理解Java反序列化(Java Deserialization Vulnerability)

本文將從多個方面深入探討Java反序列化漏洞，對於筆者所總結的經驗和教訓，以及掌握Java反序列化的設計模式、最佳實踐和防範措施。

一、Java反序列化漏洞概述

Java反序列化漏洞是一種非常危險的安全漏洞，可導致服務器端的遠程代碼執行，並可能在客戶端系統上導致DoS攻擊和RCE攻擊，影響範圍非常廣泛。

Java序列化和反序列化涉及將對象轉換為位元組流以進行傳輸，以及將位元組流轉換回對象。基本上，Java編程語言中的一些重要APIs允許開發人員將一個實現了Serializable接口的Java實例轉換為一些位元組，並且可以使用這些位元組來重建對象。

這是一種標準的Java操作，用於將Java對象轉換為Java二進制數據，並將其存儲在磁盤上或通過網絡傳輸。然後可以將二進制數據讀回成一個新的Java對象。該對象有與序列化對象相同的屬性和內容。反序列化可用於讀取的二進制表示的Java對象，然後還原為實例對象。

二、Java序列化和反序列化

在Java中有多種實現序列化和反序列化的方法，下面是一個基本的例子。

public class SerializationDemo {
    public static void main(String args[]) throws IOException, ClassNotFoundException {
        //序列化
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("test.txt");
        ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(fileOutputStream);

        Employee employee = new Employee();
        employee.setFirstName("Alex");
        employee.setLastName("Hu");
        employee.setSalary(80000);
        objectOutputStream.writeObject(employee);

        //反序列化
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("test.txt");
        ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(fileInputStream);
        Employee employee1 = (Employee) objectInputStream.readObject();

        System.out.println("FirstName: "+employee1.getFirstName()+" LastName: "+employee1.getLastName() + " Salary: "+ employee1.getSalary());
    }
}

class Employee implements Serializable{
    private String firstName;
    private String lastName;
    private int salary;

    public void setFirstName(String firstName) {
        this.firstName = firstName;
    }
    public void setLastName(String lastName) {
        this.lastName= lastName;
    }
    public void setSalary(int salary) {
        this.salary = salary;
    }
    public String getFirstName() {
        return firstName;
    }
    public String getLastName() {
        return lastName;
    }
    public int getSalary() {
        return salary;
    }
}

在上述代碼示例中，我們通過序列化實現將對象保存到文件上。同時，我們使用反序列化，將數據從文件中還原為對象。

三、Java反序列化漏洞原理

Java反序列化漏洞的根本原因在於Java虛擬機(JVM)被授權反序列化來自未受信任源的數據。因此，攻擊者可以構造一些可執行的憑據，發送給受害人來觸發反序列化，並在執行期間利用此漏洞進行代碼執行攻擊。

四、Java反序列化漏洞攻擊案例

下面是幾個Java反序列化漏洞攻擊的案例：

1、Apache Struts 2 表達式注入漏洞

2017年3月7日，Apache Struts 2組件發佈了一個嚴重的安全漏洞（CVE-2017-5638），攻擊者可以利用受影響的Struts自動提交的表單，傳遞惡意Java序列化對象，最終導致服務器受到遠程代碼執行

2、Apache Commons Collections 反序列化漏洞

2015年11月，其它工具集也被曝出類似問題，Apache Commons Collections的一些版本也存在反序列化漏洞，攻擊者通過構建惡意序列化對象，並將其傳遞給受影響的應用程序，可以控制應用程序達到任意代碼執行的目的。

五、Java反序列化漏洞的防範措施

下面是幾個防範Java反序列化漏洞的措施：

1、不要信任客戶端輸入數據

任何客戶端輸入都應該被當做不可信的數據。反序列化過程是將位元組轉換為Java對象的過程，而位元組可以來自於任意客戶端輸入。使用客戶端提交的反序列化數據來構造Java對象可能會導致安全漏洞。因此，應該驗證任何輸入數據，並在輸入數據驗證之後才進行反序列化操作。

2、使用ObjectInputStream的過濾器

ObjectInputStream類提供了專用的ObjectInputFilter機制，可以通過設置ObjectInputFilter來過濾反序列化請求。ObjectInputFilter允許用戶定義一些規則，僅允許特定類型的對象傳輸或映射到特定的類。使用此機制的ObjectInputStream將拒絕在反序列化期間使用不受信任的序列化類型。這是一種有效的方法，用於保護不受信任代碼從依賴方代碼中讀取或破壞圖形。

3、使用安全的反序列化庫

您應該首選可靠和安全的反序列化庫，例如Google的GSON庫。這種反序列化庫提供了更好的安全性和錯誤處理，通常不會出現反序列化漏洞。

六、總結

本文通過對Java反序列化漏洞的詳細解釋，以及防禦措施和示例代碼，幫助讀者深入了解反序列化漏洞產生的機制和原因，並重點分析了如何防範反序列化漏洞。

因此，保護應用程序的安全性的最佳方法是啟用和實施強大的安全措施，並堅定地修復所有的漏洞。