Apache Struts2 S2-045 防御与利用实验环境

基于 Docker 的安全实验环境，演示 Apache Struts2 S2-045 漏洞（CVE-2017-5638）的利用与防御。该实验环境包含：

脆弱应用：Struts 2.3.31（存在 S2-045 漏洞）用于利用演示
防御实验环境：Struts 6.3.x（已修补）配合 WAF 防护，用于防御训练

⚠️ 安全警告：本实验环境包含可工作的漏洞利用程序和脆弱代码。请仅在隔离环境中使用。切勿暴露到公共网络。

架构概览

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                     主机（仅限 127.0.0.1）                    │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                             │
│  ┌─────────────────┐    ┌─────────────────┐              │
│  │   模拟器        │───▶│   Nginx 代理    │              │
│  │ （基于 curl）   │    │  + WAF 规则     │              │
│  └─────────────────┘    └────────┬────────┘              │
│                                  │                        │
│                          ┌───────┴────────┐              │
│                          │                │                │
│                  ┌───────▼──────┐ ┌───────▼──────┐        │
│                  │  防御应用    │ │  脆弱应用    │        │
│                  │ (Struts 6.3) │ │ (2.3.31)    │        │
│                  │ 端口: 8080  │ │ 端口: 8081  │        │
│                  └──────────────┘ └──────────────┘        │
│                                                             │
│  ┌─────────────────┐                                      │
│  │  利用容器       │───▶ 脆弱应用 (8081)                    │
│  └─────────────────┘                                      │
│                                                             │
│  日志挂载至：./logs/nginx/, ./logs/app/,                   │
│            ./logs/app-vulnerable/                          │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

组件

容器	用途	端口
`nginx`	带 WAF 规则、速率限制的反向代理	127.0.0.1:8080
`app`	Tomcat 9 + Struts 6.3.x（已修补，防御实验环境）	仅内部
`app-vulnerable`	Tomcat 9 + Struts 2.3.31（存在漏洞，用于利用演示）	127.0.0.1:8081
`exploit`	利用演示容器	不适用
`simulator`	发送测试请求（良性 + 可疑模式）	不适用

快速开始

前提条件

Docker（版本 20.10 或更高）
Docker Compose（版本 2.0 或更高）
Python 3（可选，用于直接运行利用脚本）
curl（可选，用于手动测试）

安装

1. 克隆仓库

# 克隆仓库
git clone https://github.com/ACharaf06/cybersec.git
cd cybersec

2. 构建并运行

# 构建所有容器（首次运行可能需要几分钟）
docker compose build

# 启动防御实验环境（nginx + 已修补的应用）
docker compose up -d nginx app

# 启动脆弱应用（用于利用演示）
docker compose up -d app-vulnerable

# 验证服务是否正在运行
docker compose ps

# 等待服务健康（约 60 秒）
sleep 60

# 检查健康端点
curl http://127.0.0.1:8080/struts-lab/health  # 防御实验环境
curl http://127.0.0.1:8081/struts-lab/health   # 脆弱应用

预期输出：

防御实验环境：JSON 响应中包含 "status":"healthy" 和 "strutsVersion":"6.3.0.2 (已修补 - 不受 S2-045 影响)"
脆弱应用：JSON 响应中包含 "status":"healthy" 和 "strutsVersion":"2.3.31 (对 S2-045 存在漏洞)"

2. 防御实验环境测试

# 运行模拟器容器（测试防御机制）
docker-compose run --rm simulator

# 或者手动运行单个测试：
# 合法上传
curl -X POST -F "[email protected]" http://127.0.0.1:8080/struts-lab/upload

# 可疑 Content-Type（将被 WAF 拦截）
curl -v -X POST \
  -H "Content-Type: multipart/form-data; boundary=----SUSPICIOUS" \
  http://127.0.0.1:8080/struts-lab/upload

3. 利用演示

# 运行利用容器（演示 S2-045 利用）
docker-compose --profile exploit run --rm exploit

# 或者直接使用 Python 利用脚本
python3 exploit/exploit.py http://127.0.0.1:8081/struts-lab 'whoami'

# 或者使用 bash 脚本
./exploit/demo_exploit.sh

⚠️ 警告：脆弱应用是故意可被利用的。请仅在隔离环境中运行。

4. 查看日志

# 防御实验环境日志
tail -f logs/nginx/access.log      # Nginx 访问日志
tail -f logs/nginx/error.log       # WAF 拦截记录
tail -f logs/app/struts-lab.log    # 防御应用日志

# 脆弱应用日志
tail -f logs/app-vulnerable/struts-lab.log  # 脆弱应用日志

# 所有日志合并
docker-compose logs -f

观察要点

防御实验环境（端口 8080）

合法请求：

Nginx 访问日志：200 响应
应用日志：INFO 级别的上传处理消息
请求成功完成

可疑/畸形请求：

Nginx 访问日志：403 Forbidden 或 400 Bad Request
Nginx 错误日志：触发 WAF 规则的消息
应用日志：若请求到达应用，可能显示解析错误
请求被拦截或清理

脆弱应用（端口 8081）

成功利用：

HTTP 200 或 500 响应
命令输出在响应体中可见
OGNL 表达式被求值
系统命令被执行

日志示例：

Nginx 拦截可疑 Content-Type（防御实验环境）：

[WAF] 拦截可疑的 Content-Type 模式 - 请求 ID: abc123

应用记录请求元数据（防御实验环境）：

[REQUEST] ID=abc123 Content-Type=multipart/form-data Method=POST URI=/upload
[UPLOAD] 正在处理请求 abc123 的文件上传

成功利用（脆弱应用）：

HTTP/1.1 200 OK
...
root
（命令输出出现在响应体中）

对比：脆弱应用 vs 防御实验环境

特性	脆弱应用（端口 8081）	防御实验环境（端口 8080）
Struts 版本	2.3.31（存在漏洞）	6.3.0.2（已修补）
WAF 保护	❌ 无	✅ Nginx WAF 规则
速率限制	❌ 无	✅ 10 req/s
请求大小限制	❌ 无	✅ 10MB 主体，8KB 头部
安全日志记录	⚠️ 最小	✅ 全面
OGNL 注入	✅ 可利用	❌ 已拦截/已修补
RCE 可能性	✅ 是	❌ 否
用途	利用演示	防御训练

安全说明

隔离

所有服务仅绑定到 127.0.0.1（无法外部访问）
内部 Docker 网络用于容器通信
无端口暴露到 0.0.0.0
脆弱应用绝不可暴露到公共网络

防御层（防御实验环境）

Nginx WAF 规则：在到达应用前拦截可疑的 Content-Type 模式
速率限制：每 IP 10 次请求/秒
请求大小限制：最大主体 10MB，最大头部 8KB
已修补的 Struts：使用 Struts 6.3.x（不受 S2-045 影响）
全面日志记录：所有可疑活动均被记录

S2-045 是什么

S2-045（CVE-2017-5638）是 Apache Struts2 版本 2.3.5 - 2.3.31 和 2.5 - 2.5.10 中的一个严重漏洞，其中：

恶意的 Content-Type 头部可以注入 OGNL 表达式
Jakarta Multipart 解析器对这些表达式进行了求值
导致远程代码执行（RCE）

脆弱应用（端口 8081）演示了此漏洞。 防御实验环境（端口 8080）展示了如何防范它。

文件结构

.
├── docker-compose.yml          # 容器编排
├── README.md                   # 本文件
├── EXPLOITATION_GUIDE.md      # 详细的利用指南
├── TECHNICAL_DETAILS.md        # 技术实现细节
├── GLOSSARY.md                 # 安全术语词汇表
├── nginx/
│   ├── nginx.conf              # Nginx 主配置
│   └── waf-rules.conf          # 针对 S2-045 模式的 WAF 规则
├── app/                        # 防御实验环境（已修补）
│   ├── Dockerfile              # Tomcat + Maven 构建
│   └── struts-app/
│       ├── pom.xml             # Maven 项目（Struts 6.3.x）
│       └── src/main/
│           ├── java/           # Action 类
│           ├── resources/      # Struts + Log4j 配置
│           └── webapp/         # JSP 视图 + web.xml
├── app-vulnerable/             # 脆弱应用（用于利用）
│   ├── Dockerfile              # Tomcat + Maven 构建
│   └── struts-app/
│       ├── pom.xml             # Maven 项目（Struts 2.3.31）
│       └── src/main/
│           ├── java/           # Action 类
│           ├── resources/      # Struts + Log4j 配置
│           └── webapp/         # JSP 视图 + web.xml
├── exploit/                    # 利用工具
│   ├── Dockerfile              # 利用容器
│   ├── demo_exploit.sh         # Bash 利用脚本
│   └── exploit.py              # Python 利用脚本
├── simulator/
│   ├── Dockerfile              # Alpine + curl
│   └── simulate.sh             # 测试脚本
└── logs/                       # 挂载的日志目录
    ├── nginx/
    ├── app/                    # 防御实验环境日志
    └── app-vulnerable/         # 脆弱应用日志

清理

# 停止所有容器
docker compose down

# 移除卷和日志
docker compose down -v
rm -rf logs/

# 完全清理（包括镜像）
docker compose down --rmi all -v

开发设置

项目结构

项目组织如下：

app/ - 防御实验环境应用（Struts 6.3.x，已修补）
app-vulnerable/ - 脆弱应用（Struts 2.3.31）
exploit/ - 利用工具和脚本
nginx/ - 带 WAF 规则的 Nginx 反向代理配置
simulator/ - 攻击模式模拟器
logs/ - 应用日志（已 gitignore）

构建单个组件

# 仅重新构建脆弱应用
docker compose build app-vulnerable
docker compose up -d app-vulnerable

# 仅重新构建防御应用
docker compose build app
docker compose up -d app

# 重新构建利用容器
docker compose build exploit

文档

EXPLOITATION_GUIDE.md：关于 S2-045 漏洞机制和利用过程的详细指南
TECHNICAL_DETAILS.md：实验环境的技术实现细节
GLOSSARY.md：本实验环境中使用的安全术语词汇表

教育资源

⚠️ 重要警告

脆弱应用：端口 8081 上的应用是故意存在漏洞的。切勿暴露到公共网络。
可工作的利用程序：本实验环境包含可工作的漏洞利用代码。请仅在隔离环境中使用。
教育目的：本实验环境仅用于安全教育、研究和授权的渗透测试。
法律合规：仅在你拥有或已获得明确书面授权进行测试的系统上使用。

免责声明：本实验环境仅用于教育目的。请负责任地使用，并仅在受控环境中操作。