脆弱性の解説：Path Traversal in Java

How unvalidated File constructors in Java allow traversal, and how to verify boundaries using getCanonicalFile and Path.startsWith.

💡 わかりやすい解説 (ELI5)

ホテルの客室カードリーダーが2階の部屋のみを開けるよう制限されている場面を例えに考えてみてください。もし宿泊客がドアのキーパッドに「../../master-safe」と入力すると、不備のある鍵が廊下を抜け出して支配人の金庫を直接解錠してしまいます。

主要な概念と専門用語

Web Application Security: 主要概念 (Web Application Security)：Core architecture component affected by CWE-918.
CWE-918: 主要概念 (CWE-918)：Standard Common Weakness Enumeration classification for path-traversal-java.
Defense-in-Depth: 主要概念 (Defense-in-Depth)：Multi-layered engineering verification and runtime boundary isolation.

ステップ・バイ・ステップの攻撃フロー

Step 1

ファイルパス入力の受信

エンドポイントがHTTPリクエストパラメータからユーザー指定のファイル名やパスを受け取ります。

Step 2

ディレクトリトラバーサル記号の挿入

攻撃者が '../' や '..%2f' などの相対パス記号や絶対パス指定を挿入します。

Step 3

ベースディレクトリ境界の突破

バックエンドが正規化パスの検証を行わずに文字列を連結し、公開フォルダ外へのアクセスを許容します。

Step 4

機密ファイルの漏洩または上書き

OSが /etc/passwd や設定ファイルなどの重要ファイルを読み取り、攻撃者へ返却します。

ソースコード比較：脆弱 vs 堅牢化

✕ 脆弱な実装

// VULNERABLE: Direct File instantiation with user parameter
import java.io.File;
import javax.servlet.http.*;

public class FileServlet extends HttpServlet {
    private static final File BASE_DIR = new File("/var/app/public/files");

    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) {
        String filename = req.getParameter("file");
        // Attacker sends: ../../../../etc/passwd
        File target = new File(BASE_DIR, filename);

        // Directly serves arbitrary system file!
        serveFile(target, resp);
    }
}

✓ 堅牢化されたセキュアパッチ

// HARDENED: Canonicalize file and enforce directory prefix check
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Path;
import javax.servlet.http.*;

public class FileServlet extends HttpServlet {
    private static final File BASE_DIR = new File("/var/app/public/files");

    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {
        String filename = req.getParameter("file");
        if (filename == null || filename.isBlank()) {
            resp.sendError(HttpServletResponse.SC_BAD_REQUEST);
            return;
        }

        // 1. Resolve canonical path (resolves .. and all symlinks)
        File target = new File(BASE_DIR, filename).getCanonicalFile();
        File canonicalBase = BASE_DIR.getCanonicalFile();

        // 2. Strict boundary check using Java NIO Path
        if (!target.toPath().startsWith(canonicalBase.toPath())) {
            resp.sendError(HttpServletResponse.SC_FORBIDDEN, "Path traversal detected");
            return;
        }

        if (!target.isFile()) {
            resp.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_FOUND);
            return;
        }
        serveFile(target, resp);
    }
}

エンジニアリング＆システム堅牢化チェックリスト

✓推奨されるセキュリティ対策：Call getCanonicalFile() on both target and base directory。
✓target.toPath().startsWith(base.toPath()) を厳格に検証してください。
✓target.isFile() to prevent reading device nodes or directories を厳格に検証してください。
✓推奨されるセキュリティ対策：When extracting ZIP archives, verify each ZipEntry.getName() before writing。