面试题：Java反序列化安全性评估工具 - 漏洞检测实现

Question

假设你要开发一个Java反序列化安全性评估工具来检测常见的反序列化漏洞，如CC链漏洞。请描述你将如何设计算法去识别CC链中关键的类和方法调用，并且说明如何避免误报？

Answer 1

设计算法识别CC链关键类和方法调用

1. 构建类和方法调用关系图：
   • 解析Java字节码，使用如ASM、Javassist等字节码操作库。遍历字节码中的类、方法和指令，构建一个有向图。节点表示类和方法，边表示方法调用关系。例如，当一个方法A调用方法B时，从A节点到B节点建立一条有向边。
   • 对于CC链涉及的类，预定义一个集合存储这些关键类，如org.apache.commons.collections.Transformer、org.apache.commons.collections.functors.ChainedTransformer等。
2. 基于规则的模式匹配：
   • 从已知的CC链模式出发，以CC1链为例，其核心调用链模式大致为AnnotationInvocationHandler.readObject -> InvokerTransformer.transform -> Method.invoke。
   • 基于构建的类和方法调用关系图，编写规则来匹配这种模式。例如，从AnnotationInvocationHandler类的readObject方法开始，沿着方法调用边查找是否存在InvokerTransformer类的transform方法被调用，并且后续是否调用了Method.invoke方法。
   • 对于不同的CC链变种，分别编写相应的规则进行匹配。如CC2链、CC3链等，根据它们各自独特的类和方法调用顺序来定义规则。

避免误报的方法

1. 上下文分析：
   • 分析方法调用的上下文信息，不仅仅关注方法调用本身。例如，Method.invoke方法在正常的反射调用场景中也会被使用，但在CC链中通常伴随着恶意的Transformer类调用。检查Method.invoke方法调用前是否有可疑的Transformer实例化和调用过程，如果没有，则判定为正常反射调用，避免误报。
   • 分析类的继承关系和接口实现情况。某些CC链利用特定接口的实现类来触发漏洞，如Transformer接口。如果一个类实现了Transformer接口，但并没有在可疑的调用链中使用，可认为是正常的业务实现，不进行误报。
2. 白名单机制：
   • 维护一个白名单，包含已知的正常使用相关类和方法的场景。例如，在某些合法的框架中，可能会使用commons - collections库的类，但并非用于反序列化漏洞利用。将这些合法的使用场景加入白名单，在检测过程中，如果匹配到白名单中的模式，则跳过检测，不认为是漏洞。
   • 对于一些常见的Java开发框架（如Spring、Hibernate等），分析它们正常使用相关类和方法的方式，并将这些方式添加到白名单中。当检测到这些框架相关的调用时，首先检查是否符合白名单规则，避免误报。
3. 动态分析辅助：
   • 结合动态分析技术，在实际运行环境中观察反序列化过程。在程序运行时，拦截反序列化操作，记录实际发生的类和方法调用序列。与静态分析得到的结果进行对比，如果动态分析中发现调用序列与已知CC链模式不完全一致，或者调用发生在正常的业务逻辑流程中，则可能是误报。
   • 例如，通过在反序列化方法入口和关键类的关键方法入口添加日志记录，在程序运行后查看日志，分析调用的实际情况，进一步确认是否为真正的漏洞，而不是仅凭静态分析结果就判定为漏洞。