attack-rmi-registry-and-server-with-socket-先知社区

虽然前面我已经写了一篇文章，“总结”了一些rmi的攻击类型，那篇文章我只是介绍了攻击方法，但是原理我不是很清楚，而且也不是太全。最近花了一些时间，调试了代码，算是大致搞清楚了rmi的具体流程，并写了一个工具 attackRmi 。这个工具使用socket模拟rmi协议直接发包，比直接调用java相关函数方便不少。为了搞懂rmi协议，还是花了一些力气。

本文会包含一下内容

RMI 协议介绍
RMI 攻击面
attackRmi 实现

RMI 协议介绍

关于RMI已经有不少文章总结的比较全了，感谢各位的分享。比如

他们基本都参考了

然后这两篇文章基本上都是来自这篇blackhat

https://i.blackhat.com/eu-19/Wednesday/eu-19-An-Far-Sides-Of-Java-Remote-Protocols.pdf

“客户端”：这里指的是主动发请求的

“服务端”：这里指的是接收处理请求的

下面贴了一些调用栈，方便大家自己下断点自己调试，要想搞清楚还得自己动手调试。

服务端处理请求主要包括三种Implement

RegistryImpl_Skel

主要是和registry相关的一些处理，主要是处理bind，unbind，rebind，list，lookup等请求
调用栈

dispatch:129, RegistryImpl_Skel (sun.rmi.registry)
oldDispatch:469, UnicastServerRef (sun.rmi.server)
dispatch:301, UnicastServerRef (sun.rmi.server)
......
serviceCall:196, Transport (sun.rmi.transport)
handleMessages:573, TCPTransport (sun.rmi.transport.tcp)

DGCImpl_Skel

主要处理DGC请求

调用栈

dispatch:88, DGCImpl_Skel (sun.rmi.transport)
oldDispatch:469, UnicastServerRef (sun.rmi.server)
dispatch:301, UnicastServerRef (sun.rmi.server)
......
serviceCall:196, Transport (sun.rmi.transport)
handleMessages:573, TCPTransport (sun.rmi.transport.tcp)

还有一类自己写的Implement

处理自定义方法的调用

调用栈

sayHello:8, HelloImpl (com.wu)
invoke0:-1, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:62, NativeMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:43, DelegatingMethodAccessorImpl (sun.reflect)
invoke:498, Method (java.lang.reflect)
dispatch:357, UnicastServerRef (sun.rmi.server)
......
serviceCall:196, Transport (sun.rmi.transport)
handleMessages:573, TCPTransport (sun.rmi.transport.tcp)

下面我从网络数据包的角度分析一下RMI协议。

按照blackhat上的那篇，从“客户端” 发出的协议报文一般开头是这样的。

这些都是tcp的data部分，tcp那层省略了。

红色标记的部分是序列化数据。

关于具体的协议只找到了这个简略的文档。 https://docs.oracle.com/javase/9/docs/specs/rmi/protocol.html

operation
- call
  - 0x50
- ping
  - 0x52
- DgcAck
  - 0x54
objid 是个ObjID的实例

对于RegistryImpl_Skel 和 DGCImpl_Skel 的Objid是固定的，对于自己写的Implementde Objid是随机生成的，这个需要事先通过lookup获取
- RegistryImpl_Skel
  - new ObjID(0)
- DGCImpl_Skel
  - new ObjID(2)
num

在RegistryImpl_Skel中分别对应bind，list，lookup，rebind，unbind这5种操作
- bind
  - 0
- list
  - 1
- lookup
  - 2
- rebind
  - 3
- unbind
  - 4
在DGCImpl_Skel中分别对应clean和dirty这两种操作
- clean
  - 0
- dirty
  - 1
在自己写的implement中，num必须设为一个负数，没有具体的含义

hash
- 在RegistryImpl_Skel情况下为interfaceHash是个固定值
  - 4905912898345647071L
- 在DGCImpl_Skel情况下也是interfaceHash是个固定值
  - -669196253586618813L
- 在自己写的Implement中为自己写的Class中方法签名的sha1

下面介绍一下如何计算自己实现方法的对应的hash。首先要了解java的方法签名。

参考这个 https://stackoverflow.com/questions/8066253/compute-a-java-functions-signature

Signature    Java Type
Z    boolean
B    byte
C    char
S    short
I    int
J    long
F    float
D    double
V    void
L fully-qualified-class ;    fully-qualified-class
[ type   type[]

比如下面sayHello这个method的签名就是sayHello(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;

public interface HelloInter extends Remote {
    String sayHello(String name) throws RemoteException;
}

格式就是methodName(params)return

然后从代码里扒拉出了通过上面的签名计算hash的代码

具体见 https://github.com/waderwu/attackRmi/blob/master/src/com/wu/attackRmi/utils/ComputeMethodHash.java 这个文件

public static long computeMethodHash(String s) {
        long hash = 0;
        ByteArrayOutputStream sink = new ByteArrayOutputStream(127);
        try {
            MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA");
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(new DigestOutputStream(sink, md));
            out.writeUTF(s);

            // use only the first 64 bits of the digest for the hash
            out.flush();
            byte hasharray[] = md.digest();
            for (int i = 0; i < Math.min(8, hasharray.length); i++) {
                hash += ((long) (hasharray[i] & 0xFF)) << (i * 8);
            }
        } catch (IOException ignore) {
            /* can't happen, but be deterministic anyway. */
            hash = -1;
        } catch (NoSuchAlgorithmException complain) {
            throw new SecurityException(complain.getMessage());
        }
        return hash;
}

Object

对应不同的场景会不一样，基本上都是一些参数序列化之后的结果
- 对bind 来说就是String和remote参数
- 对lookup来说就是String类型的name
- 对dirty来说就是ObjID，Lease等类型参数
- 对于自己写的implemnt就是调用时传的参数

反序列化漏洞基本都是发生在反序列化这些参数的时候（还有部分是主动发起rmi请求，反序列返回值的时候出的问题），后面的一些安全措施也是在这上面做的手脚，比如lookup参数只是String类型，在8u242之后就只序列化String类型的，这样就把lookup这条攻击链给断了。dirty的参数类型也是固定的，在jep290的时候就被限制了。但是用户自己写的方法参数类型可能多种多样，不方便限制，所以基本到现在最新的JDK就只剩这一条路了，这条路在8u242也对String类型参数进行了特殊处理。

上面对发送的报文类型介绍基本上差不多了。

所以可以根据上面的介绍，自己写个socket直接发送上面的数据。

这个实现在 https://github.com/waderwu/attackRmi/blob/master/src/com/wu/attackRmi/utils/Stub.java

主要参考了 https://github.com/frohoff/ysoserial/blob/master/src/main/java/ysoserial/exploit/JRMPClient.java 的实现

下面开始介绍返回报文。

红色框出来的也是序列化的内容

returnVale
- 0x51
returnType

有两种一种是normal的return一种是exception的return
- 0x01
  - (TransportConstants.NormalReturn
- 0x02
  - TransportConstants.ExceptionalReturn
uuid
- 还不清楚干啥的
Object
- 就是返回的具体内容，可能是调用的返回值，也可能是Exception

对返回的解析也是在 https://github.com/waderwu/attackRmi/blob/master/src/com/wu/attackRmi/utils/Stub.java 只对lookup的情况进行了解析。

OK，到这里协议我们已经分析完了。

RMI 攻击面

8u121之前，可以通过bind，lookup，dgc等方式攻击Registry端口等直接反序列化
8u232之前，可以通过lookup发送一个UnicastRef对象，在反序列化的时候进行一次rmi链接，配合JRMPListener进行攻击。
8u242之前，可以通过lookup发送一个UnicastRefRemoteObject对象，在反序列化的时候进行一次rmi链接，配合JRMPListener进行攻击。
如果自己写的implement中method包含非primitive类型的参数（8u242之后string也不行），也能进行反序列化攻击。

限制

1，2，3，4都需要本地包含gadgets
2，3 需要能出网
1，2，3都可以直接攻击Registry端口(1099), 4还需要额外的端口
4 需要知道具体的方法，所以还需要有源码，还要能访问非1099端口

下面贴了attackRmi的几种攻击方法，具体的原理请阅读参考链接，openjdk链接是相对应版本改进的代码。

AttackRegistryByBindAndAnnotationInvocationHandler

条件：

< jdk8u121

https://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u/jdk/rev/75f31e0bd829/

由于bind(String, Remote) 第一个参数必须是string，第二个必须是Remote，不能直接把conmoncollections的payload放进去。

ysoserial中RMIRegistryExploit是通过动态代理，把payload塞到sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler 的memberValues。

如果直接发包，发送的时候直接在Object那个位置，贴上我们序列化的payload就可以了，不需要再用动态代理转成相应的类型。下面几个实现都是直接发包的。

AttackRegistryByDGC

条件：

< jdk8u121

https://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u/jdk/rev/75f31e0bd829/

AttackRegistryByLookupAndUnicastRef

条件：

< jdk8u232

https://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u/jdk/rev/523d48606333/

AttackRegistryByLookupAndUnicastRefRemoteObject

条件：

< jdk8u242

https://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u/jdk/rev/033462472c28

AttackServerByNonPrimitiveParameter

条件：

< jdk8u242
- 除primitive tyep以外的类型可被利用
>= jdk8u242
- 除primitive type和String以外的类型可被利用

https://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u/jdk/rev/033462472c28

attackRmi 实现

刚开始是想用python socket直接发包，因为原先用python socket写过东西，交互写起来更顺手，但是拼接序列化内容的时候出问题了。我原先直接用的是ObjectOutputStream 进行的序列化，但是rmi中用的是sun.server.rmi.MarshalOutputStream。

后来意外发现了ysoserial的JRMPclient的实现，然后就在开始用java的socket写，在makeDgcCall的基础上改进。刚开始用jdk自带的sun.server.rmi.MarshalOutputStream 没有问题，但是传UnicastRefRemoteObject 对象的时候，发现死活传不过去，后来发现jdk自带的sun.server.rmi.marshalOutputStream 会进行replaceObject，后来就直接换成了ysoserial中的MarshalOutputStream 这样就没啥问题了。

在实现AttackServerByNonPrimitiveParameter 遇到了其他问题，比如刚开始不知道咋获取objid，后来跟代码的时候发现在lookup返回的对象里面，然后通过反射将其值读出来。但是要是想用lookup的时候，本地必须要先有个interface，要不然lookup在收到返回数据反序列化的时候会报classnotfound，这里我重写了sun.server.rmi.MarshalOutputStream的resolveProxyClass ，遇到不存在的interface换成用以MockInterface为接口的动态代理类。

protected Class<?> resolveProxyClass(String[] interfaces){
        Class clazz;
        try{
            clazz = Class.forName(interfaces[0]);
        }catch (ClassNotFoundException e){
            ObjID id = new ObjID(new Random().nextInt()); // RMI registry
            TCPEndpoint te = new TCPEndpoint("127.0.0.1", 2333);
            UnicastRef refObject = new UnicastRef(new LiveRef(id, te, false));
            RemoteObjectInvocationHandler myInvocationHandler = new RemoteObjectInvocationHandler(refObject);

            MockInterface proxy = (MockInterface) Proxy.newProxyInstance(MockInterface.class.getClassLoader(), new Class[] { MockInterface.class, Remote.class }, myInvocationHandler);
            clazz = proxy.getClass();
            return clazz;
        }
        try {
            return super.resolveProxyClass(interfaces);
        }catch (Exception ee){
            ee.printStackTrace();
        }
        return clazz;
    }

我能想到解决这个问题的方法有三个

自己解析那段bytes，从中提取出ip，port，objid
重写resolveProxyClass方法
加载前通过defineclass，把相应的interface.Class加载进来。

最后考虑到自己java水平不太行，我用了重写resolveProxyClass这种方法，但是感觉第一种方法可能更好，有空实现一下。

attackRmi 使用方法

把代码clone下来

git clone https://github.com/waderwu/attackRmi.git

然后用idea打开，添加第三方库ysoserial
然后编辑相应的文件，更改参数就可以运行了。

欢迎大家报Bug或者PR，当然也欢迎Star！

其他

那篇blackhat提了其他攻击面，但是我没看太懂，它里面提到了通过控制num和http可以绕过rebind检查地址的限制，这个没看太懂。希望会的能教教我。