Java反序列化漏洞分析

一、反序列化的定义

反序列化是指将序列化的数据恢复成内存中原来的数据结构的过程。在Java中，反序列化是通过ObjectInputStream类实现的。Java中的序列化机制是指将一个对象转换成字节序列，从而可以将这个字节序列写入到文件或网络传输，以便将来从文件或网络传输中读取出这个对象的过程。 Java对象序列化机制默认序列化方式是将对象转换成纯文本形式，以byte类型进行传输，非常容易受到黑客攻击。

二、反序列化漏洞的定义

反序列化漏洞也称Java ObjectInputStream反序列化漏洞，是一种安全漏洞，可以让攻击者在服务器端执行远程命令或在客户端主机上执行任意代码，导致系统崩溃或成功地控制系统。反序列化攻击可以从很多角度入手，使得黑客可以通过序列化和反序列化机制在Java中实现代码执行。

三、Java反序列化漏洞产生的原因

Java反序列化漏洞的产生原因是，在JDK中的目标类默认情况下实现了java.io.Serializable或java.io.Externalizable接口。当目标类通过ObjectInputStream进行反序列化时，JVM会自动调用此类的readObject()方法。黑客可以构造恶意序列化二进制输入流来触发readObject()方法执行，导致代码注入。

四、反序列化漏洞的防范方法

比较常见的防范方法，包括：

1、不要使用默认的JDK反序列化机制，而是改用第三方库，比如Google的Gson和Jackson等；

2、对反序列化输入进行严格的输入过滤，并采用白名单的方式来限定反序列化对象的类型和类的结构；

3、对反序列化输入实现签名验证，验证反序列化对象的签名和序列化之前的签名是否一致；

4、在readObject中添加安全性检查和异常处理，防止非法反序列化时调用生成的类的方法和属性；

5、在客户端和服务器端实现input和output的最小化，仅反序列化必要的属性，尽量减少序列化的复杂度。

五、Java反序列化漏洞实例

为了清晰说明Java反序列化漏洞，我们举出了一个比较典型的例子：

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 属性
    private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
        out.writeObject(username);
    }

    // readObject 方法，反序列化 username 属性时会进行安全性检查
    private void readObject(ObjectInputStream in) throws IOException, ClassNotFoundException {
        String name = (String) in.readObject();
        if (name.equals("")) {
            throw new InvalidObjectException("用户名为空");
        }
        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();
        }
    }
}

在此代码中，User类实现了Serializable接口，表示它可以被反序列化。但是，我们在这个类中自定义了两个方法writeObject和readObject，这两个方法都对反序列化的属性进行了处理，在readObject方法中我们进行了安全性检查。一旦检查出用户名为空，我们会抛出InvalidObjectException异常。

运行这个类，我们可以得到正常的输出test，因为我们输入了用户名。

但是，如果我们将用户名改为空，重新运行这个程序，我们会抛出InvalidObjectException异常，用户名为空。这是因为我们在readObject方法中添加的安全性检查。