Java反序列化漏洞分析

一、反序列化的定義

反序列化是指將序列化的數據恢復成內存中原來的數據結構的過程。在Java中，反序列化是通過ObjectInputStream類實現的。Java中的序列化機制是指將一個對象轉換成位元組序列，從而可以將這個位元組序列寫入到文件或網路傳輸，以便將來從文件或網路傳輸中讀取出這個對象的過程。 Java對象序列化機制默認序列化方式是將對象轉換成純文本形式，以byte類型進行傳輸，非常容易受到黑客攻擊。

二、反序列化漏洞的定義

反序列化漏洞也稱Java ObjectInputStream反序列化漏洞，是一種安全漏洞，可以讓攻擊者在伺服器端執行遠程命令或在客戶端主機上執行任意代碼，導致系統崩潰或成功地控制系統。反序列化攻擊可以從很多角度入手，使得黑客可以通過序列化和反序列化機制在Java中實現代碼執行。

三、Java反序列化漏洞產生的原因

Java反序列化漏洞的產生原因是，在JDK中的目標類默認情況下實現了java.io.Serializable或java.io.Externalizable介面。當目標類通過ObjectInputStream進行反序列化時，JVM會自動調用此類的readObject()方法。黑客可以構造惡意序列化二進位輸入流來觸發readObject()方法執行，導致代碼注入。

四、反序列化漏洞的防範方法

比較常見的防範方法，包括：

1、不要使用默認的JDK反序列化機制，而是改用第三方庫，比如Google的Gson和Jackson等；

2、對反序列化輸入進行嚴格的輸入過濾，並採用白名單的方式來限定反序列化對象的類型和類的結構；

3、對反序列化輸入實現簽名驗證，驗證反序列化對象的簽名和序列化之前的簽名是否一致；

4、在readObject中添加安全性檢查和異常處理，防止非法反序列化時調用生成的類的方法和屬性；

5、在客戶端和伺服器端實現input和output的最小化，僅反序列化必要的屬性，盡量減少序列化的複雜度。

五、Java反序列化漏洞實例

為了清晰說明Java反序列化漏洞，我們舉出了一個比較典型的例子：

import java.io.*;

public class User implements Serializable {
    private String username;
    private String password;

    public User(String username, String password) {
        this.username = username;
        this.password = password;
    }

    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public String getPassword() {
        return password;
    }

    // writeObject 方法，只反序列化 username 屬性
    private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
        out.writeObject(username);
    }

    // readObject 方法，反序列化 username 屬性時會進行安全性檢查
    private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        String name = (String) in.readObject();
        if (name.equals("")) {
            throw new InvalidObjectException("用戶名為空");
        }
        username = name;
    }

    public static void main(String[] args) {
        User user = new User("test", "test");

        try {
            ByteArrayOutputStream byteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(byteArrayOutputStream);
            outputStream.writeObject(user);

            ObjectInputStream inputStream =
                    new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(byteArrayOutputStream.toByteArray()));
            User user1 = (User) inputStream.readObject();
            System.out.println(user1.getUsername());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在此代碼中，User類實現了Serializable介面，表示它可以被反序列化。但是，我們在這個類中自定義了兩個方法writeObject和readObject，這兩個方法都對反序列化的屬性進行了處理，在readObject方法中我們進行了安全性檢查。一旦檢查出用戶名為空，我們會拋出InvalidObjectException異常。

運行這個類，我們可以得到正常的輸出test，因為我們輸入了用戶名。

但是，如果我們將用戶名改為空，重新運行這個程序，我們會拋出InvalidObjectException異常，用戶名為空。這是因為我們在readObject方法中添加的安全性檢查。

六、總結

Java反序列化漏洞是一種非常危險的漏洞，能夠很方便的讓攻擊者控制目標系統。為了保護系統不受反序列化漏洞的攻擊，我們可以採用一些防範方法，比如對反序列化輸入進行嚴格的過濾和簽名驗證，並在readObject方法中添加安全性檢查和異常處理等。