0x01 背景

近期我们发起了一个Goby漏洞挑战赛的活动，在活动期间收到了大量的反馈信息，延伸出一系列在编写POC漏洞检测与利用中考虑场景不全的问题，我们针对发现的各种场景用市面上常见的工具进行了一些列的对比工作，发现市面上工具在检测原理与利用流程上普遍存在很多同质化的问题，如漏洞的检查中并未全面的考虑实际被检测的环境情况多样性的问题：包括漏洞本身无回显、目标靶机不出网、系统兼容性差（win,linux）以及产品版本兼容性不高等问题。

本文以Jenkins反序列化漏洞作为优化案例，分享我们的解决漏洞问题的方式。首先，用户反馈了Jenkins 漏洞无法利用的问题。在漏洞分析过程中，发现之前的EXP利用中依赖了一个jar包，由于Goby没有外挂该jar包导致漏洞的无法利用。如果我们重新加入这个jar包的话，会使Goby程序变得臃肿，且这种利用方式没有回显效果，这并不符合Goby简洁高效、多版本兼容性、具有直接的回显效果的漏洞标准。因此，我们通过分析CVE-2017-1000353的相关材料，研究Jenkins的回显功能，最终在Goby上完成了高版本兼容、一键命令执行、反弹shell的效果，让漏洞利用变得更加简洁、直观、高效。

工具/效果	修改前	修改后
执行命令	支持	支持
命令回显	不支持	支持
利用过程	第三方工具发包	一键命令执行
依赖环境	第三方jar包	无需
便捷性	操作简单	操作简单

0x02 漏洞分析

Jenkins cli序列化代码执行漏洞（CVE-2017-1000353）是在cli接口中出现的，当服务端在处理download请求时，会调用download()方法，并等待一个upload请求。在收到upload请求后，将请求内容作为输入流传入到创建的Channel对象中。在创建Channel对象时，会同时创建一个子线程来读取序列化对象，读取对象过程中调用了readObject()方法，从而导致反序列化漏洞的出现。

漏洞是出在cli接口处理响应信息中出现的，当http请求头中的Side的值为download时，会调用 server.download(req,rsp);对请求信息进行处理。

private class CliEndpointResponse extends HttpResponseException {
  @Override
  public void generateResponse(StaplerRequest req, StaplerResponse rsp, Object node) throws IOException, ServletException {
    try {
      UUID uuid = UUID.fromString(req.getHeader("Session"));
      rsp.setHeader("Hudson-Duplex","");
      FullDuplexHttpChannel server;
      if(req.getHeader("Side").equals("download")) {
				......
        try {
          server.download(req,rsp);
        } finally {
          duplexChannels.remove(uuid);
        }
      } else {
        duplexChannels.get(uuid).upload(req,rsp);
      }
    } catch (InterruptedException e) {......}
  }
}

在类的downlod()方法中，首先会挂起等待，用于检测是否成功接收到了upload请求，当从upload请求中读到了内容后，会创建一个Channel对象，在创建Channel对象时会将upload的请求内容传入进去。Channel内部会进行多次this调用。

public synchronized void download(StaplerRequest req, StaplerResponse rsp) throws InterruptedException, IOException {
  ......
  try {
      channel = new Channel("HTTP full-duplex channel " + uuid,
      Computer.threadPoolForRemoting, Mode.BINARY, upload, out, null, restricted);
  ......
  } finally {......}
}

在Channel()的一系列this调用后，最终会调用transport.setup()方法，

@Deprecated
public Channel(String name, ExecutorService exec, Mode mode, InputStream is, OutputStream os, OutputStream header, boolean restricted) throws IOException {
  this(name,exec,mode,is,os,header,restricted,null);
}
  ......
protected Channel(ChannelBuilder settings, CommandTransport transport) throws IOException {
  ......
	transport.setup(this, new CommandReceiver() {
        public void handle(Command cmd) {
            commandsReceived++;
            lastCommandReceivedAt = System.currentTimeMillis();
            if (logger.isLoggable(Level.FINE))
                logger.fine("Received " + cmd);
            try {
                cmd.execute(Channel.this);
            } catch (Throwable t) {
                logger.log(Level.SEVERE, "Failed to execute command " + cmd + " (channel " + Channel.this.name + ")", t);
                logger.log(Level.SEVERE, "This command is created here", cmd.createdAt);
            }
        }
    ......
    });
    ACTIVE_CHANNELS.put(this,ref());
}

在setup()方法中会通过new ReaderThread(receiver).start();创建一个子线程，

@Override
public void setup(Channel channel, CommandReceiver receiver) {
    this.channel = channel;
    new ReaderThread(receiver).start();
}

线程中会调用ClassicCommandTransport类的read()方法，

@Override
public void run() {
    final String name =channel.getName();
    try {
        while(!channel.isInClosed()) {
            Command cmd = null;
            try {
                cmd = read();
            } catch (SocketTimeoutException ex) {
                if (RDR_FAIL_ON_SOCKET_TIMEOUT) {
                    LOGGER.log(Level.SEVERE, "Socket timeout in the Synchronous channel reader."
                            + " The channel will be interrupted, because " + RDR_SOCKET_TIMEOUT_PROPERTY_NAME 
                            + " is set", ex);
                    throw ex;
                }
            }
            ......
        }
    }
}

该方法中功能包含一个Command类的readFrom()方法，会对传入的字节流进行readObject()操作，从而导致了反序列化代码执行。

public final Command read() throws IOException, ClassNotFoundException {
    try {
        Command cmd = Command.readFrom(channel, ois);
        if (rawIn!=null)
            rawIn.clear();
        return cmd;
    } catch (RuntimeException e) {// see JENKINS-19046
        throw diagnoseStreamCorruption(e);
    } catch (StreamCorruptedException e) {
        throw diagnoseStreamCorruption(e);
    }
}

static Command readFrom(Channel channel, ObjectInputStream ois) throws IOException, ClassNotFoundException {
  Channel old = Channel.setCurrent(channel);
  try {
    return (Command)ois.readObject();
  } finally {
    Channel.setCurrent(old);
  }
}

0x03 漏洞利用

在分析完漏洞原因后，我们需要思考如何构造Payload利用漏洞。由于Jenkins中包含了org.apache.commons.collections依赖项目，我们则就可以尝试用CC链进行反序列化攻击，但在Jenkins的黑名单中禁止了CC链的直接反序列化，则就需要找到一条链绕过黑名单的限制。

3.1 序列化黑名单

在漏洞分析章节中提到，Channel()方法会经过一系列的this调用，该过程中调用了ChannelBuilder类的negotiate()方法，该方法在return时调用了中的makeTransport()方法，返回了一个ClassicCommandTransport对象，在创建该对象过程中，会创建一个ObjectInputStreamEx对象并在传参过程中调用该类的getClassFilter()方法，getClassFilter()方法返回了一个ClassFilter.DEFAULT,ClassFilter.DEFAULT最终会返回了一个定义好的黑名单类列表，其中就包含了CC链中的相关类。

private static final String[] DEFAULT_PATTERNS = {
    "^bsh[.].*",
    "^com[.]google[.]inject[.].*",
    "^com[.]mchange[.]v2[.]c3p0[.].*",
    "^com[.]sun[.]jndi[.].*",
    "^com[.]sun[.]corba[.].*",
    "^com[.]sun[.]javafx[.].*",
    "^com[.]sun[.]org[.]apache[.]regex[.]internal[.].*",
    "^java[.]awt[.].*",
    "^java[.]rmi[.].*",
    "^javax[.]management[.].*",
    "^javax[.]naming[.].*",
    "^javax[.]script[.].*",
    "^javax[.]swing[.].*",
    "^org[.]apache[.]commons[.]beanutils[.].*",
    "^org[.]apache[.]commons[.]collections[.]functors[.].*",
    "^org[.]apache[.]myfaces[.].*",
    "^org[.]apache[.]wicket[.].*",
    ".*org[.]apache[.]xalan.*",
    "^org[.]codehaus[.]groovy[.]runtime[.].*",
    "^org[.]hibernate[.].*",
    "^org[.]python[.].*",
    "^org[.]springframework[.](?!(\\p{Alnum}+[.])*\\p{Alnum}*Exception$).*",
    "^sun[.]rmi[.].*",
    "^javax[.]imageio[.].*",
    "^java[.]util[.]ServiceLoader$",
    "^java[.]net[.]URLClassLoader$"
};

3.2 黑名单绕过

jenkins的黑名单限制了CC链利用的相关类，但SignedObject类没有在黑名单中，SignedObject类在创建对象时可以传入一个序列化类型的对象，并且SignedObject类的getObject()方法中会对传入的序列化对象进行反序列化操作，即调用readObject()方法，这里的readObject()方法并没有对限制CC类的使用，从而可以传入构造的序列化对象进行反序列化恶意执行代码。因此，需要构造一个调用链去调用SignedObject类的getObject()方法的利用链，从而绕过CC链的黑名单的限制，进行反序列化攻击。

3.3 CC利用链绕过的流程

3.4 Payload分析

在对ReferenceMap类进行反序列化时，会默认调用其readObject方法。

doReadObject方法对序列化流进行读取，分别复制给key和value，并调用put方法，将其放到一个map中

在put方法中，调用了isEqualKey方法对传入的两个key做比较

由于传入的key是CopyOnWriteArraySet对象因此会调用该对象的equals方法

在CopyOnWriteArraySet.equals()方法中调用了 eq()方法判断传入的两个对象是否相等。

由于在处理CopyOnWriteArraySet的equals方法中传入的对象是CopyOnWriteArraySet包装的ConcurrentSkipListSet对象和ListOrderedSet对象，因此会调用ConcurrentSkipListSet对象的equals对象将ListOrderedSet对象传入进去。

在Payload中，由于将ListOrderedSet对象的collection替换成了JSONArray对象。因此在调用containsAll方法中，会调用JSONArray类的containsAll方法对传入的 ConcurrentSkipListSet对象进行处理。

再经过JSONArray类内部的方法遍历元素，当传入的元素是一个对象时，则就是将其转换成JSON对象并使用PropertyUtils.getProperty()方法获取其中的属性值，在获取属性值的过程中通过反射机制调用了该SignedObject对象的getObject()，完成了CC链的入口点。

 *   JSONArray.containsAll() ->
 *    JSONArray.containsAll() ->
 *     JSONArray.fromObject() ->
 *      JSONArray._fromCollection() ->
 *       JSONArray.addValue() ->
 *        JSONArray.processValue() ->
 *         JSONArray._processValue() ->
 *          AbstractJSON._processValue() ->
 *           JSONObject.fromObject() ->
 *            JSONObject._fromBean() ->
 *             JSONObject.defaultBeanProcessing() ->
 *              PropertyUtils.getProperty() ->
 *               PropertyUtilsBean.getProperty() ->
 *                PropertyUtilsBean.getNestedProperty() ->
 *                 PropertyUtilsBean.getSimpleProperty() ->
 *                  PropertyUtilsBean.invokeMethod() ->
 *                   SignedObject.getObject() ->

3.5 SignedObject类

在SignedObject类的构造方法中传入了一个Serializable类型对象，并将其序列化并保存到了content属性中，在SignedObject的getObject()方法中对content进行了反序列化操作。

3.6 漏洞修复

官方的修复方式是将SingedObejct类加入了黑名单。

0x04 回显利用

上面我们已经绕过了CC链的黑名单限制，这时，我们就需要思考如何进行漏洞的利用效果，市面上的主流工具如vulhub给出的利用方式是通过jar包生成执行系统命令的序列化对象，但利用过程比较繁琐，无法便捷有效的展示漏洞利用效果。

针对jenkins的http请求和servlet的处理是基于jetty服务器实现的，在jetty服务器的回显马 jetty789Echo.jsp 中给出了jetty的两种回显方式。由于CVE-2017-1000353漏洞在利用过程中创建了channel的特性，并将漏洞的download和upload类型的http请求传入了进去。这时我们就可以通过反射获取这个channel中的http属性，并通过传入http消息头中的某些字段进行读取传入的命令内容将其执行，并将执行结果在写入到响应包中，这样就完成了整个回显过程。

反射获取channel对象中的underlyingOutput属性

Field underlyingOutputField = channel.getClass().getDeclaredField("underlyingOutput");
underlyingOutputField.setAccessible(true);
Object underlyingOutput = underlyingOutputField.get(channel);
Object httpConnection;

在underlyingOutput属性的_channel和this$0的属性中保存了http请求响应的相关信息，通过反射获取_channel和this$0的属性并赋值给httpConnection对象

try{
  Field _channelField = underlyingOutput.getClass().getDeclaredField("_channel");
  _channelField.setAccessible(true);
  httpConnection = _channelField.get(underlyingOutput);
  	}catch (Exception e){
  Field connectionField = underlyingOutput.getClass().getDeclaredField("this$0");
  connectionField.setAccessible(true);
  httpConnection = connectionField.get(underlyingOutput);
}

获取到http信息后，再通过反射获取请求头中的命令执行cmd字段的值，并将其执行，写入到响应中。

Object request = httpConnection.getClass().getMethod("getRequest").invoke(httpConnection);
Object response = httpConnection.getClass().getMethod("getResponse").invoke(httpConnection);
String cmd = (String) request.getClass().getMethod("getHeader", String.class).invoke(request, "cmd");
OutputStream outputStream = (OutputStream)response.getClass().getMethod("getOutputStream").invoke(response);
String result = "\n"+exec(cmd);
outputStream.write(result.getBytes());
outputStream.flush();

这些技术都集成在了Goby上，在Goby上就可以体验到CVE-2017-1000353漏洞一键命令执行、反弹shell的功能。

0x05 效果对比

工具/效果	Goby	CVE-2017-1000353-SNAPSHOT-all.jar
执行命令	支持	支持
命令回显	支持	不支持
利用过程	一键命令执行	手工生成序列化数据包，执行脚本发送payload
依赖环境	无需	java、python
便捷性	操作简单	操作繁琐

最后感谢 @irelia 师傅的漏洞问题反馈，已奖励红队版15天。我们期待更多师傅真诚反馈产品问题，这对 Goby 的进步至关重要。可加入微信群：公众号发暗号“加群”。

0x06 参考

https://github.com/vulhub/CVE-2017-1000353

https://github.com/r00t4dm/Jenkins-CVE-2017-1000353

https://paper.seebug.org/295/

https://github.com/feihong-cs/Java-Rce-Echo

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