目前。网上关于CVE-2015-4852漏洞的资料很多，但是针对CVE-2015-4852漏洞如何修复，修复补丁又是如何生效的却少之又少；而CVE-2016-0638、CVE-2016-3510这两个漏洞又是如何绕过CVE-2015-4852补丁的，则只是在介绍Weblogic系列漏洞时被一句话带过。

CVE-2015-4852、CVE-2016-0638以及CVE-2016-3510，这三个漏洞有着极其相似的地方，其本质就是利用了Weblogic反序列化机制，而官方在修复CVE-2015-4852时，也并未对这个机制进行调整，而仅仅是在此基础上增加了一个关卡：黑名单。

因此，在彻底搞清楚Weblogic反序列化漏洞的原理以及如何修复这个问题之前，很有必要弄清楚Weblogic处理流量中的java反序列化数据的流程。只有清楚了这一点，才能很好的理解如下几个问题：

  1. CVE-2015-4852是如何产生的以及后续是如何修复的？

  2. 修复CVE-2015-4852，为何要在resolveClass:108,InboundMsgAbbrev$ServerChannelInputStream (weblogic.rjvm)处添加黑名单？

  3. CVE-2016-0638、CVE-2016-3510是如何绕过修复？二者的绕过方式有何相同与不同？

Weblogic 反序列化攻击时序

为了搞清楚CVE-2015-4852、CVE-2016-0638、CVE-2016-3510中的种种疑团，我们需要首先来弄明白一些原理性的东西，我们先从Weblogic
反序列化攻击时序入手，看看Weblogic是如何从流量中将序列化字节码进行反序列化。

首先贴出一张Weblogic 反序列化攻击时序图

f165b1f00063791e06a1dbd615604c52.png

这张图是从我的好朋友廖新喜大佬博客扒下来的，也欢迎大家去读一读他的关于java漏洞的分析文章：

http://xxlegend.com/2018/06/20/%E5%85%88%E7%9F%A5%E8%AE%AE%E9%A2%98%20Java%E5%8F%8D%E5%BA%8F%E5%88%97%E5%8C%96%E5%AE%9E%E6%88%98%20%E8%A7%A3%E8%AF%BB/

上图为一张完整的Weblogic反序列化攻击时序图，庞大而且繁杂，不如我们将其拆分开，首先说说Weblogic如何从流量数据取出序列化数据并获取其类对象的过程。

从流量数据到Class对象

首先我们来看一张图：

ccd71bc1337e47616a30ed30beaa656c.png

Weblogic通过7001端口，获取到流量中T3协议的java反序列化数据。从上图中readObject开始，经过流程中的一步步的加工，并最终于上图流程终点处的resolveProxyClass或resolveClass处将流量中的代理类/类类型的字节流转变为了对应的Class对象。

首先我们可以发现：在ObjectInputStream (java.io)中的readClassDesc方法处，存在着分叉点，导致了序列化流量流向了两个不同的分支：其中一些流量流向了readProxyDesc并最终采用resolveProxyClass获取类对象，而另一些则流向了readNonProxyDesc并最终使用resolveClass获取类对象。

readClassDesc是什么？

从上文来看，流量数据经过readClassDesc并驶入了不同的处理分支。

首先来看一下readClassDesc方法的官方注释：“readClassDesc方法读入并返回（可能为null）类描述符。将passHandle设置为类描述符的已分配句柄。”

如果想理解官方注释的含义，需要扩充一些java序列化的知识：

java序列化数据在流量传输，并不是随随便便杂乱无章的，序列化数据的格式是要遵循序列化流协议。

序列化流协议定义了字节流中传输的对象的基本结构。该协议定义了对象的每个属性：其类，其字段以及写入的数据，以及以后由类特定的方法读取的数据。

字节流中对象的表示可以用一定的语法格式来描述。对于空对象，新对象，类，数组，字符串和对流中已有对象的反向引用，都有特殊的表示形式。比如说在字节流中传递的序列化数据中，字符串有字符串类型的特定格式、对象有对象类型的特定格式、类结构有着类结构。而TC_STRING、TC_OBJECT、TC_CLASSDESC则是他们的描述符，他们标识了接下来这段字节流中的数据是什么类型格式的

以TC_CLASSDESC为例，TC_CLASSDESC在流量中的值是(byte)0x72，在序列化流协议中，当这个值出现后，代表接下来的数据将开始一段Class的描述(DESC=description)，即TC_CLASSDESC描述符(byte)0x72后面的字节流数据为Class类型。通过这些描述符，程序可以正确的解析流量中的序列化数据。

如果对这部分感兴趣，可以参照oracle文档：

https://www.oracle.com/security-alerts/cpuoct2020traditional.html

readClassDesc的功能很简单：读入字节流，通过读取字节流中的描述符来确定字节流中传递数据的类型，并交给对应的方法进行处理。

接下来我们看看readClassDesc的实现

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   private ObjectStreamClass readClassDesc(boolean unshared) 
throws IOException 
   {
byte tc = bin.peekByte();
switch (tc) {
    case TC_NULL:
	return (ObjectStreamClass) readNull();

    case TC_REFERENCE:
	return (ObjectStreamClass) readHandle(unshared);

    case TC_PROXYCLASSDESC:
	return readProxyDesc(unshared);

    case TC_CLASSDESC:
	return readNonProxyDesc(unshared);
	
    default:
	throw new StreamCorruptedException(
	    String.format("invalid type code: %02X", tc));
}
   }

从readClassDesc方法的实现可见，readClassDesc中switch语句有5个分支（TC_NULL、TC_REFERENCE、TC_PROXYCLASSDESC、TC_CLASSDESC、default）。

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TC_NULL描述符表示空对象引用

TC_REFERENCE描述符表示引用已写入流的对象

TC_PROXYCLASSDESC是新的代理类描述符

TC_CLASSDESC是新的类描述符

那么我们为什么在上文流程图里只画出了其中两处分支（TC_PROXYCLASSDESC、TC_CLASSDESC）呢？

我们先来看看Weblogic反序列化漏洞成的原理：Weblogic反序列化漏洞是由于通过流量中传入的恶意类而未得到合理的过滤，最终被反序列化而形成。

从原理上来看，是weblogic对流量中序列化后的类对象处理时出现的问题。

基于这一点，我们应重点关注程序是如何从流量中获取并处理类类型数据的流程。

TC_PROXYCLASSDESC与TC_CLASSDESC描述符标识了流量中代理类与类这两种类型的数据，因此我们重点关注TC_PROXYCLASSDESC与TC_CLASSDESC这两处分支，这也是上文流程图里只有这两处分支的原因。

当readClassDesc从字节流中读取到TC_CLASSDESC描述符，说明此处程序此时要处理的字节流为普通类，程序接下来会调用readNonProxyDesc方法对这段字节流进行解析。

在readNonProxyDesc方法中，程序会从该段序列化流中获取类的序列化描述符ObjectStreamClass（类序列化描述符ObjectStreamClass，其本质是对Class类的包装，可以想象成一个字典，里面记录了类序列化时的一些信息，包括字段的描述信息和serialVersionUID 和需要序列化的字段fields，以便在反序列化时拿出来使用）。随后该类的序列化描述符被传递给resolveClass方法，resolveClass方法从该类的序列化描述符中获取对应的Class对象。

6f8788495652b7967dbc4b94b7452790.png

当readClassDesc从字节流中读取到TC_PROXYCLASSDESC描述符时，说明此处程序此时要处理的字节流为动态代理类，程序接下来会调用readProxyDesc方法进行处理，过程与上文一致，不再复述。

我们以此处传入的字节流为普通类为例，接下来看看resolveClass是如何将类的序列化描述符加工成该类的Class对象

位于weblogic/rjvm/InboundMsgAbbrev.class中的resolveClass方法

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protected Class resolveClass(ObjectStreamClass var1) throws ClassNotFoundException, IOException {
    Class var2 = super.resolveClass(var1);
    if (var2 == null) {
        throw new ClassNotFoundException("super.resolveClass returns null.");
    } else {
        ObjectStreamClass var3 = ObjectStreamClass.lookup(var2);
        if (var3 != null && var3.getSerialVersionUID() != var1.getSerialVersionUID()) {
            throw new ClassNotFoundException("different serialVersionUID. local: " + var3.getSerialVersionUID() + " remote: " + var1.getSerialVersionUID());
        } else {
            return var2;
        }
    }
}

程序通过Class var2 = super.resolveClass(var1); 从ObjectStreamClass var1中获取到对应的类对象，并赋值给var2，最终通过执行return var2，将var1序列化描述符所对应的Class对象返回

我们以熟悉的CVE-2015-4852利用链为例，动态调试一下resolveClass方法

b35be97a6451bd74a8868173bdd629d0.png

可见resolveClass方法成功从序列化描述符中获取到”sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler”类对象，并将其返回

到目前为止，我们已经搞明白了weblogic如何将流量中的类字节流转变为对应的Class对象。以上这部分知识，有助于我们理解Weblogic官方的修复方案。而接下来我们要谈论的是在Weblogic获得到Class对象后要做的事情，通过对这部分流程的理解，将会帮助你很轻松的理解为什么CVE-2015-4852、CVE-2016-0638、CVE-2016-3510的poc是如何奏效的。

从Class对象到代码执行

通过上文的介绍可知，程序通过resolveClass获取Class对象，在resolveClass方法将获取到的Class对象返回后，上一级的readNonProxyDesc在接收到resolveClass方法返回值后，连同之前从流量中获取类的序列化描述符ObjectStreamClass一并，初始化并构建一个新的ObjectStreamClass，这个流程如下：

image-20201029110755721

关键部分代码如下

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private ObjectStreamClass readNonProxyDesc(boolean unshared) 
throws IOException 
   {
...

ObjectStreamClass desc = new ObjectStreamClass();
...

ObjectStreamClass readDesc = null;
...
    readDesc = readClassDescriptor();
...

Class cl = null;
...
    if ((cl = resolveClass(readDesc)) == null) {
   resolveEx = new ClassNotFoundException("null class");
    }
...
desc.initNonProxy(readDesc, cl, resolveEx, readClassDesc(false));

...
return desc;
   }

结合流程图与代码来看，readNonProxyDesc方法中主要做了如下这些事情

1、通过readClassDescriptor()方法从流量中获取序列化类的ObjectStreamClass并赋值给readDesc变量

2、将readDesc传入resolveClass，获取该类的Class对象并赋值给cl变量

3、将该类的ObjectStreamClass与Class对象传入initNonProxy方法，初始化一个ObjectStreamClass并赋值给desc变量

4、将desc变量返回

readNonProxyDesc方法中返回的ObjectStreamClass类型的desc变量，将会传递给readClassDesc，进而被readClassDesc传递给readOrdinaryObject

readOrdinaryObject、readClassDesc与readNonProxyDesc的调用关系如下：

readOrdinaryObject中调用readClassDesc:

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private Object readOrdinaryObject(boolean unshared) 
throws IOException 
   {
...

ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);
...

readClassDesc中调用readNonProxyDesc:

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private ObjectStreamClass readClassDesc(boolean unshared) 
throws IOException 
   {
byte tc = bin.peekByte();
switch (tc) {
...
    case TC_CLASSDESC:
   return readNonProxyDesc(unshared);

因此，当readNonProxyDesc中ObjectStreamClass类型的desc变量返回后，途径readClassDesc方法的最终传递给readOrdinaryObject中的desc变量

接下来看看readOrdinaryObject方法中部分片段

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ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);
...
    obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null;
...
if (desc.isExternalizable()) {
    readExternalData((Externalizable) obj, desc);
} else {
    readSerialData(obj, desc);
}

handles.finish(passHandle);

if (obj != null && 
    handles.lookupException(passHandle) == null &&
    desc.hasReadResolveMethod())
{
    Object rep = desc.invokeReadResolve(obj);

上述代码中的第一行：

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ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);

代码中由readClassDesc(false)执行得到的desc，即是readNonProxyDesc中获取并返回的ObjectStreamClass类型的desc

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obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null;

代码中接下来的条件分支，即是在获取了ObjectStreamClass类型的desc后，readOrdinaryObject接着尝试调用类对象中的readObject、readResolve、readExternal等方法。

关于readObject、readResolve、readExternal等方法的调用，将其整理成流程图，有助于对其更好的理解，流程图如下：

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在Weblogic从流量中的序列化类字节段通过readClassDesc-readNonProxyDesc-resolveClass获取到普通类序列化数据的类对象后，程序依次尝试调用类对象中的readObject、readResolve、readExternal等方法。

在这里提前透露下，CVE-2015-4852、CVE-2016-0638、CVE-2016-3510这三个漏洞，所利用的恰好依次是恶意类”sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler”中的readObject、”weblogic.jms.common.StreamMessageImpl”中的readExternal、以及”weblogic.corba.utils.MarshalledObject”中的readResolve方法

试想一下这个场景：在没有任何防护或防护不当的时候，攻击者通过流量中传入恶意类的序列化数据，weblogic将流量中的序列化数据还原为其对应的Class对象，并尝试执行恶意类中的readObject、readResolve、readExternal等方法。这就是CVE-2015-4852、CVE-2016-0638、CVE-2016-3510漏洞的核心。

CVE-2015-4852

在分析过流程之后，这个漏洞呼之欲出。简单来说，在CVE-2015-4852漏洞爆发之前，weblogic对流量中的序列化数据没有任何的校验，长驱直入的恶意数据最终被还原出其Class对象，并被Weblogic调用了其Class对象中的readObject方法，结合CVE-2015-4852细节来说就是：

  1. 精心构造的ChainedTransformer恶意链（以下简称恶意数据）

  2. 将构造好的恶意数据包裹在AnnotationInvocationHandler类的memberValues变量中

  3. 在流量中构造并传入上述制作好的AnnotationInvocationHandler类的序列化数据

  4. Weblogic获取AnnotationInvocationHandler类的Class对象

  5. Weblogic尝试调用AnnotationInvocationHandler类的readObject方法

  6. AnnotationInvocationHandler类中readObject中存在一些有助于漏洞利用的操作（AnnotationInvocationHandler的readObject方法中对其memberValues的每一项调用了setValue方法进而调用了checkSetValue）

  7. 恶意数据存放在memberValues中伺机而动。恶意数据的原理我们就不细说了，简单来说就是，当恶意数据的checkSetValue被触发，就能造成命令执行

  8. 等到readObject方法对memberValues的每一项调用setValue方法执行时，setValue方法会进而调用并触发恶意数据的checkSetValue，造成命令执行

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Weblogic的防护机制

CVE-2015-4852这个漏洞利用出现之后，官方对Weblogic进行了一些改造，增加了一些安全防护。至于怎么防护，说起来很简单，以普通类为例，见下图：

10b6817babd9d985caefe76cc0623ac0.png

resolveClass方法的作用是从类序列化描述符获取类的Class对象，在resolveClass中增加一个检查，检查一下该类的序列化描述符中记录的类名是否在黑名单上，如果在黑名单上，直接抛出错误，不允许获取恶意的类的Class对象。这样以来，恶意类连生成Class对象的机会都没有，更何况要执行恶意类中的
readObject、readResolve、readExternal呢。

我们看一下具体是怎么实现的，见下图：

b95c0a9e24b511213e076e61a069e12f.png

可见更新之后多出了一个if条件分支，通过isBlackListed校验传入的类名用来处理代理类的resolveProxyClass也是一样的方式，不再复述。

从整体上来看，检查模块主要在下图红框里

898634e47e18bace15c0cbba196c9b31.png

在修复过后，CVE-2015-4852已经不能成功利用了：CVE-2015-4852所使用到的AnnotationInvocationHandler在黑名单中，会直接报错而不能获取其Class对象，更不能执行其中的readObject。

CVE-2016-0638

这个漏洞主要是找到了个黑名单之外的类”weblogic.jms.common.StreamMessageImpl”

简单来说，由于黑名单的限制，CVE-2015-4852利用链没法直接使用，这个漏洞像是整了个套娃，给CVE-2015-4852装进去了。

为什么使用StreamMessageImpl这个类呢？其实原理也很简单。StreamMessageImpl类中的readExternal方法可以接收序列化数据作为参数，而当StreamMessageImpl类的readExternal执行时，会反序列化传入的参数并执行该参数反序列化后对应类的readObject方法。我们动态调试一下，见下图

362088fdc6055340600570c83c08993f.png

如果我们把序列化后的CVE-2015-4852利用链序列化之后丢进readExternal呢？

当我们给上图StreamMessageImpl类的readExternal中传入序列化后的CVE-2015-4852利用链，在readExternal被执行时，会将CVE-2015-4852利用链数据反序列化，并在上图864行处调用其readObject方法，也就是AnnotationInvocationHandler的readObject方法

好了，AnnotationInvocationHandler的readObject方法被调用了，CVE-2015-4852复活了。

但是StreamMessageImpl类的readExternal要怎么被执行呢?别忘了上文分析的Weblogic反序列化流程，在获取到StreamMessageImpl类的Class对象后，程序可不止调用其readObject方法，还会尝试调用readExternal的。

9ce6bbce5fae485feaa76654ff515c80.png

CVE-2016-3510

这个漏洞与上一个几乎一致，也是做了个套娃给CVE-2015-4852利用链装进去了，从而绕过了黑名单限制。

这次找到的是weblogic.corba.utils.MarshalledObject

首先看一下这个类的构造方法

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public MarshalledObject(Object var1) throws IOException {
    if (var1 == null) {
        this.hash = 13;
    } else {
        ByteArrayOutputStream var2 = new ByteArrayOutputStream();
        MarshalledObject.MarshalledObjectOutputStream var3 = new MarshalledObject.MarshalledObjectOutputStream(var2);
        var3.writeObject(var1);
        var3.flush();
        this.objBytes = var2.toByteArray();
        int var4 = 0;

        for(int var5 = 0; var5 < this.objBytes.length; ++var5) {
            var4 = 31 * var4 + this.objBytes[var5];
        }

        this.hash = var4;
    }
}

可以发现，这个类的构造方法接收一个Object类型的参数var1，然后将传入的Object参数序列化后转换为byte数组的形式赋值给this.objBytes

我们接下来看看MarshalledObject的readResolve方法

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public Object readResolve() throws IOException, ClassNotFoundException, ObjectStreamException {
    if (this.objBytes == null) {
        return null;
    } else {
        ByteArrayInputStream var1 = new ByteArrayInputStream(this.objBytes);
        ObjectInputStream var2 = new ObjectInputStream(var1);
        Object var3 = var2.readObject();
        var2.close();
        return var3;
    }
}

可见，MarshalledObject的readResolve方法将this.objBytes反序列化，并执行其readObject。this.objBytes可以由MarshalledObject构造方法中传入的var参数控制

d47f1dff5b0fa0d58f49133ceba48d38.png

这样以来，将CVE-2015-4852利用链传入MarshalledObject构造方法中，将MarshalledObject序列化后，则可以将CVE-2015-4852利用链保存在其this.objBytes变量中。当weblogic将构造好的MarshalledObject反序列化时，weblogic将尝试调用MarshalledObject的readResolve方法时，CVE-2015-4852利用链被执行

如果对如何构造的poc细节不是很清楚，可以参照这个链接

https://github.com/zhzhdoai/Weblogic_Vuln/blob/master/Weblogic_Vuln/src/main/java/com/weblogcVul/CVE_2016_3510.java

总结

Weblogic的前三个反序列化漏洞并不复杂，但是对其的研究和分析是有一定的方式的，仅仅从单一的漏洞分析入手，很容易看不懂，反而把漏洞弄得复杂化。在了解了漏洞流程之后，再回头来看，这几个漏洞的原理便呼之欲出。