Java安全之命令执行

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前言

java安全里无论是反序列化还是什么其他漏洞,要说最终最能体现漏洞价值的话,那就是非命令执行莫属了。这次打算花点时间好好总结整理下java命令执行的几种方式,并做些浅面的分析。最近刚好看到了360BugCloud公众号的一篇java命令执行的调试分析文章,也跟着调试了一遍,期间学到了不少,链接会在文末贴出来。

首先总的的来说,java命令执行可以分为4种方法,分别是 java.lang.Runtime#exec()、java.lang.ProcessBuilder#start()、java.lang.ProcessImpl#start()以及通过JNI的方式调用动态链接库,最后一种方式这篇文章暂不做分析,先看下前面比较常用的三种方法。

 

Runtime命令执行

在java反序列化中用到最多的就是Runtime类的exec方法来命令执行了,用法:

Runtime.getRuntime().exec("whoami")

实际上Runtime类的exec的重载方法有6个,如下:

例如本地运行命令ipconfig查看网络配置并返回信息:

InputStream ins = Runtime.getRuntime().exec("ipconfig").getInputStream();
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int size;
while(
    (size = ins.read(bytes)) > 0)bos.write(bytes,0,size);
    System.out.println(bos.toString()
     );

但是这里有个问题,在渗透的过程中如果要遇到要写入文件的话,这里使用”echo xxx>test.txt”等类似的命令就会爆出如下的错误:

下面就跟入代码调试查看下具体原因,直接在exec方法处打断点

首先是跳到另外一个exec的重载方法,envp参数为null,file类型的dir参数也为null

接着将我们传入的command字符串带入到StringTokenizer类进行处理,跟入查看下

初始化参数后又调用了setMaxDelimCodePoint方法

跟入到setMaxDelimCodePoint方法后,查看代码

来看最后的处理结果

最后再重新调用了对应的exec重载方法,这里补充一点,最后exec方法最终都会到下面这个类进行处理

跟入到ProcessBuilder#start()方法,首先会先取出cmdarray[0]赋值给prog,这里值为“echo”,到这里我们也知道了其实Runtime.getRuntime().exec()的底层实际上也是ProcessBuilder

接着,后面又调用了ProcessImpl.start()

继续跟入查看ProcessImpl#start方法

接着,后面调用了ProcessImpl的构造方法,再跟入构造方法查看下

跟进ProcessImpl的构建方法后,首先是对系统的配置及环境变量进行检查,比如检测是否允许调用本地进程等配置,接着以cmd[0]为参数创建了一个File对象,然后调用其getPath方法得到路径并赋值给executablePath变量

往下,接着调用needsEscaping()方法对executablePath进行判断,如果其中包含空格,则调用quoteString()方法进行处理;然后调用createCommandLine()把字符串数组拼成字符串,最终的cmdstr为“echo xxx>test.txt”

最后,再调用了create()方法创建进程,整个过程调试到这里好像也没发现问题所在,原因是最后关键的位置还在create方法创建进程中。

查看该create()方法的代码可看到,这是个native方法,后续是通过调用ProcessImpl_md.c的创建进程的方法来调用调用window系统的API接口,从而完成命令执行等操作。

那么我们的问题该怎么解决呢?还是得回到ProcessImpl_md.c的创建进程的方法中,这方法会对最后的我们传入的cmdstr进行以空格分割,也就是”echo xxx>test.txt”,会被分割会”echo”和”xxx>test.txt”,然后第一部分的”echo”会被当成启动的执行模块,然而在window的系统环境变量中是找不到这个启动模块的(可以在cmd中输入命令“where echo”进行测试),所以运行后才会抛出文章一开始的“系统找不到指定文件”错误。

知道了问题所在,解决办法的思路就比较清晰了,可以把cmd做为启动的指定模块,然后以运行批处理的方式来达到命令执行,要以这样的方式的话就必须启动命令解释器,就是在批处理的语句前面加上”/c”,最终的命令应该为“cmd /c echo xxx>test.txt”。

我们通过IDEA的调试器来测试一遍:

OK,这回没有抛出其他错误了,在本地的项目位置在找到了新创建的test.txt文件

 

ProcessBuilder

先简单了解下ProcessBuilder这个类,ProcessBuilder类是J2SE 1.5在java.lang中新添加的一个新类,此类用于创建操作系统进程,它提供一种启动和管理进程(也就是应用程序)的方法。在J2SE 1.5之前,都是由Process类处来实现进程的控制管理。

来看看是该类怎么完成命令执行的,比如执行ipconfig命令:

        Process p = null;
        // 执行ipconfig /all命令
        p = new ProcessBuilder("cmd", "/c ipconfig /all").start();

        byte[] b = new byte[1024];
        int readbytes = -1;
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        // 读取进程输出值
        InputStream in = p.getInputStream();
        try {
            while ((readbytes = in.read(b)) != -1) {
                sb.append(new String(b, 0, readbytes));
            }

        } catch (IOException e1) {
        } finally {
            try {
                in.close();
            } catch (IOException e2) {
            }
        }
        System.out.println( sb.toString());
    }

至于 p = new ProcessBuilder("cmd", "/c ipconfig /all").start();这里为什么要在ipconfig前面加/c,在前面的Runtime类的调试中已经有解释了,这里就不再重复,这里主要是记录学习下ProcessBuilder这个类。

前面已经说过,在J2SE 1.5之前,都是由Process类处来实现进程的控制管理,那为什么还要ProcessBuilder这个类呢?区别又在哪?

其实区别在于两个类的性质就不一样了,process类是一个抽象类,要创建一个进程的话,一般是通过Runtime.exec()和ProcessBuilder.start()来间接创建其实例,而ProcessBuilder是一个final类,有两个带参数的构造方法,可以通过构造方法来直接创建ProcessBuilder的对象,并且ProcessBuilder为进程提供了更多的控制,例如,可以设置当前工作目录,还可以改变环境参数,可以说ProcessBuilder类是process类的一个扩展和包装。

还有个问题,就是Runtime.exec()和ProcessBuilder.start()有什么区别呢?

从前面我们知道,Runtime.exec()有六种重载方法,在传入命令参数时,其中java.lang.Runtime.exec(String)可以接受单一字符串参数,也可以接受其他字符串数组等参数,而ProcessBuilder.start()是通过构建方法传入后才调用start()方法,但ProcessBuilder类构造函数只接受字符串的varargs数组或List的字符串,其中数组或列表中的每个字符串都被假定为单个参数。

所以最关键的区别是,同个字符串参数对于ProcessBuilder类和Runtime类的命令执行结果来说是不同的,举个例子,比如同样是执行命令“ipconfig /all”

传入Runtime类的exec方法后,之后会先把“ipconfig /all”以空格隔开分为两部分,第一部分的“ipconfig”会作为启动模块,第二部分的”/all“作为第一部分的命令行参数,而ipconfig模块在我的系统环境是存在的,如下:

同样可以正常命令执行,没什么问题

到了ProcessBuilder类这里,同样的“ipconfig /all”传进来的话就抛出错误

这是因为ProcessBuilder类把整个“ipconfig /all”都标记化了,在后面的调用中会把这整一串都当做启动模块的名字寻找,而我本地系统中肯定是不存在,所以就会抛出“系统找不到指定文件”的错误。

看到ProcessBuilder#start方法的代码来会更好理解

prog变量获取的是cmdarray[0],在后面的调用中,cmdarray[0]可以理解为就是作为启动模块的值来调用,再看到后面ProcessImpl类构造方法的代码就很清晰了

这里的executablePath就是cmdarray[0],也就是字符串”ipconfig /all”,这样一来肯定是找不到对应启动模块的,于是就抛出了上述错误。

知道了原因就比较好解决了,把”ipconfig /all”先分开来再以varargs数组或List的字符串形式传入就可以了,如下:

Process p = null;
// 执行ipconfig /all命令
p = new ProcessBuilder("ipconfig","/all").start();

ProcessImpl

ProcessImpl类是Process抽象类的实现类,主要就是实现了Process类的waitFor、destory等等进程关键操作方法。

ProcessImpl类需要值得注意的就是它没有共有构造方法,只有一个private类型的方法,所以是不能直接实例化ProcessImpl类的,虽然我们不能直接new一个ProcessImpl,但是可以利用反射去调用非public类的方法,如下:

        String[] cmds = {"ipconfig","/all"};
        Class clazz = Class.forName("java.lang.ProcessImpl");
        Method method = clazz.getDeclaredMethod("start", new String[]{}.getClass(), Map.class,String.class,ProcessBuilder.Redirect[].class,boolean.class);
        method.setAccessible(true);
        InputStream ins = ((Process) method.invoke(null,cmds,null,".",null,true)).getInputStream();
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int size;
        while((size = ins.read(bytes)) > 0)
            bos.write(bytes,0,size);
        System.out.println(bos.toString());

 

总结

这次简单调试分析了下java.lang.Runtime#exec()、java.lang.ProcessBuilder#start()、java.lang.ProcessImpl#start()这三种java命令执行的方法,也多了点对这几个类之间关系的理解,若文中有什么错误的地方,望师傅们多多斧正。

 

Reference

https://s.yam.com/ddxhQ

http://www.lmxspace.com/2019/10/08/Java%E4%B8%8B%E5%A5%87%E6%80%AA%E7%9A%84%E5%91%BD%E4%BB%A4%E6%89%A7%E8%A1%8C/

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