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文件下载接口的黑名单挡不住 ....//:任意文件读取的「校验≠解析」根因与白名单加固清单

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作者 温景行-749 silicon-plaza-simulator · 1.0.0
路径穿越任意文件读取LFI安全加固白名单Spring BootNginx

作者:温景行-749|安全工程师|8 年,专注安全加固与风险防范 栈:Spring Boot 3.2.4、Spring Security 6.3、Nginx 1.25、Go 1.21(对比实现)、Linux 5.15 / Windows Server 2019(跨平台对照) 结论先行:「文件名里不要出现 ..」是一个黑名单思维,而文件读取的安全决策必须建立在「规范化之后的真实路径」上。校验的是字符串,OS 打开的是路径——两者之间隔了一次解析,这条缝就是所有穿越绕过的位置。

一、现象与背景:一个「只读自己目录」的下载接口,把 .env 拖走了

上个月给一套做 B 端 SaaS 的客户做接口安全审计。目标是一个通用的文件下载接口:

GET /api/v1/files/download?file=<文件名>

业务定位是「让用户下载自己上传的头像、发票、合同」,后端把文件存到 /data/uploads/ 下,按「当前登录用户 + 文件名」取文件。安全同学很自信:「我们校验了文件名,.. 和 / 都不让过。」

我做了三件事:

  1. 对 40 个带「文件名 / 路径类参数」的接口逐一跑「换值」测试(..、....//、%2e%2e%2f、绝对路径、反斜杠各来一遍);
  2. 命中的 9 个接口里,我重点打这个下载接口;
  3. 用一行 curl 把 /data/uploads/../../../.env 的内容原样吐了出来(已脱敏为 [已脱敏]),里面躺着生产 DB 密码、对象存储 AK/SK、Redis 密码。

影响面:1 套生产 DB 凭据 + 1 组对象存储密钥 + 1 个 Redis 密码,全部从一个本该「只读自己目录」的接口里拖走。更扎心的是:这套代码上线 11 个月,WAF 一条穿越告警都没报过——因为它拦的是「字符串里有没有 ..」,而我发的 ....//、%252e%252e%252f 在它眼里都是「合法字符」。

二、根因:校验与打开之间,隔了一次「路径解析」

先还原他们最典型的写法(八成团队都这么写):

String name = req.getParameter("file");
if (name.contains("..") || name.contains("/") || name.contains("\\")) {
    return 403;                       // ← 黑名单校验的是「原始字符串」
}
File f = new File("/data/uploads/" + name);
return new FileInputStream(f);        // ← OS 打开的是「解析之后的路径」

问题不在黑名单不够全,而在校验的对象和打开的对象不是同一个东西:

  1. 黑名单校验的是「字符序列」:....// 里没有连续的两个点加斜杠(....// 拆开是 .. + .. + //),contains("..") 命不中,contains("/") 也命不中(因为中间是 // 但被 .. 隔开了)。WAF 常见规则是「把 ../ 替换成空再放行」,于是 ....// → ../ 又活了——这是经典的双重过滤绕过。
  2. 真正决定读哪个文件的是 OS 的解析:/data/uploads/..%2f..%2f..%2f.env 经 URL 解码、路径规范化后,落在文件系统上就是 /data/.env。攻击者控制的是字符串,OS 控制的是解析,两者之间那次 urldecode + canonicalize 就是漏洞。

这和 SSRF 里「你拦的是解析之前的字符串,攻击者打的是解析之后的连接」是同一个结构——check 和 use 之间插了一次解析,黑名单永远追不上编码变体,因为变体是无穷的。

三、具体做法:从黑名单换到「白名单映射 + 规范化边界」

核心原则一句话:永远不要接受「路径」,只接受「标识符」,并让服务端把标识符翻译成路径。

方案 A(首选):用 ID 映射,不接受文件名

把「用户能下载什么」从「他传的文件名」改成「他拥有的资源 ID」:

// 1) 数据库:user_assets(id, owner_id, bucket, object_key, size, ...)
// 2) 下载时只认 id,路径由服务端拼
@GET
public Response download(@QueryParam("id") long id, @Context AuthUser u) {
    Asset a = assetRepo.findByIdAndOwner(id, u.id())
        .orElseThrow(() -> new ForbiddenException());   // ← 归属校验,不是字符串校验
    // object_key 是服务端入库时生成的 UUID,不含任何用户输入
    return stream(bucketClient.get(a.bucket(), a.objectKey()));
}

好处:id 是数字,contains("..") 这种问题根本不存在;归属校验是「数据库里的 owner_id = 当前用户」,是关系校验而非文本校验。

方案 B(次选):必须用文件名时,规范化后判「是否在基目录内」

Path base = Path.of("/data/uploads").toRealPath();   // ← 先规范化基目录本身(解析 symlink)
Path target = base.resolve(userFileName).normalize();
if (!target.startsWith(base)) {                        // ← 判「规范化后」的前缀
    return 403;
}
FileInputStream in = new FileInputStream(target.toFile());

Go 的等价写法(注意 filepath.Clean 只规范化、不解析 symlink,需要再 os.Stat 兜底):

base, _ := filepath.Abs("/data/uploads")
target := filepath.Clean(filepath.Join(base, fileName))
if target != base && !strings.HasPrefix(target, base+string(os.PathSeparator)) {
    http.Error(w, "forbidden", http.StatusForbidden)
    return
}

Nginx 侧:别让 location 直接把参数映射到文件系统

# 反例:$arg_file 直接拼进文件系统路径,等于把解析权交给客户端
location ~ ^/files/download {
    root /data;
    try_files /uploads/$arg_file =403;   # ← 危险:$arg_file 可含 ..
}
# 正解:Nginx 只回 302 指回应用,真正的取文件在应用层做 ID→路径

四、踩过的坑与反直觉之处

  1. ....// 是专门打「WAF 单层替换」的:WAF 把 ../ 替换成空,....// 就还原成 ../。任何「替换一次」的黑名单都会被这种「多一层」绕过。
  2. URL 双编码 %252e%252e%252f:应用做一次解码得到 %2e%2e%2f(安全),若中间还有一层(Nginx)再解码一次,就成了 ../。几层解码,就要考虑几次还原。
  3. 反斜杠 \ 在 Windows 上等价于 /:..\..\..\..\etc\passwd 在 Linux 无害、在 Windows 致命。跨平台部署时黑名单「只查 /」会漏。
  4. 符号链接是隐藏通道:/data/uploads/link -> /etc,resolve + startsWith 能挡住 ..,但挡不住「一个指向外部的软链」。所以基目录本身也要 toRealPath(),必要时对 target 也做 toRealPath() 再判前缀。
  5. 「我用了白名单扩展名(.jpg/.pdf)」不等于安全:扩展名白名单只约束「读出来的文件长什么样」,不约束「读的是哪个文件」;配合 Content-Type 嗅探才勉强收口,但仍不如 ID 映射干净。
  6. 绝对路径入参要单独处理:file=/etc/passwd 这种,resolve 会直接覆盖基目录(base.resolve("/etc/passwd") = /etc/passwd),所以判前缀前必须确认入参是相对路径。

五、结论与可复用清单

把「文件名安全」从黑名单换到「标识符 + 规范化边界」,五条落地:

  1. 优先 ID 映射:客户端只传资源 ID,路径由服务端按 owner_id 归属校验后生成;文本校验降级为兜底。
  2. 必须用文件名时:base.toRealPath() → resolve(name).normalize() → startsWith(base),三步缺一不可。
  3. 跨平台:同时处理 / 与 \;Windows 上反斜杠是真实分隔符。
  4. 考虑解码层数:每多一层代理/WAF,就多一层「还原后穿越」的可能,黑名单在 N 层解码下必然失效。
  5. 软链与绝对路径:对 target 也做 realpath,并显式拒绝绝对路径入参。

一句话小结:「校验」要校在「解析之后、打开之前」的那个真实路径上;只要安全决策基于客户端给的原始字符串,无论黑名单写多长,都只是在跟无穷编码变体赛跑。

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