Java内存马简介 关于JAVA内存马的发展历史,这里引用下 c0ny1师傅的总结 。早在17年n1nty师傅的《Tomcat源码调试笔记-看不见的shell》中已初见端倪,但一直不温不火。后经过rebeyond师傅使用agent技术)加持后,拓展了内存马的使用场景,然终停留在奇技淫巧上。在各类hw洗礼之后,文件shell明显气数已尽。内存马以救命稻草的身份重回大众视野。特别是今年在shiro的回显研究之后,引发了无数安全研究员对内存webshell的研究,其中涌现出了LandGrey师傅构造的Spring controller内存马。 从攻击对象来说,可以将Java内存马分为以下几类: 1.servlet-api filter型 servlet型 listener型 2.指定框架,如spring 3.字节码增强型 4.任意JSP文件隐藏 为方便学习,webshell demo已整理至github。 整体思路 无论是以上哪种攻击方式,影响的均为加载到tomcat jvm中的类。 从防守方的角度来说,可以通过java instrumentation机制,将检测jar包attach到tomcat jvm,检查加载到jvm中的类是否异常。 整体检测思路为: 1.获取tomcat jvm中所有加载的类 2.遍历每个类,判断是否为风险类。这里把可能被攻击方新增/修改内存中的类,标记为风险类(比如实现了filter/servlet的类) 3.遍历风险类,检查是否为webshell: 检查高风险类的class文件是否存在; 反编译风险类字节码,检查java文件中包含恶意代码 获取jvm中所有加载的类 1.遍历java jvm,查找所有的tomcat jvm 2.通过java instrumentation,将agent attach到每个tomcat jvm。由于可能存在多个tomcat进程的场景,因此每个tomcat jvm均检测一遍 // 应对存在多个 tomcat 进程的情况 public static void attach(String agent_jar_path) throws Exception { VirtualMachine virtualMachine = null; for (VirtualMachineDescriptor descriptor : VirtualMachine.list()) { if (descriptor.displayName().contains("catalina") || descriptor.displayName().equals("")) { try { virtualMachine = VirtualMachine.attach(descriptor); Properties targetSystemProperties = virtualMachine.getSystemProperties(); if (descriptor.displayName().equals("") && !targetSystemProperties.containsKey("catalina.home")) continue; // 将当前tomcat pid,传到agent,作为检测结果的文件名,用来区分多个tomcat进程。 String currentJvmName = "tomcat_" + descriptor.id(); Thread.sleep(1000); javaInfoWarning(targetSystemProperties); virtualMachine.loadAgent(agent_jar_path, currentJvmName); } catch (Throwable t) { t.printStackTrace(); } finally { // detach if (null != virtualMachine) virtualMachine.detach(); } } } } 3.遍历tomcat jvm 加载过的类 private static synchronized void detectMemShell(String currentJvmName, Instrumentation ins) { // 获取所有加载的类 Class<?>[] loadedClasses = ins.getAllLoadedClasses(); } 风险类识别 最理想的做法是把所有加载的类都认定为风险类。但在绝大多数情况下jvm加载的都是正常的类,每次检查时,都dump所有加载的类,对于tomcat来说开销有点大。 比较实际的做法是,根据已知内存马要新增/修改的类生成特征。 对于内存中的每一个类,检查其自身,并递归检查其父类,如果命中特征,就标记为风险类。 public static List<Class<?>> findAllSuspiciousClass (Instrumentation ins, Class<?>[] loadedClasses){ // 结果 List<Class<?>> suspiciousClassList = new ArrayList<Class<?>>(); List<String> loadedClassesNames = new ArrayList<String>(); // 获取所有风险类 for (Class<?> clazz : loadedClasses) { loadedClassesNames.add(clazz.getName()); // 递归 检查class的父类 空或java.lang.Object退出 while (clazz != null && !clazz.getName().equals("java.lang.Object")) { if ( ClassUtils.lsContainRiskPackage(clazz) || ClassUtils.isUseAnnotations(clazz) || ClassUtils.lsHasRiskSuperClass(clazz) || ClassUtils.lsRiskClassName(clazz) || ClassUtils.lsReleaseRiskInterfaces(clazz) ){ if (loadedClassesNames.contains(clazz.getName())) { suspiciousClassList.add(clazz); ClassUtils.dumpClass(ins, clazz.getName(), false, Integer.toHexString(clazz.getClassLoader().hashCode())); break; } LogUtils.logToFile("cannot find " + clazz.getName() + " classes in instrumentation"); break; } clazz = clazz.getSuperclass(); } } return suspiciousClassList; } 这里借鉴了LandGrey师傅的黑名单,将内存马的目标类的类名、继承类、实现类、所属的包、使用的注解均设置黑名单。 1. 实现类黑名单 检测类是否实现javax.servlet.Filter / javax.servlet.Servlet / javax.servlet.ServletRequestListener接口类。 // 检测类是否实现高风险接口,如servlet/filter/Listener public static Boolean lsReleaseRiskInterfaces(Class<?> clazz){ // 高风险的接口 List<String> riskInterface = new ArrayList<String>(); // filter型 riskInterface.add("javax.servlet.Filter"); // servlet型 riskInterface.add("javax.servlet.Servlet"); // listener型 riskInterface.add("javax.servlet.ServletRequestListener"); try { // 获取类实现的interface List<String> clazzInterfaces = new ArrayList<String>(); for (Class<?> cls : clazz.getInterfaces()) clazzInterfaces.add(cls.getName()); // 两个list有交集 返回true clazzInterfaces.retainAll(riskInterface); if(clazzInterfaces.size()>0){ return Boolean.TRUE; } } catch (Throwable ignored) {} return Boolean.FALSE; } 2. 继承类黑名单 // 检测父类是否属于高风险 public static Boolean lsHasRiskSuperClass(Class<?> clazz) { // 高风险的父类 List<String> riskSuperClassesName = new ArrayList<String>(); riskSuperClassesName.add("javax.servlet.http.HttpServlet"); try { if ((clazz.getSuperclass() != null && riskSuperClassesName.contains(clazz.getSuperclass().getName()) )){ return Boolean.TRUE; } }catch (Throwable ignored) {} return Boolean.FALSE; } 3. 注解黑名单 通过clazz.getDeclaredAnnotations() 获取所有注解,如果类使用了spring注册路由的注解,则标记为高风险。 public static Boolean isUseAnnotations(Class<?> clazz) { // 针对spring注册路由的一些注解 List<String> riskAnnotations = new ArrayList<String>(); riskAnnotations.add("org.springframework.stereotype.Controller"); riskAnnotations.add("org.springframework.web.bind.annotation.RestController"); riskAnnotations.add("org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping"); riskAnnotations.add("org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping"); riskAnnotations.add("org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping"); riskAnnotations.add("org.springframework.web.bind.annotation.PatchMapping"); riskAnnotations.add("org.springframework.web.bind.annotation.PutMapping"); riskAnnotations.add("org.springframework.web.bind.annotation.Mapping"); try { // 获取所有注解 Annotation[] da = clazz.getDeclaredAnnotations(); if (da.length > 0) for (Annotation _da : da) { // 比较 注解 && 高风险注解 如果有交集 返回True for (String _annotation : riskAnnotations) { if (_da.annotationType().getName().equals(_annotation)) return Boolean.TRUE; } } } catch (Throwable ignored) {} return Boolean.FALSE; } 4. 类名黑名单 // 高风险的类名 public static Boolean lsRiskClassName(Class<?> clazz){ List<String> riskClassName = new ArrayList<String>(); riskClassName.add("org.springframework.web.servlet.handler.AbstractHandlerMapping"); try { if (riskClassName.contains(clazz.getName())){ return Boolean.TRUE; } }catch (Throwable ignored) {} return Boolean.FALSE; } 5. 包名黑名单 // 检测是否属于高风险的包 public static Boolean lsContainRiskPackage(Class<?> clazz){ // 高风险的包 List<String> riskPackage = new ArrayList<String>(); riskPackage.add("net.rebeyond."); riskPackage.add("com.metasploit."); try { for (String packageName : riskPackage) { if (clazz.getName().startsWith(packageName)) { return Boolean.TRUE; } } }catch (Throwable ignored) {} return Boolean.FALSE; } 6. 基于mbean的filter/servlet风险类识别 这里分享另一种filter/servlet的检测,检测思路是通过mbean获取sevlet/filter列表,内存马的filter是动态注册的,所以web.xml中肯定没有相应配置,因此通过对比可以发现异常的filter。 MBeanServer mbs = ManagementFactory.getPlatformMBeanServer(); Object mbsInte = getFieldValue(mbs, "mbsInterceptor"); Object repository = getFieldValue(mbsInte, "repository"); Object domainTb = getFieldValue(repository, "domainTb"); Map<String, Object> catlina = (Map<String, Object>)((Map<String,Object>)domainTb).get("Catalina"); for (Map.Entry<String, Object> entry : catlina.entrySet()) { String key = entry.getKey(); // servlet if (key.contains("j2eeType=Servlet")){...} // filter if (key.contains("j2eeType=Servlet") && key.contains("name=jsp")){ Object value = entry.getValue(); Object obj = getFieldValue(value,"object"); Object res = getResourceValue(obj); Object instance = getFieldValue(res,"instance"); Object rctxt = getFieldValue(instance, "rctxt"); Object context = getFieldValue(instance, "context"); Object appContext = getFieldValue(context,"context"); Object standardContext = getFieldValue(appContext,"context"); Object filterConfigs = getFieldValue(standardContext,"filterConfigs"); ... 不过这种方式有较大的缺陷。首先,mbean只是资源管理,并不影响功能,所以在植入内存马后再卸载掉注册的mbean即可绕过;其次,servlet 3.0引入了 @WebFilter 可以动态注册,这种也没有在web.xml中配置,会引起误报,因此仅可作为一个查找风险类的参考条件。 检测是否为内存马 遍历风险类列表,并检测以下规则: 内存马,对应的ClassLoader目录下没有对应的class文件 public static Boolean checkClassIsNotExists(Class<?> clazz){ String className = clazz.getName(); String classNamePath = className.replace(".","/") + ".class"; URL isExists = clazz.getClassLoader().getResource(classNamePath); if (isExists == null){ return Boolean.TRUE; } return Boolean.FALSE; } 反编译该类的字节码,检查是否存在危险函数 public static Boolean checkFileContentIsRisk(File dumpPath){ List<String> riskKeyword = new ArrayList<String>(); riskKeyword.add("javax.crypto."); riskKeyword.add("ProcessBuilder"); riskKeyword.add("getRuntime"); riskKeyword.add("ProcessImpl"); riskKeyword.add("shell"); String content = PathUtils.getFileContent(dumpPath); for (String keyword : riskKeyword) { if (content.contains(keyword)) { return Boolean.TRUE; } } 结果输出参考:如果没有class文件,可将该类风险等级标为high。如果包含恶意代码,将该类风险等级调至最高级。 // 输出结果 public static String getClassRiskLevel(Class<?> clazz, File dumpPath) { String riskLevel = "Low"; // 检测 Classloader目录下是否存在class文件 if (AnalysisUtils.checkClassIsNotExists(clazz)){ riskLevel = "high"; } // 反编译 检测java文件是否包含执行命令的危险函数 if (AnalysisUtils.checkFileContentIsRisk(dumpPath)){ riskLevel = "Absolutely"; } return riskLevel; } 小结 本文仅对Tomcat内存马的检测提供了一些思路,但并未提及查杀,查杀将在下一篇详细分享。 以上所有方法的黑名单列表仅供参考,可自行更改、扩充。