反序列化渗透与攻防(二)之Java反序列化漏洞

Java反序列化漏洞

反序列化漏洞

JAVA反序列化漏洞到底是如何产生的？

1、由于很多站点或者RMI仓库等接口处存在java的反序列化功能，于是攻击者可以通过构造特定的恶意对象序列化后的流，让目标反序列化，从而达到自己的恶意预期行为，包括命令执行，甚至 getshell 等等。

2、Apache Commons Collections是开源小组Apache研发的一个 Collections 收集器框架。这个框架中有一个InvokerTransformer.java接口，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，于是我们可以通过调用Runtime.getRuntime.exec() 函数来执行系统命令。Apache commons collections包的广泛使用，也导致了java反序列化漏洞的大面积流行。

所以最终结果就是如果Java应用对用户的输入做了反序列化处理，那么攻击者可以通过构造恶意输入，让反序列化过程执行我们自定义的命令，从而实现远程任意代码执行。

在说反序列化漏洞原理之前我们先来说说JAVA对象的序列化和反序列化

序列化和反序列化

序列化 (Serialization)：将对象的状态信息转换为可以存储或传输的形式的过程。在序列化期间，对象将其当前状态写入到临时或持久性存储区。

反序列化：从存储区中读取该数据，并将其还原为对象的过程，称为反序列化。

简单的说，序列化和反序列化就是：

• 把对象转换为字节序列的过程称为对象的序列化
• 把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化

对象序列化的用途：

• 把对象的字节序列永久地保存到硬盘上，通常存放在一个文件中
• 在网络上传送对象的字节序列

当两个进程在进行远程通信时，彼此可以发送各种类型的数据。无论是何种类型的数据，最终都会以二进制的形式在网络上传送。发送方需要把这个Java对象序列化；接收方收到数据后把数据反序列化为Java对象。

通常，对象实例的所有字段都会被序列化，这意味着数据会被表示为实例的序列化数据。这样，能够解释该格式的代码就能够确定这些数据的值，而不依赖于该成员的可访问性。类似地，反序列化从序列化的表示形式中提取数据，并直接设置对象状态。

对于任何可能包含重要的安全性数据的对象，如果可能，应该使该对象不可序列化。如果它必须为可序列化的，请尝试生成特定字段来保存重要数据。如果无法实现这一点，则应注意该数据会被公开给任何拥有序列化权限的代码，并确保不让任何恶意代码获得该权限。

在很多应用中，需要对某些对象进行序列化，让它们离开内存空间，入住物理硬盘，以便长期保存。比如最常见的是Web服务器中的Session对象，当有 10万用户并发访问，就有可能出现10万个Session对象，内存可能吃不消，于是Web容器就会把一些seesion先序列化到硬盘中，等要用了，再把保存在硬盘中的对象还原到内存中

JAVA 序列化和反序列化

• java.io.ObjectOutputStream 代表对象输出流，它的 writeObject()
  方法可对参数指定的对象进行序列化，把得到的字节序列写到一个目标输出流中
• java.io.ObjectInputStream 代表对象输入流，它的 readObject()
  方法从一个源输入流中读取字节序列，再把它们反序列化为一个对象，并将其返回

只有实现了 Serializable 和 Externalizable 接口的类的对象才能被序列化和反序列化。Externalizable 接口继承自 Serializable 接口，实现 Externalizable 接口的类完全由自身来控制反序列化的行为，而实现 Serializable 接口的类既可以采用默认的反序列化方式，也可以自定义反序列化方式

对象序列化包括如下步骤：

1. 创建一个对象输出流，它可以包装一个其他类型的目标输出流，如文件输出流
2. 通过对象输出流的 writeObject() 方法将对象进行序列化

对象反序列化的步骤如下：

1. 创建一个对象输入流，它可以包装一个其他类型的源输入流，如文件输入流
2. 通过对象输入流的 readObject() 方法将字节序列反序列化为对象

JAVA 对象序列化和反序列实列

首先定义一个User类，实现Serializable接口

import java.io.IOException;      
import java.io.Serializable;      
public class User implements Serializable{      
	private String name;      
	public String getName(){      
		return name;      
	}      
	public void setName(String name){      
		this.name=name;      
	}      
}

然后再定义主类，对User对象进行序列化和反序列化

import java.io.*;      
public class Main {      
    public static void main(String[] args) {      
        Main m = new Main();      
        try{      
            m.run();   //序列化      
            m.run2();  //反序列化      
        } catch (IOException |ClassNotFoundException e) {      
            e.printStackTrace();      
        }      
    }      
    public void run() throws IOException{      
        FileOutputStream out = new FileOutputStream("test.txt");  //实例化一个文件输出流      
        ObjectOutputStream obj_out=new ObjectOutputStream(out);   //实例化一个对象输出流      
        User u = new User();      
        u.setName("若雪");      
        obj_out.writeObject(u);   //利用writeObject方法将序列化对象存储在本地      
        obj_out.close();      
        System.out.println("User对象序列化成功！");      
    }      
    public void run2() throws IOException, ClassNotFoundException {      
        FileInputStream in = new FileInputStream("test.txt");  //实例化一个文件输入流      
        ObjectInputStream ins = new ObjectInputStream(in);  //实例化一个对象输入流      
        User u = (User)ins.readObject();      //利用readObject方法将序列化对象转为对象      
        System.out.println("User对象反序列化成功！");      
        System.out.println(u.getName());      
        ins.close();      
    }      
}

运行结果

同时，会在当前文件夹生成一个 test.txt 用来存储序列化的对象，内容如下：

JAVA中执行系统命令

我们先来看看JAVA中执行系统命令的方法，通过执行Runtime.getRuntime().exec()函数执行 calc.exe 命令

import java.io.BufferedReader;      
import java.io.IOException;      
import java.io.InputStreamReader;      
import java.nio.charset.Charset;      
public class Main {      
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {      
        Process p = Runtime.getRuntime().exec("calc.exe");      
        java.io.InputStream is = p.getInputStream();      
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(is, Charset.forName("GBK"))); //设置读取的时候的编码为GBK      
        p.waitFor();      
        if(p.exitValue()!=0){      
            //说明命令执行失败      
        }else{      
            String s = null;      
            while((s=reader.readLine())!=null){      
                System.out.println(s);      
            }      
        }      
    }      
}

运行结果

重写readObject()方法

我们上面说到了可以通过重写 readObject() 方法来自定义类的反序列化方式。所以，我们将User类的 readObject() 进行重写，我们新建一个Use2类

import java.io.*;      
public class User2 implements Serializable{      
    private String name;      
    public String getName(){      
        return name;      
    }      
    public void setName(String name){      
        this.name=name;      
    }      
    private  void readObject(ObjectInputStream in) throws InterruptedException, IOException, ClassNotFoundException {      
        //先调用默认的readObject()方法      
        in.defaultReadObject();       
        //重写，执行系统命令calc.exe      
        Process p = Runtime.getRuntime().exec("calc.exe");      
        InputStream is = p.getInputStream();      
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));      
        p.waitFor();      
        if(p.exitValue()!=0){      
            //说明执行系统命令失败      
        }      
        String s = null;      
        while((s=reader.readLine())!=null){      
            System.out.println(s);      
        }       
    }      
}

然后我们在新建一个User2test类，我们再来执行序列化和反序列化过程。可以看到，除了执行了对象的序列化和反序列化之外，还执行了我们自定义的系统命令的代码

import java.io.*;

public class User2test{
    public static void main(String args[]) throws Exception{
        User2 user2 = new User2();
        user2.name = "若雪";
        // 序列化
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:/若雪");
        ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(fos);
        os.writeObject(user2);
        os.close();

        //反序列化
        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:/若雪");
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
        User2 objectFromDisk = (User2) ois.readObject();
        System.out.println(objectFromDisk.name);
        ois.close();
    }
}