Java命令注入原理结合Java Instrument技术（FreeBuf首发）

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原文链接：Java命令注入原理结合Java Instrument技术（FreeBuf首发）

一、前言

命令注入：恶意用户构造恶意请求，对一些执行系统命令的功能点进行构造注入，从而达到执行命令的效果。

二、演示环境搭建

这里采用springboot+swagger搭建一个模拟的web环境：启动成功后访问：http://localhost:8090/swagger-ui.html#/command

主要有三个接口:

1. 1 /command/exec/string 主要实现Runtime.getRuntime().exec() 入参为String
   
2. 2 /command/exec/array 主要实现Runtime.getRuntime().exec()入参为String[]
   
3. 3 /command/processbuilder 主要实现ProcessBuilder 入参为List

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源码：https://gitee.com/cor0ps/java-range.git

这里举个访问一个栗子：

三、java执行系统命令的方法

1. - java.lang.Runtime.getRuntime().exec()
   
2. - java.lang.ProcessBuilder
   
3. - com.jcraft.jsch.ChannelExec

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特殊情况下method.invoke()也是执行命令，后续反序列化会细说。前置条件：如果我们需要执行系统管道（|）、;、&&等，我们必须要创建shell来执行命令[2]。

file:///C:\Users\asus\AppData\Roaming\Tencent\Users\2594738584\QQ\WinTemp\RichOle\`B{O)(M38T]766)@N$E${M5.png
3.1 Runtime


主要分为两大类，第一类入参为String类型，第二类入参为String[]类型

1. public Process exec(String command);
   
2. public Process exec(String cmdarray[]);

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我们先分析第一种情况，入参String：

1. @ApiOperation(value = "命令执行", notes = "exec接受string参数")
   
2.   @PostMapping(value = "/exec/string", produces = MediaType.APPLICATION_JSON_VALUE)
   
3.   public ResponseResult execString(@RequestBody PathInfo path) throws IOException {
   
4.   String cmdStr;
   
5.   //1.日志注入 2.path本身校验防跨目录等等
   
6.   logger.info("Runtime.getRuntime().exec args:" + path);
   
7.   if(path.getType()==1)
   
8.   {
   
9.       cmdStr = "/bin/sh -c" + path;
   
10.   }else {
    
11.       cmdStr = "ping " + path;
    
12.   }
    
13.   String result=ShellExcute.Exec(cmdStr);
    
14.   // p.getInputStream();
    
15.   if (result != null) {
    
16.   return new ResponseResult<>(result, "执行成功", 200);
    
17.   }
    
18.   //System.out.println(result);
    
19.   return new ResponseResult<>("result is null", "执行成功", 200);
    
20.   }

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这里先分析下源码，分析发现代码会进入到exec(String command, String[] envp, File dir)函数中：

1. public Process exec(String command, String[] envp, File dir)
   
2.   throws IOException {
   
3.   if (command.length() == 0)
   
4.       throw new IllegalArgumentException("Empty command");
   
5.   StringTokenizer st = new StringTokenizer(command);
   
6.   String[] cmdarray = new String[st.countTokens()];
   
7.   for (int i = 0; st.hasMoreTokens(); i++)
   
8.       cmdarray[i] = st.nextToken();
   
9.   return exec(cmdarray, envp, dir);
   
10.   }

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这里关注下StringTokenizer类及skipDelimiters方法

1. public StringTokenizer(String str) {
   
2.   this(str, " \t\n\r\f", false);
   
3.   }

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这里会对传入的字符串进行处理，重点处理空格，\t\n\r\f字符,然后调用exec(cmdarray, envp, dir)，继续跟踪发现最终调用ProcessBuilder：

1. public Process exec(String[] cmdarray, String[] envp, File dir)
   
2.   throws IOException {
   
3.   return new ProcessBuilder(cmdarray)
   
4.       .environment(envp)
   
5.       .directory(dir)
   
6.       .start();
   
7.   }

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从这上面两段代码中我们可以知道：

1. 1、string入参被转化成string[]；^_^
   
2. 2、Runtime最终执行在ProcessBuilder中，参数为String可变类型

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3.2 ProcessBuilder



主要也分为两大类，第一类入参为List类型，第二类入参为String可变参数类型（可以0到多个Object对象，或者一个Object[]）

1. public ProcessBuilder(List command);
   
2. public ProcessBuilder(String... command);

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跟踪ProcessBuilder(String… command)，发现入参将转化为List类型

1. public ProcessBuilder(String... command) {
   
2.   this.command = new ArrayList<>(command.length);
   
3.   for (String arg : command)
   
4.       this.command.add(arg);
   
5.   }

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进入start()方法中，发现存在prog变量，为cmdarray[0]的值，就是/bin/sh或者ping;如果security不为null,就会进入checkExec()。最终进入ProcessImpl。

1. return ProcessImpl.start(cmdarray,
   
2.                                environment,
   
3.                                dir,
   
4.                                redirects,
   
5.                                redirectErrorStream);

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进入之后发现可以看到最终调用的java.lang.UNIXProcess这个类执行命令，（和windows下的代码不相同），这里执行什么命令根据cmdarray[0] 来判断，最后调用forkAndExec ，来为命令创建环境等操作。从3和 4知道，Linux环境最终的执行都是java.lang.UNIXProcess类，那么我们可以使用类似百度OpenRASP的java Instrument技术，监控cmdarray参数，不用每次调试。百度的都比较庞大复杂，可以使用我这个轻巧简单，可拓展。

1. if ("java.lang.UNIXProcess".equals(className)) {
   
2.       try {
   
3.           ctClass = classPool.makeClass(new ByteArrayInputStream(classfileBuffer));
   
4.           CtBehavior[] ctBehaviors = ctClass.getDeclaredConstructors();
   
5.           for (CtBehavior cb : ctBehaviors) {
   
6.              //System.out.println("UNIXProcess:" + cb.getName());
   
7.               if (cb.getName().equals("UNIXProcess")) {
   
8.                   String src="{" +
   
9.                           "String prog_1=new String($1);" +
   
10.                           "String cmd_1=new String($2);" +
    
11.                           "System.out.println("unixprocess_result:"+prog_1+" "+cmd_1);" +
    
12.                           "}";
    
13.                   cb.insertBefore(src);
    
14.               }
    
15.           }
    
16.           bytesCode = ctClass.toBytecode();
    
17.   } catch (IOException e) {
    
18.       e.printStackTrace();
    
19.   } catch (CannotCompileException e) {
    
20.       e.printStackTrace();
    
21.   }
    
22.   }

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unixprocess_result为识别关键字，方便后续搜索用户执行的命令。开启方式，在VM Options添加如下语句：-javaagent:"/path/agent.jar" 一定要加下双引号，不然会出现异常。


运行结果如下：

1. Instrument Agent start!

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日志出现上面字段，表示我们成功运行，那么可以继续下步测试。

四、分析结果

Runtime.getRuntime.exec入参String和String[]对比：/command/exec/string请求对应的入参是String类型，发送如下body：

1. {"path":"echo "xxxx\t\n\r\f">/tmp/xxx" ,"type":1}

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/command/exec/array请求对应的入参是String[]类型，发送如下body：

1. {"path":"echo "xxx">/tmp/yyy" ,"type":1}

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依次发送上面的请求,得到的结果如下：

1. #string类型会被StringTokenizer过滤
   
2. unixprocess_result:prog:/bin/sh cmd:-cecho"xxxx">/tmp/xxx 未执行成功
   
3. #string[]类型没有过滤
   
4. unixprocess_result:prog:/bin/sh cmd:-cecho "xxx">/tmp/yyy 执行成功

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java instrument使用运行结果：


看了 l1nk3r关于使用编码，linux下可以用bash的base64编码来解决这个特殊字符的问题。这里的利用条件一定要是这个入参String完全可控，或者存在参数注入。
/bin/sh -c {echo,dG91Y2glMjAvdG1wL3p6eno=}|{base64,-d}|{bash,-i}
我们运行下这个绕过的方法：


运行结果如下(这可以监控linux系统中的命令执行，应该能看到解码后的内容)：

成功执行：


javaagent源码：https://gitee.com/cor0ps/Agent.git

参考

1.     1.https://mp.weixin.qq.com/s/ZS-hA03ykKleDjgN8oWZDw
   
2. 
   
3.     2.https://alvinalexander.com/java/java-exec-system-command-pipeline-pipe
   
4. 
   
5.     3.https://blog.csdn.net/GV7lZB0y87u7C/article/details/79860776
   
6. 
   
7.     4.https://www.cnblogs.com/rickiyang/p/11336268.html
   
8. 
   
9.     5.https://docs.huihoo.com/javaone/2015/CON3597-Having-Fun-with-Javassist.pdf

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