Java反序列化漏洞学习实践二-Java的反射机制（Java Reflection）

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2022年1月6日01:14:02评论217 views字数 7537阅读25分7秒阅读模式

学习Java的反射机制是为了理解Apache Commons Collections中的反序列化漏洞做准备的。

0x0、基础

Java反射机制

指的是可以于运行时加载,探知和使用编译期间完全未知的类.
程序在运行状态中, 可以动态加载一个只有名称的类, 对于任意一个已经加载的类,都能够知道这个类的所有属性和方法; 对于任意一个对象,都能调用他的任意一个方法和属性;
加载完类之后, 在堆内存中会产生一个Class类型的对象(一个类只有一个Class对象), 这个对象包含了完整的类的结构信息,而且这个Class对象就像一面镜子,透过这个镜子看到类的结构,所以被称之为:反射.
每个类被加载进入内存之后,系统就会为该类生成一个对应的java.lang.Class对象,通过该Class对象就可以访问到JVM中的这个类.

Class对象的获取方法

实例对象的getClass()方法;
类的.class(最安全/性能最好)属性;（如demo代码和下图）
运用Class.forName(String className)动态加载类,className需要是类的全限定名(最常用).

注意，有一点很有趣，使用功能”.class”来创建Class对象的引用时，不会自动初始化该Class对象，使用forName()会自动初始化该Class对象

0x1、通过反射方法调用函数

该demo主要实践学习使用反射方法来调用类中的函数。

package 反序列化2;

import java.lang.reflect.Method;




public class reflectionTest {
	public static void main(String[] args) {
		try{
			//Class 获取类的方法一：事例化对象的getclass()方法；
			User testObject = new User("zhangsan",19);
			Class Method1Class = testObject.getClass();
			
			//Class获取类的方法二：类的.Class(最安全/性能最好)属性;有点类似python的getattr()。java中每个类型都有class属性。
			Class method2Class = User.class;
		
			//Class对象的获取方法三：运用Class.forName(String className)动态加载类，className需要是类的全限定名（最常用）
			//这种方法也最容易理解，通过类名（jar包中的完整namespace）就可以调用其中方法，也最符合我们需要的使用场景
			//j2eeScan burp 插件就使用了这种反射机制
			String path = "反序列化2.User";
			Class method3Class = Class.forName(path);
			
			Method[] methods = method3Class.getMethods();
			 
			//通过类的class属性获取对应的Class类的对象，通过这个Class类的对象获取test类中的方法集合
		
		    /* String name = Method3Class.getName();
		     * int modifiers = Method3Class.getModifiers();
		     * .....还有很多方法
		     * 也就是说，对于一个任意的可以访问到的类，我们都能够通过以上这些方法来知道它的所有的方法和属性；
		     * 知道了它的方法和属性，就可以调用这些方法和属性。
		     */
		
		    //调用User类中的方法
			
			for(Method method: methods) {
				if(method.getName().equals("getName")) {
					System.out.println("method = " + method.getName());
					Class[] parameterTypes = method.getParameterTypes(); //获取方法的参数
					Class returnType = method.getReturnType(); //获取方法的返回类型
					try {
						User user = (User)method3Class.newInstance();
						Object x  = method.invoke(user);  //user.getName;
						//Object x = method.invoke(new test(1), 666);
			            //new关键字能调用任何构造方法,newInstance()只能调用无参构造方法。但反射的场景中是不应该有机会使用new关键词的。
			            System.out.println(x);
					} catch (Exception e) {
						// TODO: handle exception
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
			
			Method method1 = method3Class.getMethod("setName", String.class);
			User user1 = (User)method3Class.getConstructor(String.class,Integer.class).newInstance("lisi",19);
			//调用自定义构造器的方法
			Object x = method1.invoke(user1, "李四");//第一个参数是类的对象。第二个参数是函数的参数
			System.out.println(user1.getName());
			}catch(Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		

	}
	
}

class User{
	private Integer age;
	private String name;
	
	public User() {};
	public User(String name,Integer age) {
		this.age = age;
		this.name = name;
	}
	public Integer getAge() {
		return age;
	}
	public void setAge(Integer age) {
		this.age = age;
	}
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	
	
}

0x2、通过反射方法弹个计算器

step1中，我们通过重写readObject方法，直接在里面使用Runtime.getRuntime().exec(“calc.exe”)来执行代码。现在需要改造一下，使用反弹方法来实现，成功调试的代码如下。11

package 反序列化2;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Method;


public class reflectionTest2 implements Serializable{
	//创建一个简单的可被序列化的类，它的实例化后的对象就是可以被序列化的
	private static final long serialVersionUID = 1L;
	private int n;
	public reflectionTest2(int n) {
		this.n=n;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "reflectionTest2 [n=" + n + ", getClass()=" + getClass() + ", hashCode()=" + hashCode() + ", toString()="
				+ super.toString() + "]";
	}
	private void readObject(java.io.ObjectInputStream in) throws IOException,ClassNotFoundException{
		try {
			Method method = java.lang.Runtime.class.getMethod("exec", String.class);
			Object result = method.invoke(Runtime.getRuntime(), "open /System/Applications/Calculator.app");
		} catch (Exception e) {
			// TODO: handle exception
			e.printStackTrace();
		}
	}
	public static void main(String[] args) {
			reflectionTest2 x = new reflectionTest2(5);
			operation.ser(x);
			operation.deser();
			x.toString();
		}
	
	
}



class operation{
	public static void ser(Object obj) {
		//序列化操作，写操作
		try {
			ObjectOutputStream ooStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("object.obj"));
			//ObjectOutputStream能把Object输出成Byte流
			ooStream.writeObject(obj);
			ooStream.flush();
			ooStream.close();
			
		} catch (FileNotFoundException e) {
			e.printStackTrace();
		}catch (IOException e) {
			// TODO: handle exception
			e.printStackTrace();
		}
	}
	public static void deser() {
		//反序列化，读取操作
		try {
			ObjectInputStream iiStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("object.obj"));
			Object xObject = iiStream.readObject();
			System.out.println(xObject);
			iiStream.close();
		} catch (FileNotFoundException e) {
			// TODO: handle exception
			e.printStackTrace();
		}catch (IOException e) {
			// TODO: handle exception
			e.printStackTrace();
		} catch (ClassNotFoundException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

执行结果：

0x3、通过setAccessible访问私有属性和函数

package 反序列化2;

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
/*
 * 测试setAccessible方法，可以通过将它设置为true--setAccessible(true) 来访问private属性和函数。
 * 而且可以提高程序的执行效率，因为减少了安全检查。
 */
public class reflectionTest3 {

    public static void main(String[] args){
        try {
            String path = "反序列化2.User3"; 
            Class clazz = Class.forName(path);

            //Method method = clazz.getMethod("setName",String.class);
            //getMethod只能获取public的方法，private的方法需要使用getDeclaredMethod来获取，并且设置setAccessible(true)才可以调用访问。
            //参数属性也是一样。
            Method method = clazz.getDeclaredMethod("setName", String.class);
            method.setAccessible(true);

            //Constructor strut = clazz.getConstructor(String.class,Integer.class);
            //getConstructor只能获取public的构造方法
            Constructor strut = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,Integer.class);
            strut.setAccessible(true);
            User3 user = (User3)strut.newInstance("bit4",19);
            //调用自定义构造器的方法
            Object x = method.invoke(user,"比特");//第一个参数是类的对象。第二参数是函数的参数
            System.out.println(user.getName());


        } catch (Exception e1) {
            e1.printStackTrace();
        }
    }
}

class User3{

    private Integer age;
    private String name;

    private User3() {}

    private User3(String name,Integer age){ //构造函数，初始化时执行
        this.age = age;
        this.name = name;
    }


    private Integer getAge() {
        return age;
    }

    private void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    private void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

0x4、思考总结

程序的两大根本：变量与函数

所以总的来说，要想控制程序实现命令执行，有2个方向：

1.控制代码、函数：就像命名注入等注入类漏洞一样数据被当作了代码执行；或者和上面的demo代码一样重写readObject，加入自定义的代码（当然这种场景基本不存在，任意文件上传和执行勉强算是属于这种情况）。

2.控制输入、数据、变量：利用代码中已有的函数和逻辑，通过改变输入内容的形态实现流程的控制（不同的输入会走不同的逻辑流程，执行不同代码块中的代码）。

对于java反序列化漏洞，属于控制数据输入，它有2个基本点必须要满足：

1.有一个可序列化的类，并且该类是重写了readObject()方法的（由于不存在代码注入，只能查找已有代码逻辑中是否有这样的类）。

2.在重写的readObject()方法的逻辑中有 method.invoke函数出现，而且参数可控。

再稍作抽象：

1.有一个可序列化的类，并且该类是重写了readObject()方法的，除了默认的对象读取外，还有其他处理逻辑。（主线流程，反序列化漏洞都是这个主线逻辑流程，这是反序列化漏洞的入口点。）

2..在重写的readObject()方法的逻辑中有直接或间接使用类似method.invoke这种可以执行调用任意方法的函数，而且参数可控。（是否还有其他函数可以达到相同的目的呢？）

Apache Commons Collections 3.x 版本的 Gadget 构造过程就是典型的例子。它的调用链如下：

/*
    Gadget chain:
        ObjectInputStream.readObject()
            AnnotationInvocationHandler.readObject()
                AbstractInputCheckedMapDecorator$MapEntry.setValue()
                    TransformedMap.checkSetValue()
                        ConstantTransformer.transform()
                        InvokerTransformer.transform()
                            Method.invoke()
                                Class.getMethod()
                        InvokerTransformer.transform()
                            Method.invoke()
                                Runtime.getRuntime()
                        InvokerTransformer.transform()
                            Method.invoke()
                                Runtime.exec()

    Requires:
        commons-collections <= 3.2.1
*/

参考：

http://blog.csdn.net/liujiahan629629/article/details/18013523

http://blog.csdn.net/zjf280441589/article/details/50453776

http://ifeve.com/java-reflection/

Apache Commons Collections 3.x 版本的 Gadget调用链 http://blog.knownsec.com/2015/12/untrusted-deserialization-exploit-with-java/)

FROM :ol4three.com | Author:ol4three

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Java反序列化漏洞学习实践二-Java的反射机制（Java Reflection）

0x0、基础

0x1、通过反射方法调用函数

0x2、通过反射方法弹个计算器

0x3、通过setAccessible访问私有属性和函数

0x4、思考总结

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