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Java中的RASP機制實現(xiàn)詳解

更新時間：2019年08月29日 10:37:57 作者：Solinx

這篇文章主要介紹了Java中的RASP實現(xiàn)詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值,需要的朋友可以參考下

RSAP

RASP是Gartner公司提出的一個概念，稱：程序不應(yīng)該依賴于外部組件進行運行時保護，而應(yīng)該自身擁有運行時環(huán)境保護機制；

RASP就是運行時應(yīng)用自我保護（Runtime application self-protection）的縮寫，正如RASP字面意思一樣，這是運行在運行時的一種防護技能；也就是說RASP能夠在程序運行期間實施自我保護，監(jiān)控與過濾有害信息，還能夠擁結(jié)合程序的當(dāng)前上下文實施精確、實時的防護；

Java中的RASP

不嚴(yán)格來說Java是半編譯、半解釋型語言，我們也都知道Java中也有運行時（Runtime）那Java的運行時在哪呢？

不急，我們先看看Java從編譯到運行的流程圖；

上圖的流程為：Java編譯程序如Javac編譯.java源碼文件，生成Java字節(jié)碼文件.class，接著.class文件進入JVM中解釋執(zhí)行；從中我們可以看到Java的最后執(zhí)行階段是在JVM中，也就可以說Runtime運行時是JVM的重要組成部分；除此之外我們還發(fā)現(xiàn)

Java中實現(xiàn)RASP的幾個關(guān)鍵點：

1、我們的防護程序必須能夠分析、修改java的.class文件；

2、必須在JVM解釋執(zhí)行.class文件時進行注入（Java Runtime）；

通過上面的分析我們知道了要實現(xiàn)Java的RASP所要具備的能力，然后我們發(fā)現(xiàn)在Java中有Javassist、與ASM可以實現(xiàn)對Java字節(jié)碼的修改；有了修改.class字節(jié)碼文件的技能，還需要能夠在Java運行期間注入我們的防護程序，通過上面我們發(fā)現(xiàn)Java運行時是發(fā)生在JVM中，通過查找相關(guān)資料與JVM參數(shù)發(fā)現(xiàn)在JVM參數(shù)中有-javaagent參數(shù)配置Java代理可以在運行時注入我們的防護程序；

Java RASP實現(xiàn)

在上面的分析中我們發(fā)現(xiàn)只要在JVM的-javaagent參數(shù) 中配置我們的保護程序，就能夠輕松實現(xiàn)Java的RASP；

Java代理程序入口類需要有名為premain的靜態(tài)方法，還需要在jar的META-INF/MAINIFEST.MF文件中包含 Premain-Class配置，下面是RASP保護程序的入口類；

JavaRASPApp：

/**
 * @author linx
 * @date 2017-06-25
*/
public class JavaRASPApp {

 public static void premain(String agentArgs, Instrumentation instru) throws ClassNotFoundException, UnmodifiableClassException {
  System.out.println("premain");
  instru.addTransformer(new ClassTransformer());
 }
}

ClassTransformer類實現(xiàn)了Java的代理程序機制提供的ClassFileTransformer接口，能夠在運行時（Runtime）對類的字節(jié)碼進行替換與修改；

ClassTransformer也很簡單，只有一個實現(xiàn)方法：transform，此方法中可以獲取得到ClassLoader、className、classfileBuffer等，分別為類加載器、類名、字節(jié)碼；

此時我們可以在transform方法中做文章，實現(xiàn)我們的防護程序；

/**
 * @author linxin
 * @version v1.0
 *     Copyright (c) 2017 by linx
 * @date 2017/6/23.
*/
 public class ClassTransformer implements ClassFileTransformer {
 public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, Class<?> classBeingRedefined, ProtectionDomain protectionDomain, byte[] classfileBuffer){
  byte[] transformeredByteCode = classfileBuffer;
  try {

    if (className.equals("co/solinx/demo/Test")) {
      System.out.println(String.format("transform start %s",className));
      ClassReader reader = new ClassReader(classfileBuffer);
      ClassWriter writer = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
      ClassVisitor classVisitor = (ClassVisitor) createVisitorIns("co.solinx.demo.visitor.TestVisitor", writer, className);
      reader.accept(classVisitor, ClassReader.EXPAND_FRAMES);
      transformeredByteCode = writer.toByteArray(); 
    }
  } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
  }catch (Throwable t){
    t.printStackTrace();
  }
  return transformeredByteCode;
}
 public Object createVisitorIns(final String name, ClassVisitor cv, String className)
    throws NoSuchMethodException, InstantiationException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, ClassNotFoundException {
  Constructor<?> ctor = Class.forName(name).getDeclaredConstructor(new Class[]{ClassVisitor.class, String.class});
  ctor.setAccessible(true);
  return ctor.newInstance(new Object[]{cv, className});
 }
}

可以看到我們在transform方法中co/solinx/demo/Test類進行攔截，并通過ASM修改字節(jié)碼注入我們的保護邏輯，下面代碼是TestVisitorAdapter類中的onMethodEnter方法實現(xiàn)了通過ASM調(diào)用攔截器，拋出異常的字節(jié)碼；

@Override
protected void onMethodEnter() { 
  mv.visitTypeInsn(NEW,"co/solinx/demo/filter/SqlFilter");
  mv.visitInsn(DUP);
  mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL,"co/solinx/demo/filter/SqlFilter","<init>","()V",false);
  mv.visitVarInsn(ASTORE,2);
  mv.visitVarInsn(ALOAD,2);
  mv.visitVarInsn(ALOAD,1);
  mv.visitMethodInsn(INVOKEVIRTUAL,"co/solinx/demo/filter/SqlFilter", "filter","(Ljava/lang/Object;)Z",false);
  Label label = new Label();
  /**
   * IFEQ filter返回值也就是棧頂int型數(shù)值等于true時跳轉(zhuǎn)，拋出異常
   */
  mv.visitJumpInsn(IFEQ, label); 
  mv.visitTypeInsn(NEW, "java/sql/SQLException");
  mv.visitInsn(DUP);
  mv.visitLdcInsn("invalid sql because of security check");
  mv.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/sql/SQLException", "<init>", "(Ljava/lang/String;)V", false);
  mv.visitInsn(ATHROW);
  mv.visitLabel(label);
  /**
   * 必須要調(diào)該方法，手動設(shè)置Stack Map Table，否則會有 java.lang.VerifyError: Expecting a stackmap frame at branch target 26異常
   * 在jdk1.7中可以使用JVM參數(shù)-UseSplitVerifier，關(guān)掉class驗證，但jdk1.8中該參數(shù)已經(jīng)去掉，所以要在1.8中運行必須調(diào)用該方法；
   */
  mv.visitFrame(Opcodes.F_SAME, 0, null, 0, null);
 }

SqlFilter攔截類：

public class SqlFilter {
public boolean filter(Object sql){
  boolean ret=false;
  System.out.println(String.format("sql filter : %s ",sql));
  if(sql.toString().contains("1=1")){
    ret=true;
  }
  return ret;
}
}

TestVisitorAdapter類中的onMethodEnter方法中通過調(diào)用filter攔截器，返回true就是被攔截了，拋出異常，否則放行；至此一個簡單的JAVA RASP demo就完成了；通過后面的方式即可使用我們的RASP程序：java -javaagent:respjar-1.0-SNAPSHOT.jar app.jar;

通過RASP可以通過無嵌入、無需修改代碼的實現(xiàn)安全保護，在RASP中可以攔截SQL、會話、有害請求、OGNL等等信息；

Demo源碼：https://github.com/linxin26/javarespdemo

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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