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Java安全红队面试详解 | servlet 内存马原理分析和POC编写和查杀
pony686 2025-03-25 09:54:42 83567
所属地 北京

1.什么是内存马

以Tomcat为例,内存马主要利用了Tomcat的部分组件会在内存中长期驻留的特性,只要将我们的恶意组件注入其中,就可以一直生效,直到容器重启。
Java内存shell有很多种,大致分为:
1动态注册filter
2动态注册servlet
3动态注册listener
4基于Java agent拦截修改关键类字节码实现内存shell

2.什么是Servlet

Tomcat 服务器是一个免费的开放源代码的Web 应用服务器,Tomcat是Apache 软件基金会(Apache Software Foundation)的Jakarta 项目中的一个核心项目,它早期的名称为catalina,后来由Apache、Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成,并更名为Tomcat。Tomcat 是一个小型的轻量级应用服务器,在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用,是开发和调试JSP 程序的首选,因为Tomcat 技术先进、性能稳定,成为目前比较流行的Web 应用服务器。Tomcat是应用(java)服务器,它只是一个servlet容器,是Apache的扩展,但它是独立运行的。
从宏观上来看,Tomcat其实是Web服务器和Servlet容器的结合体。
Web服务器:通俗来讲就是将某台主机的资源文件映射成URL供给外界访问。(比如访问某台电脑上的图片文件)
Servlet容器:顾名思义就是存放Servlet对象的东西,Servlet主要作用是处理URL请求。(接受请求、处理请求、响应请求)
Tomcat由四大容器组成,分别是Engine、Host、Context、Wrapper。这四个组件是负责关系,存在包含关系。只包含一个引擎(Engine):
Engine(引擎):表示可运行的Catalina的servlet引擎实例,并且包含了servlet容器的核心功能。在一个服务中只能有一个引擎。同时,作为一个真正的容器,Engine元素之下可以包含一个或多个虚拟主机。它主要功能是将传入请求委托给适当的虚拟主机处理。如果根据名称没有找到可处理的虚拟主机,那么将根据默认的Host来判断该由哪个虚拟主机处理。
Host (虚拟主机):作用就是运行多个应用,它负责安装和展开这些应用,并且标识这个应用以便能够区分它们。它的子容器通常是 Context。一个虚拟主机下都可以部署一个或者多个Web App,每个Web App对应于一个Context,当Host获得一个请求时,将把该请求匹配到某个Context上,然后把该请求交给该Context来处理。主机组件类似于Apache中的虚拟主机,但在Tomcat中只支持基于FQDN(完全合格的主机名)的“虚拟主机”。Host主要用来解析web.xml。
Context(上下文):代表 Servlet 的 Context,它具备了 Servlet 运行的基本环境,它表示Web应用程序本身。Context 最重要的功能就是管理它里面的 Servlet 实例,一个Context代表一个Web应用,一个Web应用由一个或者多个Servlet实例组成。
Wrapper(包装器):代表一个 Servlet,它负责管理一个 Servlet,包括的 Servlet 的装载、初始化、执行以及资源回收。Wrapper 是最底层的容器,它没有子容器了,所以调用它的 addChild 将会报错。

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2.1 前置知识

我们知道的Tomcat创建Servlet的过程分为五部

  1. 加载:当Tomcat第一次访问Servlet的时候,Tomcat会负责创建Servlet的实例
  2. 初始化:当Servlet被实例化后,Tomcat会调用init()方法初始化这个对象
  3. 处理服务:当浏览器访问Servlet的时候,Servlet 会调用service()方法处理请求
  4. 销毁:当Tomcat关闭时或者检测到Servlet要从Tomcat删除的时候会自动调用destroy()方法,让该实例释放掉所占的资源。一个Servlet如果长时间不被使用的话,也会被Tomcat自动销毁
  5. 卸载:当Servlet调用完destroy()方法后,等待垃圾回收。如果有需要再次使用这个Servlet,会重新调用init()方法进行初始化操作

所以我们的内存马要写到service这个地方才方便我们调用,有了前面两个内存马的学习,servlet内存马跟两个内存马也大同小异,所以这里我们就大概的看一下一些重要的不同的地方

2.2 创建过程分析

在Tomcat的机制中我们知道三件套加载的顺序是Listener-----filter-----servlet这样的加载机制,确定一下吧,把断点打在init这个点

2.3 tomcat调式分析servlet

当前的tomcat版本是 9.0.68
在pom.xml 添加依赖

<dependency>
            <groupId>org.apache.tomcat</groupId>
            <artifactId>tomcat-catalina</artifactId>
            <version>9.0.68</version>
        </dependency>

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helloServlet 这个Servlet是创建的时候自动有的

package com.example.ncm;

import java.io.*;
import javax.servlet.http.*;
import javax.servlet.annotation.*;

@WebServlet(name = "helloServlet", value = "/hello-servlet")
public class HelloServlet extends HttpServlet {
    private String message;

    public void init() {
        message = "Hello World!";
    }

    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
        response.setContentType("text/html");

        // Hello
        PrintWriter out = response.getWriter();
        out.println("<html><body>");
        out.println("<h1>" + message + "</h1>");
        out.println("</body></html>");
    }

    public void destroy() {
    }
}

在org/apache/catalina/startup/ContextConfig.java 在此处下一个断点

private void configureContext(WebXml webxml) {
        // As far as possible, process in alphabetical order so it is easy to
        // check everything is present
        // Some validation depends on correct public ID
        context.setPublicId(webxml.getPublicId());

在这个地方设置一个断点 可以看到webxml这个类中有三个 serlvet 其中有一个就是helloServet 前两个是系统自带的。服务器自动的时候自动加载进来。

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for (ServletDef servlet : webxml.getServlets().values()) {
   
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