Java反序列化漏洞總結
前言
什麽是序列化和反序列化
Java 提供了一種對象序列化的機制，該機制中，一個對象可以被表示為一個字節序列，該字節序列包括該對象的數據、有關對象的類型的信息和存儲在對象中數據的類型。反序列化就是通過序列化後的字段還原成這個對象本身。但標識不被序列化的字段是不會被還原的。
序列化有什麽用
1）網站相應的session對象存儲在硬盤上，那麽保存在session中的內容就必須實現相關的序列化操作。
2）如果使用的java對象要在分布式中使用或者在rmi遠程調用的網絡中使用的話，那麽相關的對象必須實現java序列化接口。
Java反序列化類型
我們最常見就是原生的java反序列化類型，其實java中有幾種方式可以執行反序列化，本文目的也是對這幾種類型的反序列化方法進行歸納和總結。
1、 Java原生序列化
Java包中自帶的類InputStream和OutputStream，它們之間可以互相轉化，使用writeObject序列化，使用readObject反序列化。
import java.io.*; public class DeserializeDemo { public static void main(String [] args) { Employee e = null; try { FileInputStream fileIn = new FileInputStream("/tmp/employee.ser"); ObjectInputStream in= new ObjectInputStream(fileIn); e = (Employee) in.readObject(); in.close(); fileIn.close(); }catch(IOException i) { i.printStackTrace(); return; }catch(ClassNotFoundException c) { System.out.println("Employee class not found"); c.printStackTrace();return; } System.out.println("Deserialized Employee..."); System.out.println("Name: " + e.name); System.out.println("Address: " + e.address); System.out.println("SSN: " + e.SSN); System.out.println("Number: " + e.number); } }
2、 Json反序列化
Json序列化一般會使用jackson包，通過ObjectMapper類來進行一些操作，比如將對象轉化為byte數組或者將json串轉化為對象。
public static <T> String serialize(T t) throws JsonProcessingException {
ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
String jsonResult = mapper.writerWithDefaultPrettyPrinter()
.writeValueAsString(t);
return jsonResult;
}
3、 Fastjson反序列化
Fastjson是一個性能很好的Java語言實現的Json解析器和生成器，由來自阿裏巴巴的工程師開發。具有極快的性能，超越任何其他的Java Json Parser。Fastjson使用parseObject來進行反序列化。
import com.alibaba.fastjson.JSON;
public class Person {
int age;
String name;
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public static void main(String[] args) {
String jsonString="{\"name\":\"hah\",\"age\":1}";
Person person = JSON.parseObject(jsonString, Person.class);
System.out.println(1);
}
}
4、Protobuf 反序列化
Protocol Buffers 是一種輕便高效的結構化數據存儲格式，可以用於結構化數據串行化，或者說序列化。它很適合做數據存儲或 RPC 數據交換格式。可用於通訊協議、數據存儲等領域的語言無關、平臺無關、可擴展的序列化結構數據格式。目前提供了 C++、Java、Python 三種語言的 API。
proto.proto文件內容
package proto; message TestMsg{ optional string id = 1; optional string name = 2; }
序列化
public byte[] build(){ Proto.TestMsg.Builder builder = Proto.TestMsg.newBuilder(); builder.setId("ID的值"); builder.setName("Name的值"); Proto.TestMsg msg = builder.build(); return msg.toByteArray(); }
反序列化
Proto.TestMsg msg = Proto.TestMsg.parseFrom(message.returnByte());
System.out.Println(msg);
各方式反序列化比較
各序列化漏洞簡介
除了使用protobuf進行反序列化沒有出現過漏洞，其他方式的序列化都曾出現過漏洞。下面將簡單介紹下漏洞，詳細的漏洞和exp構造方法大家可以去網上搜索關鍵字查看（java幾個反序列化漏洞exp構造過程都十分精彩，推薦大家認真閱讀下）
1、Object Serialize 漏洞
Apache Commons Collections中實現了TransformedMap ，該類可以在一個元素被添加/刪除/或是被修改時(即key或value：集合中的數據存儲形式即是一個索引對應一個值，就像身份證與人的關系那樣)，會調用transform方法自動進行特定的修飾變換。
TransformedMap.decorate方法，預期是對Map類的數據結構進行轉化，該方法有三個參數。
- 第一個參數為待轉化的Map對象
- 第二個參數為Map對象內的key要經過的轉化方法（可為單個方法，也可為鏈，也可為空）
- 第三個參數為Map對象內的value要經過的轉化方法
通過對第三個參數通過構造ChainedTransformer鏈，通過一系列變化，最終執行系統命令。
2、Jackson-databind 漏洞
Jackson是一套開源的java序列化與反序列化工具框架，可將java對象序列化為xml和json格式的字符串及提供對應的反序列化過程。由於其解析效率較高，目前是Spring MVC中內置使用的解析方式，該漏洞的觸發條件是ObjectMapper反序列化前調用了enableDefaultTyping方法。該方法允許json字符串中指定反序列化java對象的類名，而在使用Object、Map、List等對象時，可誘發反序列化漏洞，導致可執行任意命令。
3、FastJson 漏洞
fastjson在解析json的過程中，支持使用autoType來實例化某一個具體的類，並通過json來填充其屬性值。而JDK自帶的類com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl中有一個私有屬性_bytecodes，其部分方法會執行這個值中包含的Java字節碼。通過註入惡意代碼到_bytecode，導致任意代碼執行漏洞。
註：Fastjson和Jackson Payload構造的方式都一樣，雖然解析函數不一樣，但是都是將json轉為object，過程是類似的。
防止反序列化漏洞
1、Java Serialization
- jdk裏增加了一個filter機制 http://openjdk.java.net/jeps/290 ，這個一開始是出現在jdk9上的，後面移值回jdk6/7/8上，如果安裝的jdk版本是比較新的，可以找到相關的類
- Oracle打算廢除java序列化：https://www.infoworld.com/article/3275924/java/oracle-plans-to-dump-risky-java-serialization.html
2、jackson-databind
- jackson-databind裏是過濾掉一些已知的類，參見SubTypeValidator.java
- jackson-databind的CVE issue列表
3、fastjson
- fastjson通過一個denyList來過濾掉一些危險類的package，參見ParserConfig.java
- fastjson在新版本裏denyList改為通過hashcode來隱藏掉package信息，但通過這個DenyTest5可以知道還是過濾掉常見危險類的package
- fastjson在新版本裏默認把autoType的功能禁止掉了
這些序列化漏洞的根本原因是：沒有控制序列化的類型範圍。
仔細看的讀者會發現並沒有提及protobuf的反序列化漏洞，為什麽在protobuf裏並沒有這些反序列化問題？
- protobuf在IDL裏定義好了package範圍
- protobuf的代碼都是自動生成的，怎麽處理二進制數據都是固定的
protobuf把一切都框住了，少了靈活性，自然就少漏洞。
註：IDL（Interface description language）文件：參與通訊的各方需要對通訊的內容需要做相關的約定（Specifications）。為了建立一個與語言和平臺無關的約定，這個約定需要采用與具體開發語言、平臺無關的語言來進行描述。這種語言被稱為接口描述語言（IDL），采用IDL撰寫的協議約定稱之為IDL文件。
總結：
本文總結了java反序列化的幾種方式，並回顧了java幾個經典的漏洞以及對應的修復方案，希望通過本文，大家對java反序列化漏洞有更深刻的認知。
參考鏈接：
http://hengyunabc.github.io/thinking-about-grpc-protobuf/
https://blog.csdn.net/u011721501/article/details/78555246
https://www.freebuf.com/sectool/165655.html
https://www.cnblogs.com/he1m4n6a/p/10131566.html
https://kevien.github.io/2018/06/18/FastJson%E5%8F%8D%E5%BA%8F%E5%88%97%E5%8C%96%E6%BC%8F%E6%B4%9E(%E7%BB%AD)/
https://www.jianshu.com/p/e9e631285cb0
Java反序列化漏洞總結