED;
    }
    port = def_port = (is_ssl) ? DEFAULT_HTTPS_PORT : DEFAULT_HTTP_PORT;

    ...

    switch (r->proxyreq) {
    default: /* wtf are we doing here? */
    case PROXYREQ_REVERSE:
        if (apr_table_get(r->notes, "proxy-nocanon")) {
            path = url;   /* this is the raw path */
        }
        else {
            path = ap_proxy_canonenc(r->pool, url, strlen(url),
                                     enc_path, 0, r->proxyreq);
            search = r->args;
        }
        break;
    case PROXYREQ_PROXY:
        path = url;
        break;
    }

    if (path == NULL)
        return HTTP_BAD_REQUEST;

    if (port != def_port)
        apr_snprintf(sport, sizeof(sport), ":%d", port);
    else
        sport[0] = '\0';

    // host pass
    if (ap_strchr_c(host, ':')) { /* if literal IPv6 address */
        host = apr_pstrcat(r->pool, "[", host, "]", NULL);
    }

    // 最终拼接赋值给 r->filename
    r->filename = apr_pstrcat(r->pool, "proxy:", scheme, "://", host, sport,
                              "/", path, (search) ? "?" : "", search, NULL);
    return OK;
}

结合注释，可以看到最终只有 path 和 search 是我们可控的，r->filename 后半部分可控也恰恰是 | 后的后端地址。

UDS 解析过程

之前在代码注释中也提到过，uds_path 就是 unix: 与 | 之间的部分，在 poc 中就是那近 7000 的字符。

char *sockpath = ap_runtime_dir_relative(r->pool, urisock.path);
// 将 uds_path 键值对添加到 r->notes
apr_table_setn(r->notes, "uds_path", sockpath);

先来看 ap_runtime_dir_relative 做了什么。

server/config.c

// ap_runtime_dir_relative(r->pool, urisock.path)
AP_DECLARE(char *) ap_runtime_dir_relative(apr_pool_t *p, const char *file)
{
    char *newpath = NULL;
    apr_status_t rv;
    const char *runtime_dir = ap_runtime_dir ? ap_runtime_dir : ap_server_root_relative(p, DEFAULT_REL_RUNTIMEDIR);

    rv = apr_filepath_merge(&newpath, runtime_dir, file,
                            APR_FILEPATH_TRUENAME, p);
    if (newpath && (rv == APR_SUCCESS || APR_STATUS_IS_EPATHWILD(rv)
                                      || APR_STATUS_IS_ENOENT(rv)
                                      || APR_STATUS_IS_ENOTDIR(rv))) {
        return newpath;
    }
    else {
        return NULL;
    }
}

可以看到调用了 apr 库的 apr_filepath_merge 这个函数。

apr/file_io/unix/filepath.c

// apr_filepath_merge(&newpath, runtime_dir, file,APR_FILEPATH_TRUENAME, p)
APR_DECLARE(apr_status_t) apr_filepath_merge(char **newpath,
                                             const char *rootpath,
                                             const char *addpath,
                                             apr_int32_t flags,
                                             apr_pool_t *p)
{
    ...

    rootlen = strlen(rootpath);
    maxlen = rootlen + strlen(addpath) + 4; /* 4 for slashes at start, after
                                             * root, and at end, plus trailing
                                             * null */
    if (maxlen > APR_PATH_MAX) {
        return APR_ENAMETOOLONG;
    }

    ...

}

apr_filepath_merge 这个函数简单描述就是将 addpath 合并到预先处理的 rootpath 上，在这里就是 file 合并到 runtime_dir 。

对省略的部分解释一下，这里的 flags 因为是 APR_FILEPATH_TRUENAME（这是合并的规则），流程大概就是检查 file 这个 addpath 是否包含一些平台不支持的通配符（ * 、?），其他情况是处理绝对 / 相对路径的一些规则。

可以看到我们截取出来的部分，如果 maxlen 也就是 rootpath 和 addpath 长度 + 4 如果大于 APR_PATH_MAX（ linux 与 win 不同，是4096），就会返回一个 APR_ENAMETOOLONG 的错误，这个错误赋值给 rv ，在 ap_runtime_dir_relative 中是最后会进入 else 分支 return NULL 的。

之后在 modules/proxy/proxy_util.c 中 ap_proxy_determine_connection 确定后端主机名和端口。

PROXY_DECLARE(int)
ap_proxy_determine_connection(apr_pool_t *p, request_rec *r,
                              proxy_server_conf *conf,
                              proxy_worker *worker,
                              proxy_conn_rec *conn,
                              apr_uri_t *uri,
                              char **url,
                              const char *proxyname,
                              apr_port_t proxyport,
                              char *server_portstr,
                              int server_portstr_size)
{

    ...

    // 这里是不是很熟悉？
    // 还记得之前有这句 apr_table_setn(r->notes, "uds_path", sockpath); 将 uds_path 键值对添加到 r->notes 吗？
    // 这里就是在检验 uds_path 的值
    uds_path = (*worker->s->uds_path ? worker->s->uds_path : apr_table_get(r->notes, "uds_path"));
    if (uds_path) {
        if (conn->uds_path == NULL) {
            /* use (*conn)->pool instead of worker->cp->pool to match lifetime */
            conn->uds_path = apr_pstrdup(conn->pool, uds_path);
        }
        if (conn->uds_path) {
            ap_log_rerror(APLOG_MARK, APLOG_DEBUG, 0, r, APLOGNO(02545)
                         "%s: has determined UDS as %s",
                         uri->scheme, conn->uds_path);
        }
        else {
            /* should never happen */
            ap_log_rerror(APLOG_MARK, APLOG_DEBUG, 0, r, APLOGNO(02546)
                         "%s: cannot determine UDS (%s)",
                         uri->scheme, uds_path);

        }
        /*
         * In UDS cases, some structs are NULL. Protect from de-refs
         * and provide info for logging at the same time.
         */
        if (!conn->addr) {
            apr_sockaddr_t *sa;
            apr_sockaddr_info_get(&sa, NULL, APR_UNSPEC, 0, 0, conn->pool);
            conn->addr = sa;
        }
        conn->hostname = "httpd-UDS";
        conn->port = 0;
    }
    else{

        ...

    }

    ...

}

对照注释，如果我们发送超长字符，导致 uds_path 为 NULL 的话，就会进入 else 分支，它们具体处理大致是这样一个情况：

if (uds_path) { 
    // Prepare UDS request…
    // 用 UDS 继续通信
}
else {
    // Prepare standard proxy request…
    // 转而用 TCP 通信
}

这里结合所有内容就可以看出来了，进入 else 分支把请求最终解释成了标准代理请求如 http://<SSRF_TARGET> ，就导致了可以向内部网络任意 Apache 服务器发送请求，请求执行成功，SSRF 触发。

漏洞利用

有时会报 503 的错误，多试几次就行了。

 

0x04 参考

Building a POC for CVE-2021-40438 – Firzens Blog

Apache SSRF: an all-you-can-eat reverse proxy > Cydrill Software Security

Apache mod_proxy SSRF（CVE-2021-40438）的一点分析和延伸 | 离别歌 (leavesongs.com)