Java反序列化之JNDI基础

依旧先学基础，毕竟JNDI的内容比较多

md本来想翻一下官方文档的，结果官方文档没了，好神奇

0x01-1 什么是 jndi

JNDI（Java Naming and Directory Interface，Java命名和目录接口）是SUN公司提供的一种标准的Java命名系统接口。JNDI提供统一的客户端API，并由管理者将JNDI API映射为特定的命名服务和目录服务，为开发人员查找和访问各种资源提供了统一的通用接口。简单来说，开发人员通过合理的使用JNDI，能够让用户通过统一的方式访问获取网络上的各种资源和服务。

JNDI主要提供以下四种服务：

• LDAP：轻量级目录访问协议
• 通用对象请求代理架构(CORBA)；通用对象服务(COS)名称服务
• Java 远程方法调用(RMI) 注册表
• DNS 服务

总的来说：JNDI提供了一个统一的接口来访问各种命名和目录服务，比如DNS、LDAP、RMI注册表、CORBA命名服务等。它允许Java应用程序通过名称来查找和访问数据和对象。

0x01-2 什么是命名服务

简单来说就是通过名称来查找实际对象的服务。一个名称对应一个对象，在命名服务中，并不需要关注对象的具体细节，只需要关注对象映射的名称即可。比如我们的RMI协议，通过名称来查找并调用具体的远程对象方法，亦或者是DNS协议，通过域名来查找具体的IP地址。这些都可以叫做命名服务。

举个生活中的例子，比如我们的联系人电话簿，一个名字（名称）对应一个电话（对象），我们可以根据名字去找到对应的电话，此时这个电话簿就是命名服务。

0x01-3 什么是目录服务

其实就是命名服务的plus版，它不仅限于在名称上查找对象，还能给对象附加属性（Attributes），通过属性的值进行查找对象

常见的目录服务：

• LDAP (Lightweight Directory Access Protocol) - 最常用的目录服务协议
• Active Directory (微软) - Windows域环境中的目录服务
• Apache Directory Server
• OpenLDAP

依旧是上面的例子，如果我们给电话簿中的联系人加上一些属性，例如某某公司某某员工，此时又可以多出一种检索的方法。

0x02 JNDI 架构

JNDI 架构主要包括两部分，即Java的应用层接口和SPI，如图所示

SPI（Service Provider Interface），即服务供应接口，主要作用是为底层的具体目录服务提供统一接口，从而实现目录服务的可插拔式安装。

0x03 JNDI的几个包

基于上面所提到的JNDI的四种服务，可以对应四个包外加一个主包

• javax.naming：主要用于命名操作，它包含了命名服务的类和接口，该包定义了Context接口和InitialContext类
• javax.naming.directory：主要用于目录操作，它定义了DirContext接口和InitialDir-Context类
• javax.naming.event：在命名目录服务器中请求事件通知
• javax.naming.ldap：提供LDAP服务支持
• javax.naming.spi：允许动态插入不同实现，为不同命名目录服务供应商的开发人员提供开发和实现的途径，以便应用程序通过JNDI可以访问相关服务

javax.naming是JNDI的核心包，包含访问命名服务的基本类和接口，比如Context命名上下文接口，Name通用名称的接口，Bindings名称到对象的绑定等，其中InitialContext 为初始化上下文的类

举个简单的例子

import javax.naming.*;

Context ctx = new InitialContext();
Object obj = ctx.lookup("myObject");
ctx.bind("newName", myObject);
ctx.unbind("oldName");
ctx.close();

一般的应用也就是先 new InitialContext()，再调用 API 即可

Jndi 在对不同服务进行调用的时候，会去调用 xxxContext 这个类，比如调用 RMI 服务的时候就是调的 RegistryContext，这一点是很重要的

0x04 JNDI 的利用方式

JNDI+RMI

JDK版本为JDK8u_65

首先肯定是本地需要起一个JNDI的RMI服务

RMI之前没细学过，先参考一下drun1baby师傅的文章：https://drun1baby.top/2022/07/19/Java%E5%8F%8D%E5%BA%8F%E5%88%97%E5%8C%96%E4%B9%8BRMI%E4%B8%93%E9%A2%9801-RMI%E5%9F%BA%E7%A1%80/

写一个RMI远程接口

import java.rmi.Remote;
import java.rmi.RemoteException;

public interface RemoteObj extends Remote {

    public String sayHello(String words) throws RemoteException;
}

• 此远程接口要求作用域为 public；
• 继承 Remote 接口；
• 让其中的接口方法抛出异常

然后写接口的实现类

import java.rmi.RemoteException;
import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;

public class RemoteObjImpl extends UnicastRemoteObject implements RemoteObj {

    public RemoteObjImpl() throws RemoteException {
//        UnicastRemoteObject.exportObject(this, 0);// 如果不能继承 UnicastRemoteObject 就需要手工导出
    }

    @Override
    public String sayHello(String words) throws RemoteException{
        String InputWords = words.toUpperCase();
        System.out.println(InputWords);
        return InputWords;
    }
}

• 实现远程接口
• 继承 UnicastRemoteObject 类，用于生成 Stub（存根）和 Skeleton（骨架）。
• 构造函数需要抛出一个RemoteException错误
• 实现类中使用的对象必须都可序列化，即都继承java.io.Serializable

然后写JNDI的RMI服务端

import javax.naming.InitialContext;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.rmi.registry.Registry;

public class JNDIRMIServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //初始化上下文
        InitialContext initialContext = new InitialContext();
        Registry registry = LocateRegistry.createRegistry(1099);
        //使用JNDI API进行绑定rmi://localhost:1099/remoteObj
        initialContext.rebind("rmi://localhost:1099/remoteObj", new RemoteObjImpl());
    }
}

运行启动服务端

接着写客户端进行RMI调用

import javax.naming.InitialContext;

public class JNDIRMIClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InitialContext initialContext = new InitialContext();
        RemoteObj remoteObj = (RemoteObj) initialContext.lookup("rmi://localhost:1099/remoteObj");
        System.out.println(remoteObj.sayHello("Hello World"));
    }
}

需要注意客户端也同样需要实现相同接口并且包名和RMI Server端相同，不然会报错no security manager: RMI class loader disabled

lookup代码分析

把断点打在javax.naming.InitialContext#lookup(java.lang.String)

继续跟进里面的lookup方法，来到com.sun.jndi.toolkit.url.GenericURLContext#lookup(java.lang.String)

这里的getRootURLContext可以跟进去看一下，了解一下这里的上下文解析，跟进来到com.sun.jndi.url.rmi.rmiURLContext#getRootURLContext

protected ResolveResult getRootURLContext(String var1, Hashtable<?, ?> var2) throws NamingException {
    //检查是否是rmi:格式的URL地址
    if (!var1.startsWith("rmi:")) {
        throw new IllegalArgumentException("rmiURLContext: name is not an RMI URL: " + var1);
    } else {
        String var3 = null;
        int var4 = -1;
        String var5 = null;
        int var6 = 4;
        //检查rmi:后是否是"//"
        if (var1.startsWith("//", var6)) {
            var6 += 2;
            //查找下一个"/"
            int var7 = var1.indexOf(47, var6);
            if (var7 < 0) {
                var7 = var1.length();
            }

            //支持IPv6地址，查找是否rmi:后是否存在"["
            if (var1.startsWith("[", var6)) {
                //查找IPv6地址结尾"]"
                int var8 = var1.indexOf(93, var6 + 1);
                if (var8 < 0 || var8 > var7) {
                    throw new IllegalArgumentException("rmiURLContext: name is an Invalid URL: " + var1);
                }

                var3 = var1.substring(var6, var8 + 1);//提取IPv6地址
                var6 = var8 + 1;
            } else {
                //查找":"
                int var14 = var1.indexOf(58, var6);
                int var9 = var14 >= 0 && var14 <= var7 ? var14 : var7;
                if (var6 < var9) {
                    var3 = var1.substring(var6, var9);//提取主机名localhost
                }

                var6 = var9;
            }

            if (var6 + 1 < var7) {
                if (!var1.startsWith(":", var6)) {
                    throw new IllegalArgumentException("rmiURLContext: name is an Invalid URL: " + var1);
                }

                ++var6;// 跳过 ':'
                var4 = Integer.parseInt(var1.substring(var6, var7));//提取端口号并转化成int类型
            }

            var6 = var7;
        }

        if ("".equals(var3)) {
            var3 = null;// 空字符串转为null，使用默认localhost
        }

        if (var1.startsWith("/", var6)) {
            ++var6;
        }

        if (var6 < var1.length()) {
            var5 = var1.substring(var6);//提取远程对象名称
        }

        CompositeName var13 = new CompositeName();
        if (var5 != null) {
            var13.add(var5);//将对象名添加到复合名称中
        }

        RegistryContext var15 = new RegistryContext(var3, var4, var2);//创建RMI注册表上下文
        return new ResolveResult(var15, var13);//返回ResolveResult，包含上下文和
    }
}

是JNDI RMI URL解析器，负责解析RMI URL并创建相应的注册表上下文。最后会返回ResolveResult

这里会调用setter方法设置remainingName字段，但返回后就会调用getter取出resolvedObj和remainingName字段，也就是注册上下文和远程对象

随后就再次调用了lookup，并且是RegistryContext类的，也就是 RMI 对应 lookup() 方法的类

其实从这里就可以判断出来其实JNDI调用RMI服务的时候本质上也是在调用RMI原生的lookup，尽管API是JNDI的

基于上面我们继续来深入JNDI的工作流程

0x05 JNDI的工作流程

初始化Context的方法

初始化上下文Context通常是用InitialContext类进行的，我们看看InitialContext类的构造函数

   //构建一个默认的初始上下文
public InitialContext() throws NamingException {
       init(null);
   }

//构造一个初始上下文，并选择不初始化它。
protected InitialContext(boolean lazy) throws NamingException {
       if (!lazy) {
           init(null);
       }
   }

//使用提供的环境变量初始化上下文。
   public InitialContext(Hashtable<?,?> environment)
       throws NamingException
   {
       if (environment != null) {
           environment = (Hashtable)environment.clone();
       }
       init(environment);
   }

第一个很容易理解，就是我们刚刚的例子，重点看看第三个，第三个构造函数可以传入Hashtable类型的环境变量，常见的属性有：

• INITIAL_CONTEXT_FACTORY用于指定使用哪个工厂类来创建初始上下文（InitialContext），不同的命名服务需要不同的工厂，例如RMI服务需要com.sun.jndi.rmi.registry.RegistryContextFactory进行初始化上下文
• PROVIDER_URL用于指定命名服务提供者的地址和位置，例如RMI服务就是rmi://localhost:1099

基于这种方式，我们可以这样进行服务端的构造

import javax.naming.Context;
import javax.naming.InitialContext;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.rmi.registry.Registry;
import java.util.Hashtable;

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

        Hashtable<String, String> env = new Hashtable<>();
        env.put(Context.INITIAL_CONTEXT_FACTORY, "com.sun.jndi.rmi.registry.RegistryContextFactory");
        env.put(Context.PROVIDER_URL, "rmi://localhost:1099");
        InitialContext initialContext = new InitialContext(env);

        Registry registry = LocateRegistry.createRegistry(1099);
        initialContext.rebind("remoteObj", new RemoteObjImpl());
        System.out.println("Server started");
    }
}

重绑定中只写对象名，就会使用PROVIDER_URL中的地址

接下来我们看看具体的初始化细节

初始化代码分析

打好断点后调试

首先就是调用构造函数，通过我们传入的env进行init操作

如果配置了INITIAL_CONTEXT_FACTORY工厂类就会进入InitialContext#getDefaultInitCtx

因为我们是传入的env，所以不是默认配置，gotDefault为false，进入NamingManager#getInitialContext

public static Context getInitialContext(Hashtable<?,?> env)
    throws NamingException {
    InitialContextFactory factory;

    InitialContextFactoryBuilder builder = getInitialContextFactoryBuilder();
    if (builder == null) {
        // No factory installed, use property
        // Get initial context factory class name

        String className = env != null ?
            (String)env.get(Context.INITIAL_CONTEXT_FACTORY) : null;
        if (className == null) {
            NoInitialContextException ne = new NoInitialContextException(
                "Need to specify class name in environment or system " +
                "property, or as an applet parameter, or in an " +
                "application resource file:  " +
                Context.INITIAL_CONTEXT_FACTORY);
            throw ne;
        }

        try {
            factory = (InitialContextFactory)
                helper.loadClass(className).newInstance();
        } catch(Exception e) {
            NoInitialContextException ne =
                new NoInitialContextException(
                    "Cannot instantiate class: " + className);
            ne.setRootCause(e);
            throw ne;
        }
    } else {
        factory = builder.createInitialContextFactory(env);
    }

    return factory.getInitialContext(env);
}

从环境变量中获取工厂类，并且会反射动态加载并实例化 InitialContextFactory，最终调用的其实是RegistryContextFactory#getInitialContext()方法，通过我们的设置工厂类来初始化上下文Context。

所以到这里我们就能看出JNDI是如何进行初始化操作的了，会根据是否有设置INITIAL_CONTEXT_FACTORY属性来判断将上下文初始化为何种类型，进而调用该类型上下文所对应的服务。

然后我们来看JNDI是如何处理我们传入的URL远程服务地址和获取服务资源的

进入RegistryContextFactory#getInitialContext()会调用到URLToContext(getInitCtxURL(var1), var1);

先看到getInitCtxURL函数

尝试获取属性java.naming.provider.url的值，如果没有就返回rmi:前缀，然后再做后续处理

接着看到URLToContext

private static Context URLToContext(String var0, Hashtable<?, ?> var1) throws NamingException {
    //创建 RMI URL 上下文工厂
    rmiURLContextFactory var2 = new rmiURLContextFactory();
    //通过工厂获取对象实例
    Object var3 = var2.getObjectInstance(var0, (Name)null, (Context)null, var1);
    //检查返回的对象是否是 Context，是就返回，否则抛出异常
    if (var3 instanceof Context) {
        return (Context)var3;
    } else {
        throw new NotContextException(var0);
    }
}

跟进到getObjectInstance获取对象实例中

public Object getObjectInstance(Object var1, Name var2, Context var3, Hashtable<?, ?> var4) throws NamingException {
    if (var1 == null) {
        return new rmiURLContext(var4);
    } else if (var1 instanceof String) {
        return getUsingURL((String)var1, var4);
    } else if (var1 instanceof String[]) {
        return getUsingURLs((String[])var1, var4);
    } else {
        throw new ConfigurationException("rmiURLContextFactory.getObjectInstance: argument must be an RMI URL String or an array of them");
    }
}

跟到rmiURLContextFactory#getUsingURL()中

发现这里会实例化一个rmiURL上下文并调用了lookup方法，随后进入com.sun.jndi.rmi.registry.RegistryContext#lookup(javax.naming.Name)

但是getRemainingName在初始化的时候并没有获取到名称，所以并不会调用lookup

由此可以看到，最终初始化的时候获取了一系列RMI通信过程中所需的资源

所以初始化的流程如下图：

客户端Context与服务交互

和服务的交互主要是这几种方法

//将名称绑定到对象
bind(Name name, Object obj)
 
//枚举在命名上下文中绑定的名称以及绑定到它们的对象的类名
list(String name) 
 
//检索命名对象
lookup(String name)
 
//将名称重绑定到对象 
rebind(String name, Object obj) 
 
//取消绑定命名对象
unbind(String name) 

这个没啥好说的，都挺简单，具体的lookup刚刚也分析过哈哈哈

0x06 JNDI命名引用机制

JNDI中Reference类

Reference 类是 JNDI 引用机制的核心类，它位于 javax.naming 包中。Reference类表示对存在于命名/目录系统以外的对象的引用。比如远程获取 RMI 服务上的对象是 Reference 类或者其子类，则在客户端获取到远程对象存根实例时，可以从其他服务器上加载class文件来进行实例化。他不直接存储对象本身，而是存储”重建对象的配方”

Reference的主要字段

// 目标对象的类名
protected String className;

// 存储属性的向量（引用地址列表）
protected Vector<RefAddr> addrs;

// 对象工厂的类名
protected String classFactory;

// 对象工厂的位置（codebase）
protected String classFactoryLocation;

Reference的构造函数

// 只指定类名
public Reference(String className)

// 指定类名和工厂类名
public Reference(String className, String factory, String factoryLocation)

// 指定类名和引用地址
public Reference(String className, RefAddr addr)

// 指定类名、引用地址、工厂类名和位置
public Reference(String className, RefAddr addr, String factory, String factoryLocation)

有点像RMI中Codebase的功能？当在本地找不到所调用的类时，我们可以通过Reference类来调用位于远程服务器的类。