浅谈Java RMI Registry安全问题

360安全客 安全知识 923877 4

 

0x00 前言

本文讲述了Java RMI Registry相关的反序列化问题，主讲Registry，后续补充了Client端和Server端的利用

 

0x01 原理

Java RMI流程可参考1，出问题的位置在于：

情景一：Registry 接收bind/rebind请求

从Client接收到的bind或rebind的remote obj，将由sun/rmi/registry/RegistryImpl_Skel.java#dispatch处理

（下图为JDK8u141之前的版本的实现）

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可以看到获取到的序列化数据直接调用了readObject函数，导致了常规的Java反序列化漏洞的触发。

这里我们只需要写一个bind或rebind的操作，即可攻击到RMI Registry。

注意：bind/rebind请求的限制

Registry对于bind/rebind的请求，会去检查这个请求是否为本地请求，对于外部的请求，Registry会拒绝该请求。

这里思路是正确的，可以防止外部的恶意绑定，但是他在实现上存在问题。

JDK 8u141之前，首先会去接收传送过来的对象，并将其进行readObject反序列化，实际判断是否为本地请求，是在put新的绑定对象之前进行的。这意味着在checkAccess之前我们就可以完成反序列化操作，该限制并没有起到相应的作用。

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而在JDK 8u141版本之后，sun/rmi/registry/RegistryImpl_Skel.java#dispatch

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这里会先去判断是否为本地绑定请求，然后再进行反序列化。

所以如果要使用bind/rebind请求来远程攻击Registry，JDK版本必须在8u141之前

情景二：Registry接收lookup请求

由于bind/rebind请求在141后续版本存在限制，所以为了攻击Registry我们必须找其他的方法。

在RMI里客户端向Registry发起lookup请求是不限制请求源的，那么lookup是否可以被我们利用呢？

答案是肯定的，来看sun.rmi.registry.RegistryImpl_Skel#dispatch对于lookup请求的处理

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可以看到在这里，接收到lookup发送过来的内容时，也是直接对其进行反序列化操作。但是这里并没有bind/rebind的请求源限制，所以我们可以直接lookup发起对141版本之后的registry的攻击。

我们在构造lookup函数请求时，只需重新实现一下lookup函数的实现就可以了（这里将Naming.lookup和RegistryImpl_Stub.lookup进行了合并，并将传送过去的内容改成了任意的Object对象）。

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0x02 攻击Registry jdk<8u121

环境使用jdk8u111，该版本下的RMI Registry接收的remote obj只要继承了Remote类即可（原理见2），没有其他的限制。

ysoserial工具中的ysoserial.exploit.RMIRegisterExploit采用了代理Remote类的方式来解决这个限制。

使用如下命令即可

java -cp ysoserial-0.0.6-SNAPSHOT-all.jar ysoserial.exploit.RMIRegistryExploit RMIRegisterHost RMIRegisterPort CommonsCollections7 "open /System/Applications/Calculator.app"

简单看一下ysoserial.exploit.RMIRegisterExploit的原理

根据前面文章中的原理，我们传过去的对象必须要是一个继承了java.rmi.Remote接口的对象。这里ysoserial工具则直接利用动态代理的原理，对Remote类做代理，其处理的handler用了CommonsCollections中常用的AnnotationInvocationHandler。但其触发点变为handler的memberValues属性被反序列化所执行的利用链。

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接下来，远程bind对象将构造好的remote对象传过去即可，来看一下这个代码

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0x03 攻击Registry jdk<8u232_b09

jdk8u121修复后的版本里，对反序列化的类做了白名单限制，见sun/rmi/registry/RegistryImpl.java#registryFilter

这个白名单包括：

if (String.class == clazz
        || java.lang.Number.class.isAssignableFrom(clazz)
        || Remote.class.isAssignableFrom(clazz)
        || java.lang.reflect.Proxy.class.isAssignableFrom(clazz)
        || UnicastRef.class.isAssignableFrom(clazz)
        || RMIClientSocketFactory.class.isAssignableFrom(clazz)
        || RMIServerSocketFactory.class.isAssignableFrom(clazz)
        || java.rmi.activation.ActivationID.class.isAssignableFrom(clazz)
        || java.rmi.server.UID.class.isAssignableFrom(clazz)) {
    return ObjectInputFilter.Status.ALLOWED;
} else {
    return ObjectInputFilter.Status.REJECTED;
}

0x02中发送的对象是代理后的AnnotationInvocationHandler对象，并不在上述允许的类里面，这导致原先ysoserial工具中的ysoserial.exploit.RMIRegisterExploit无法利用。这里我们参考3的方法来达成利用。

首先思路比较明确的是，如果要绕过这个限制，我们需要在上述的白名单里找到可以利用的对象。

在白名单里我们注意一下两个特殊对象Remote对象和UnicastRef对象

1. UnicastRef对象

我们都知道RMI过程中存在客户端与服务器端之间的交互，那么在代码层面，我们需要怎么去创造这样一个链接呢？

由于漏洞发生点为向远程服务器注册对象的引用。回顾一下，我们在bind时，会先去获得一个Registry，类似下面

Registry registry = LocateRegistry.getRegistry("192.168.98.80");

跟进java/rmi/registry/LocateRegistry.java#getRegistry

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注意到这样一段代码，通过TCPEndpoint注册服务端的host、端口等信息，以UnicastRef封装liveRef.在下面createProxy时使用了RemoteObjectInvocationHandler作为UnicastRef动态代理的处理类

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最终，我们将以客户端的身份去链接，所以这里的Registry会是sun/rmi/registry/RegistryImpl_Stub.java#bind向远程RMI Registry注册。

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newCall发起连接，并将需要绑定的对象发送过去。

到这里就结束了向远程Registry发起绑定的操作。这个过程中我们用到了UnicastRef对象，那么这里想象一下，如果我们可以控制UnicastRef对象里LiveRef的host和port，那么我们就能发起任意的RMI连接。这里就是ysoserial中JRMPClient的原理，来看一下这个payload

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是不是很熟悉XD，使用的方法就是前面绑定过程中的代码。而在白名单里UnicastRef对象是允许被反序列化的。

2. RemoteObjectInvocationHandler对象

前面分析到UnicastRef可被用于发起RMI连接，但是为了符合发送的条件，仍然需要满足实现Remote接口的条件。而UnicastRef并没有实现Remote接口，这就意味着直接传UnicastRef是不行的，我们还需要再多做一步，这里有两种方法：

  1. 跟RMIRegisterExploit一样，使用Proxy反射来实现，其handler继承于Remote并处理了构造好的UnicastRef，这里用到的就是RemoteObjectInvocationHandler
  2. 找到一个可以封装UnicastRef的对象，并且该对象还实现了Remote对象

这里JRMPClient使用的RemoteObjectInvocationHandler就是第一种方法，我们将AnnotationInvocationHandler替换成RemoteObjectInvocationHandler。在反序列化时会调用RemoteObjectInvocationHandler的父类RemoteObject的readObject函数

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这里的ref就是我们传进去的UnicastRef，调用其readExternal函数，这里介绍一下readExternal

Java默认的序列化机制非常简单，而且序列化后的对象不需要再次调用构造器重新生成，但是在实际中，我们可以会希望对象的某一部分不需要被序列化，或者说一个对象被还原之后，其内部的某些子对象需要重新创建，从而不必将该子对象序列化。 在这些情况下，我们可以考虑实现Externalizable接口从而代替Serializable接口来对序列化过程进行控制。
Externalizable接口extends Serializable接口，而且在其基础上增加了两个方法：writeExternal()和readExternal()。这两个方法会在序列化和反序列化还原的过程中被自动调用，以便执行一些特殊的操作。

https://xz.aliyun.com/t/5392

这里的readExternal就是重新创建一个tcp连接

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继续往下跟

0019

重新生成一个LiveRef对象后，将存储到当前的ConnectionInputStream上。后续该stream会继续调用registerRefs函数

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最终由DGCClient发起连接，下图中的loopup函数

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到这里后面就是JRMPListener反序列化的东西了，这里在最后进行分析。

3. RMIConnectionImpl_Stub对象

前面提到了两种思路，还有一种就是找到一个实现了Remote接口并且封装了ref的对象，这里RMIConnectionImpl_Stub对象就是

RemoteObjectInvocationHandler后续的触发主要依靠RemoteObject对象的readObject函数的重新填充，而RMIConnectionImpl_Stub对象也继承了RemoteObject所以后面的一些调用过程跟第二个对象一样，不再叙述。

其实顺着思路找还能发现DGCImpl_Stub、RMIServerImpl_Stub、RegistryImpl_Stub、ReferenceWrapper_Stub都可以

 

0x04 后续 jdk>=8u232_b09

jdk版本8u232_b09修复了前面使用反向发起JRMP连接的利用。修复点包括两个

一：RegistryImpl_Skel

sun.rmi.registry.RegistryImpl_Skel#dispatcher，这里截了lookup函数的处理，bind/rebind函数的处理是一样的

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当发生反序列化错误或者类型转换错误时，会调用call.discardPendingRefs，将现有的JRMP连接清除掉。也就意味着这里我们无法用JRMP反向链接的方式来达成利用了。

二：DGCImpl_Stub

当Registry处理JRMP反连的时候，会调用DGCImpl_Stub#dirty，而ref.invoke会最终调用sun.rmi.transport.StreamRemoteCall#executeCall来处理返回的异常，这里会最终导致反序列化(详细见0x05番外)

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而在232版本，将原本在后面注册的leaseFilter提到了前面

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看看该过滤器的限制sun/rmi/transport/DGCImpl_Stub.java#leaseFilter

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对于返回的序列化对象，只允许上面的几种类型，而现有的反序列化利用链中HashSet、HashTable等类都是通不过的。

所以在Registry发起的反向连接是无法利用成功的。

ps:这里用的DGCImpl_Stub是客户端发起时使用的，相对应的还有server端接收Client发起的连接的处理DGCImpl_Skel，skel这里也存在反序列化漏洞，具体见0x08

 

0x05 番外：ysoserial中的JRMPListener与JRMPClient

看了上面可能你会疑惑，为什么server端发起一个RMI的连接就会触发java反序列化？

前文我们将的是RMI Registry在接收远程绑定对象时所发生的反序列化漏洞，那么RMI Client在接收Server端的数据时是否也会发生反序列化漏洞呢？答案是肯定的，毕竟RMI交互过程中的数据采用的是序列化的数据，也就意味着存在着一个反序列化的过程。

看一下JRMPListener的代码，简单来说，其实现了与RMI Client的交互流程。这里我们直接看重点的代码

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在完成前面的一些交互步骤后，Listener会向Client发送一个ExceptionalReturn的状态，并将序列化的payload填充到BadAttributeValueExpException的val属性。这里用的BadAttributeValueExpException并不是我们以前分析时做的toString触发点，而是仅作为payload的一个载体，在反序列化BadAttributeValueExpException的val属性时同样反序列化了我们的payload。

而位于Client在接收到ExceptionalReturn时的处理方式见sun/rmi/transport/StreamRemoteCall.java#executeCall前面的分析都省略了

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在这里我们看到了熟悉的readObject函数，其用于将前面的Exception进行反序列化。

到这里就可以串起来了，Client发起RMI连接，连接到我们的恶意Listener上面。而我们的Listener将返回一个构造好的Exception，旨在Client接收到ExceptionalReturn的信号时进行还原，从而造成了RMI Client端也受到反序列化漏洞的攻击。

 

0x06 总结

前文主要讲诉了RMI的相关反序列化问题，包括RMI Registry和RMI Client接收到反序列化数据时产生的反序列化漏洞。

全文所使用的JDK版本为JDK8，在分析过程中，发现在最近的JDK8u版本上，已无法对RMI Registry发起攻击，但其在JDK8u232_b09之前的版本还是可以的。

本文主要攻击的是RMI Registry，而RMI的攻击面不单单文中提到的这种方式，还存在

  1. 针对codebase的攻击见https://github.com/vulhub/vulhub/blob/master/java/rmi-codebase/README.md，加载我们构造好的class。当然现在这种情况比较少了。
  2. 针对绑定的危险obj的攻击，我们可以通过list所有绑定的obj，查找危险的绑定地址进行攻击。这里的危险怎么定义呢？第一是绑定的对象确实存在操作系统命令等；第二是该对象的类函数参数中存在反序列化点，比如hello(HashTable xxx)，其中的HashTable是CommonsCollections7的触发点，在传递过程中，xxx会被序列化，到了RMI Server时会反序列化，也就执行了我们的payload。最后，这里暂时还没找到案例…

 

0x07 20200303更新 UnicastRemoteObject Gadget

这个Gadget的来源是https://mogwailabs.de/blog/2020/02/an-trinhs-rmi-registry-bypass/

经过测试，这个Gadget可以做到跟JRMPClient一样的效果，但是无法跟上面的Level2一样绕过限制，原因看下面

本地在bind或rebind一个Remote对象时，会在sun/rmi/server/MarshalOutputStream.java#replaceObject进行转化

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原来的对象会被转化成上面的一个结构，这里直接丢掉了UnicastRemoteObject，自然在Registry端无法从UnicastRemoteObject的readObject函数开始，这样这个Gadget就无法成功利用了。

要想利用这个链来绕过限制，我们可能得自己写一个bind的过程才可以，把getTarget的过程去掉直接发过去。这个Gadget利用价值比较低XD

ps：貌似可以通过重写的方式来解决这个问题，这里有空再分析XD

 

0x08 RMI DGC实现问题(ysoserial.expliots.JRMPClient)

在JEP290之前，RMI的DGCImpl_skel#dipatch接收处，获取到数据后，直接readObject造成的。

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在JEP290之后，反序列化前做了校验，见DGCImpl

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导致了ysoserial的exploit中的JRMPClient失效

 

0x09 总结中第二种方式的触发点（20200317 更新）

前面总结中提到的第二中方式：通过寻找可以利用的绑定对象的函数的参数进行反序列化利用

直接讲触发点sun/rmi/server/UnicastServerRef.java#dispatch#338

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当我们编写Client端对Server端挂载的对象进行远程函数调用（RMI）时，Server端会逐一进行（获取到Methtod，解析parameters，最后进行invoke调用）。而在解析params时（我们讲过RMI过程中，对象均是序列化的状态）我们需要先对参数对象进行反序列化，也就是第338行所做的工作，继续往下跟

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在函数unmarshalParametersUnchecked中分别对每个参数进行反序列化还原

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如果所接受的类型非基础数据结构，那么将直接调用readObject，这部分并没有前面filter的限制

所以如果找到了一个Server端挂载的对象存在函数参数类型为Object、HashTable等类型时，我们可以直接穿入构造好的反序列化利用链。当前前提还是Server端的环境中存在相应的反序列化利用链的依赖。

（完）