JAVA序列化和反序列化,以及漏洞补救

2015-12-26 1102271人围观 ,发现 4 个不明物体 WEB安全漏洞

上周,网络安全人员再一次在黑产面前遭到重挫,Joomla曝高危0Day漏洞,无需用户登陆就能触发。Joomla漏洞在官方发布升级版和补丁之前,已经在各种地下黑色产业链中流传了一段时间,恐怕并且已经有不少网站被黑客拿下。  这个恶意代码的进入点是用户代理字符串,这是每个浏览器都在广而告之的内容:让浏览器知道用户的技术结构从而为站点提供最佳或最合适的版本。

很显然这个字符串存储于Joomla数据库中,但并没有被清洁处理以检测恶意代码。攻击者能够通过能够播报虚假用户代理字符串的方式利用特殊app和脚本拉力轻易编制一个定制化字符串并将恶意代码附着,这个安全隐患是在php中session是通过序列化存储的。

想要了解关于PHP相关的远程代码执行漏洞分析,可参考:vBulletin5远程代码执行漏洞分析

JAVA序列化和反序列化是啥?

在现有很多的应用当中,需要对某些对象进行序列化,让它们离开内存空间,入驻物理硬盘,以便可以长期保存,其中最常见的是Web服务器中的Session对象。对象的序列化一般有两种用途:把对象的字节序列永久地保存到硬盘上,通常存放在一个指定文件中;或者在网络上传送对象的字节序列。

而把字节序列恢复为对象的过程称为对象的反序列化。当两个进程在进行远程通信时,彼此可以发送各种类型的数据,而且无论是何种类型的数据,都会以二进制序列的形式在网络上传送。发送方需要把这个Java对象转换为字节序列,才能在网络上传送;接收方则需要把字节序列再恢复为Java对象。

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其实,在不同的计算机语言中,数据结构、对象以及二进制串的表示方式并不相同。对于像Java这种完全面向对象的语言,程序员所操作的一切都是对象,来自于类的实例化。

JAVA序列化和反序列化实例

在Java语言中最接近数据结构的概念,就是 POJO(Plain Old Java Object)或者Javabean。小编更熟悉Java语言,还是以此为例说明一下序列化和反序列化的实现。

public static void main(String[] args) throws Exception {
    SerializeObject();   //序列化Object对象
    Object o = DeserializeObject();  //反序列Object对象
    System.out.println(MessageFormat.format("name={0},age={1},
    sex={2}", o.getName(),o.getSex(),o.getAge(),o.getHobby()));
}
 
/**
* MethodName: SerializeObject
* Description: 序列化Object对象
* @author Haom
* @throws FileNotFoundException
* @throws IOException
*/
private static void SerializeObject() throws FileNotFoundException,  
    IOException {  
    Object object = new Object();  
    object.setName("haom");  
    object.setSex("Female");  
    object.setAge(18);  
    object.setHobby("Taekwondo");  
    // 对于ObjectOutputStream 对象输出流,将Object对象存储到M盘的object.txt文件中,完成对Object对象的序列化操作  
    ObjectOutputStream oo = new ObjectOutputStream(new  
        FileOutputStream(new File("M:/object.txt")));  
    oo.writeObject(object);  
    System.out.println("Object Serialization success!");  
    oo.close();  
}  
 
/**
* MethodName: DeserializeObject
* Description: 反序列Object对象
* @author Haom
* @throws Exception
* @throws IOException
*/
private static Object DeserializeObject() throws Exception,
    IOException {
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
        new File("M:/object.txt")));
    Object object = (Object) ois.readObject();
    System.out.println("Object deserialization success!");
    return Object;
}

以上代码说明:序列化Object成功后在M盘生成了一个object.txt文件,而反序列化Object是读取M盘的Object.txt后生成了一个Object对象。 

当然,并不是一个实现了序列化接口的类的所有字段及属性,都是可以序列化的:

如果该类有父类,则分两种情况来考虑:如果该父类已经实现了可序列化接口,则其父类的相应字段及属性的处理和该类相同;如果该类的父类没有实现可序列化接口,则该类的父类所有的字段属性将不会序列化,并且反序列化时会调用父类的默认构造函数来初始化父类的属性,而子类却不调用默认构造函数,而是直接从流中恢复属性的值。
如果该类的某个属性标识为static类型的,则该属性不能序列化。
如果该类的某个属性采用transient关键字标识,则该属性不能序列化。

那么,在什么情况下,需要自定义序列化的方式? 先举个简单的例子,如下:

public class SeriDemo1 implements Serializable {
    private String name;
    transient private String password;
    // 瞬态,不可序列化状态,该字段的生命周期仅存于调用者的内存中
    public SeriDemo1() {
    }
    public SeriDemo1(String name, String password) {
        this.name = name;
        this.password = password;
    }
    //模拟对密码进行加密
    private String change(String password) {
        return password + "minna";
    }
    //写入
    private void writeObject(ObjectOutputStream outStream) throws IOException {
        outStream.defaultWriteObject();
        outStream.writeObject(change(password));
    }
    //读取
    private void readObject(ObjectInputStream inStream) throws IOException,
        ClassNotFoundException {
        inStream.defaultReadObject();
        String strPassowrd = (String) inStream.readObject();
        //模拟对密码解密
        password = strPassowrd.substring(0, strPassowrd.length() - 5);
    }
    //返回一个“以文本方式表示”此对象的字符串
    public String toString() {
        return "SeriDemo1 [name=" + name + ", password=" + password + "]";
    }
    //静态的main
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SeriDemo1 demo = new SeriDemo1("haom", "0123");
        ByteArrayOutputStream buf = new ByteArrayOutputStream();
        ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(buf);
        out.writeObject(demo);
        ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new
            ByteArrayInputStream(buf.toByteArray()));
        demo = (SeriDemo1) in.readObject();
        System.out.println(demo);
    }
}

如上代码说明,可以得知,以下情况需要自定义序列化的方式: 

为了确保序列化的安全性,可以对于一些敏感信息加密;
确保对象的成员变量符合正确的约束条件;
确保需要优化序列化的性能。

在序列化选型的过程中,安全性的考虑往往发生在跨局域网访问的场景。当通讯发生在公司之间或者跨机房的时候,出于安全的考虑,对于跨局域网的访问往往被限制为基于HTTP/HTTPS的80和443端口。如果使用的序列化协议没有兼容而成熟的HTTP传输层框架支持,可能会导致以下几种结果:

因为访问限制而降低服务可用性;
被迫重新实现安全协议而导致实施成本升高;
开放更多的防火墙端口和协议访问,但是是以牺牲安全性为前提。

反序列化漏洞危害

当应用代码从用户接受序列化数据,并试图反序列化改数据进行下一步处理时,会产生反序列化漏洞,其中最有危害性的就是远程代码注入。

这种漏洞产生原因是,java类ObjectInputStream在执行反序列化时,并不会对自身的输入进行检查,这就说明恶意攻击者可能也可以构建特定的输入,在 ObjectInputStream类反序列化之后会产生非正常结果,利用这一方法就可以实现远程执行任意代码。

这个漏洞的严重风险在于,即使你的代码里没有使用到Apache Commons Collections里的类,只要Java应用的Classpath里有Apache Commons Collections的jar包,都可以远程代码执行。

漏洞的根本问题其实并不是Java序列化的问题,而是Apache Commons Collections允许链式的任意的类函数反射调用。攻击者通过允许Java序列化协议的端口,把攻击代码上传到服务器上,再由Apache Commons Collections里的TransformedMap来执行。

反序列化漏洞补救

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现在,Apache Commons Collections在 3.2.2版本中做了一定的安全处理,对这些不安全的Java类的序列化支持增加了开关,默认为关闭状态。
涉及的类包括:CloneTransformer,ForClosure, InstantiateFactory, InstantiateTransformer, InvokerTransformer, PrototypeCloneFactory,PrototypeSerializationFactory, WhileClosure。
RedHat发布JBoss相关产品的解决方案:https://access.redhat.com/solutions/2045023

严格意义说起来,Java相对来说安全性问题比较少,出现的一些问题大部分是利用反射,最终用Runtime.exec(String cmd)函数来执行外部命令的。如果可以禁止JVM执行外部命令,未知漏洞的危害性会大大降低,可以大大提高JVM的安全性。
比如:

SecurityManager originalSecurityManager = System.getSecurityManager();
    if (originalSecurityManager == null) {
        // 创建自己的SecurityManager
        SecurityManager sm = new SecurityManager() {
        private void check(Permission perm) {
            // 禁止exec
            if (perm instanceof java.io.FilePermission) {
                String actions = perm.getActions();
                if (actions != null && actions.contains("execute")) {
                    throw new SecurityException("execute denied!");
                }
            }
            // 禁止设置新的SecurityManager
            if (perm instanceof java.lang.RuntimePermission) {
                String name = perm.getName();
                if (name != null && name.contains("setSecurityManager")) {
                    throw new SecurityException(
                    "System.setSecurityManager denied!");
                }
            }
        }
        @Override
        public void checkPermission(Permission perm) {
            check(perm);
        }
        @Override
        public void checkPermission(Permission perm, Object context) {
            check(perm);
        }
    };
   System.setSecurityManager(sm);
}

如上所示,只要在Java代码里简单加一段程序,就可以禁止执行外部程序了。 

禁止JVM执行外部命令,是一个简单有效的提高JVM安全性的办法。可以考虑在代码安全扫描时,加强对Runtime.exec相关代码的检测。

小结

本文只是初步进行JAVA序列化和反序列化的科普,让大家对此问题及相关补救方式有个直观的印象和简单了解,下一步深入解还请继续关注绿盟技术博客。使用JAVA反序列化增多了数据的种类,但是还需要尽量避免使用反序列化的交互操作,减少风险的增加。目前,绿盟科技蜂巢社区启动应急机制,已经实现远程代码执行漏洞的在线检测。在社区中,大家可以进行网络安全扫描插件的开发及讨论。

*作者:绿盟科技(企业账号),转载请注明来自FreeBuf黑客与极客(FreeBuf.COM)

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