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Java下奇怪的命令执行

首先Java下的命令执行大家都知道常见的两种方式：

1.使用ProcessBuilder

ProcessBuilder pb=new ProcessBuilder(cmd); 
pb.start();

2.使用Runtime

Runtime.getRuntime().exec(cmd)

也就是说上面cmd参数可控的情况下，均存在命令执行的问题。但是话题回来，不太清楚大家是否遇到过java命令执行的时候，无论是windows还是linux环境下，带有 |,<,> 等符号的命令没办法正常执行。所以今天就进入底层看看这两个东西。

0x02 差别

先选择跟进 Runtime.getRuntime().exec(cmd) ，样例代码如下所示：

import java.io.*;

public class Main {
    public static void main(String[] arg) throws IOException {
        String command="/bin/sh -c echo 111 > 3.txt";
        Process proc = Runtime.getRuntime().exec(command);
        InputStream in = proc.getInputStream();
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in, "UTF8"));
        String line = null;
        while((line=br.readLine())!=null) {
            System.out.println(line);
        }
    }
}

跟进 java.lang.Runtime#exec 的构造方法，这里要感谢 @phith0n 提出的疑问，让我补充完整这篇文章，下面话题回来，exec的构造方法有以下几种情况，其实根据传入的变量我们大概可以区分的了，一个是根据 String command ，也就是直接传入一个字符串。另一个是根据 String cmdarray[] ，也就是传入一个数组。

public Process exec(String command) throws IOException {
        return exec(command, null, null);
    }

public Process exec(String command, String[] envp) throws IOException {
        return exec(command, envp, null);
    }

public Process exec(String cmdarray[]) throws IOException {
        return exec(cmdarray, null, null);
    }

public Process exec(String[] cmdarray, String[] envp) throws IOException {
        return exec(cmdarray, envp, null);
    }

而根据前面代码中，我们传入的命令是如下所示：

String command="/bin/sh -c echo 111 > 3.txt";

所以会进入 Process exec(String command) 这个构造方法进行处理，跟进这个方法，发现最后返回 exec(command, null, null) 。

public Process exec(String command) throws IOException {
    return exec(command, null, null);
}

继续跟进这个 exec 方法，看看这个方法的实现。这里代码实例化了 StringTokenizer 类，并且传入了我们要执行的 command 命令，简单翻译一下注释：为指定的字符串构造一个字符串标记器。也就是说 StringTokenizer 这个类会为特殊字符打上tag之类的东西。

Java下奇怪的命令执行

我们继续往下看，经过 StringTokenizer 类处理之后会返回一个 cmdarray[] ，而这里的处理实际上是根据空格针对命令进行了分割，至于为什么结果要是一个array数组，我们下面会接着说。

Java下奇怪的命令执行

我们发现经过一系列的处理，最后又有一个 return exec 的处理。继续跟进这个 exec 的处理，我们可以看到这里最后实例化 ProcessBuilder 来处理我们传入的 cmdarray 。到这里实际上可以清楚了 Runtime.getRuntime().exec() 的底层实际上也是 ProcessBuilder 。

public Process exec(String[] cmdarray, String[] envp, File dir)
    throws IOException {
    return new ProcessBuilder(cmdarray)
        .environment(envp)
        .directory(dir)
        .start();
}

我们知道 ProcessBuilder.start 方法是命令执行，那么跟进这个 start 我们发现，首先 prog 获取 cmdarray[0] 也就是我们的 /bin/sh ，然后判断 security 是否为 null ，如果不为 null 就会校验 checkExec 。

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然后继续往下走，这里调用 java.lang.ProcessImpl.start 。

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进入之后我们就可以看到最后是调用 java.lang.UnixProcess 这个类来执行命令，而且我们发现执行命令的时候实际上是根据 cmdarray[0] 来判断用什么命令。而在 java.lang.UnixProcess 这个类里面是调用 forkAndExec 来为命令创建环境等操作。我们看到当前断点 pid 是 2653 ，而这里确实起了一个sh的进程。

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这样看可能还不够明显，因为我们知道 /bin/sh -c echo 111 > 3.txt 在bash命令行下也不会正常执行成功，命令行下需要 /bin/sh -c "echo 111 > 3.txt" ，看这两段代码的命令执行的效果。

String[] command = { "/bin/sh", "-c", "echo 111 > 3.txt" };
String command="/bin/sh -c /"echo 111 > 3.txt/"";

首先先看 String command="/bin/sh -c /"echo 111 > 3.txt/""; ，按照前面的分析，经过 StringTokenizer 这个类进行拆分之后变成了 {"/bin/sh","-c",""echo","111"、">","3.txt""} 。

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而当前内存开辟一个 12473 进程，并且确实 12473 执行 sh 命令。

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但是我们发现，经过 StringTokenizer 这类拆分之后，命令完全变了一个味道，语义完全变了，并不是我们想要的结果，那我们再看看 String[] command = { "/bin/sh", "-c", "echo 111 > 3.txt" }; 的结果。因为我们传入的是 array 数组类型，这里直接将命令直接带入了 ProcessBuilder 进行处理，前面完全没有经过 StringTokenizer 这个类的拆分。也就是他完整的保存了我想要的语义。

Java下奇怪的命令执行

也就是说 getRuntime().exec() 如果直接传入字符串会经过 StringTokenizer的 分割，进而破坏其原本想要表达的意思。

下面这段代码是否存在命令执行的问题，要是在PHP下，我会斩钉截铁的说是，但是回到java环境下，我们发现 | 等一些特殊符号没办法使用，而且传入的是字符串，遇到空格会被 StringTokenizer 进行切割，所以实际上下面这段代码是没办法使用的。

String str = request.getParameter("url");
String cmdstr = "ping "+ url;
Runtime.getRuntime().exec(cmdstr)

再来一段代码，能够执行命令，但是很受限，我们知道命令根据 cmdarray[0] 来确认以什么命令环境启动，这里确实以 /bin/sh 启动了，但是后面的命令执行的时候存在问题，它仅能执行单条命令，拼接不了相关参数。

String str = request.getParameter("cmd");
String cmdstr = "/bin/sh -c "+ cmd;
Runtime.getRuntime().exec(cmdstr)

Java下奇怪的命令执行

最后再来一段代码，下面这段代码才会是java下命令执行的完全体。

String str = request.getParameter("cmd");
String[] cmdstr = { "/bin/sh", "-c", str };
Runtime.getRuntime().exec(cmdstr)

后面我翻到一篇文章，实际上也是差不多这个情况，实际上也是这个 StringTokenizer 这个类针对命令进行处理可能会造成非预期的结果。

Java下奇怪的命令执行

最后还有一个问题，为什么一定要将命令切割成为数组，原因是因为 ProcessBuilder ，看看他的构造方法。

public ProcessBuilder(String... command) {
    this.command = new ArrayList<>(command.length);
    for (String arg : command)
        this.command.add(arg);
}

public ProcessBuilder(List<String> command) {
    if (command == null)
        throw new NullPointerException();
    this.command = command;
}

实际上它是要求 Array 类型或者 List 类型，如果我们要执行下图中的代码是不行的。

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