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反序列化漏洞的原理、利用方式与防范措施

一、原理

1. 定义与触发条件

反序列化漏洞 源于应用程序将用户可控的序列化数据还原为对象时，未校验数据合法性，导致恶意代码执行。其核心触发条件包括：

• 参数可控：用户能够控制传入unserialize()函数的参数（如$_GET['data']）。
• 魔术方法滥用：类中定义了自动触发的魔术方法（如__destruct()、__wakeup()），这些方法可能包含敏感操作（如文件写入、命令执行）。
• 敏感操作暴露：反序列化过程中调用危险函数（如eval()、system()），或通过POP链间接触发敏感逻辑。

2. 攻击链流程图

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二、利用方式

1. 利用手法与分类

(1) 直接代码执行

• PHP示例：通过__destruct()或__wakeup()直接调用危险函数。

  class Exploit {  public $cmd = "system('whoami');";  public function __destruct() {  eval($this->cmd);  }  
  }  
  // 序列化payload：O:7:"Exploit":1:{s:3:"cmd";s:15:"system('whoami');";}  
  

  影响：攻击者可执行任意系统命令或写入Webshell。

(2) POP链构造

• 原理：通过链式调用多个类的魔术方法，间接触发敏感操作。例如：

  class A {  public $obj;  public function __destruct() {  $this->obj->trigger();  }  
  }  
  class B {  public function trigger() {  system($_GET['cmd']);  }  
  }  
  // 序列化payload：O:1:"A":1:{s:3:"obj";O:1:"B":0:{}}  
  

  案例：SugarCRM反序列化漏洞（CVE-2016-1000001）利用POP链实现远程代码执行。

(3) 框架/中间件漏洞

• Java反序列化：
  • Apache Commons Collections（CC链）：通过InvokerTransformer等类构造恶意对象，触发命令执行。
  • WebLogic CVE-2019-2725：利用XMLDecoder反序列化漏洞执行远程代码。
• PHP框架：如Laravel、ThinkPHP历史版本因反序列化链暴露风险。

2. 真实案例

1. Pikachu靶场漏洞演示

   • 漏洞：未过滤用户输入的序列化数据，触发__destruct()执行XSS代码。
   • 利用：构造O:1:"S":1:{s:4:"test";s:29:"<script>alert('xss')</script>";}，实现弹窗。

2. PHP对象注入RCE

   • 漏洞：某CMS反序列化时调用eval()函数。

   • Payload：

     class Payload {public $data = "system('rm -rf /');";public function __wakeup() {eval($this->data);}
     }
     

   • 效果：服务器执行任意命令，导致数据删除或系统沦陷。

3. JBoss反序列化漏洞（CVE-2017-12149）

   • 原理：JBoss的Invoker接口未校验反序列化数据，攻击者注入恶意对象触发代码执行。
   • 工具利用：使用ysoserial生成Payload，通过HTTP请求触发漏洞。

4. PHP CTF例题绕过__wakeup()

   • 漏洞：通过修改序列化字符串中的属性数量（如O:5:"SoFun":2:{...}），绕过__wakeup()方法重置逻辑，最终读取flag.php。
   • Payload：O:5:"SoFun":2:{S:7:"\00*\00file";s:8:"flag.php";}（Base64编码后提交）。

5. Hitachi Vantara Pentaho漏洞

   • 漏洞：未限制JSON反序列化中的类，攻击者可上传恶意数据触发拒绝服务或代码执行。
   • 修复：升级版本并限制解析器仅使用白名单类。

6. 中国工商银行专利防护方法

   • 技术：通过白名单机制筛选可信类，替换原反序列化方法，确保仅允许安全类执行。

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三、防范措施

1. 输入校验与过滤

• 白名单机制：限制反序列化类名，仅允许预定义的安全类。

  • Java：使用ObjectInputFilter设置全局或局部过滤器（Java 9+）。
  • PHP：通过allowed_classes参数限制反序列化对象类型（unserialize($data, ['allowed_classes' => ['SafeClass']])）。

• 白名单控制：仅允许可信的序列化数据格式。

  if (!preg_match('/^[a-zA-Z0-9_:]+$/', $_GET['data'])) {die("Invalid data!");
  }
  

• 签名验证：对序列化数据进行签名，防止篡改。

2. 禁用危险函数与类

• PHP配置：在php.ini中禁用unserialize()或限制允许的类。

  disable_functions = unserialize
  allowed_classes = SafeClass1, SafeClass2
  

• Java安全策略：扩展SecurityManager禁止敏感操作（如Runtime.exec()）。

3. 安全开发

• 避免魔术方法中的敏感操作：不在__wakeup()、__destruct()中执行高危代码。
• 使用安全序列化格式：优先选择JSON、XML等非原生序列化方案（如Java的Jackson、PHP的json_encode()）。

4. 框架与中间件加固

• 升级与补丁：及时修复已知漏洞（如Fastjson、WebLogic补丁）。
• 最小化权限：运行服务的用户权限限制为仅必要目录读写。

5. 监控与应急响应

• 日志审计：记录所有反序列化操作，检测异常行为（如频繁调用Runtime.exec()）。
• 入侵检测系统（IDS）：部署规则库监控反序列化攻击特征（如HTTP请求中的aced0005或rO0AB标识）。

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四、结语与拓展

漏洞本质与行业趋势

反序列化漏洞的本质是**“信任用户输入的序列化数据”**。随着自动化代码审计工具（如CodeQL）的普及，漏洞挖掘效率提升，但防御技术也在迭代（如工商银行白名单专利）。未来，结合AI的智能过滤和运行时沙箱隔离或成主流防护方案。

漏洞自查清单

1. 是否存在未过滤的unserialize()参数？
2. 是否禁用或限制了敏感函数与类？
3. 是否启用白名单校验和签名验证？
4. 是否使用JSON等更安全的序列化方案？

思考题

• 为什么JSON序列化比PHP原生序列化更安全？
  （提示：JSON不支持对象类型，无法触发魔术方法，且结构更易校验。）

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参考资源

1. OWASP反序列化指南：https://cheatsheetseries.owasp.org/ 。
2. CVE数据库：https://cve.mitre.org/（搜索CVE-2017-12149、CVE-2019-2725等）。
3. PHP安全编程规范：PHP官方文档 。