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  • Java中的RASP实现

    RSAP

      RASP是Gartner公司提出的一个概念,称:程序不应该依赖于外部组件进行运行时保护,而应该自身拥有运行时环境保护机制;
      RASP就是运行时应用自我保护(Runtime application self-protection)的缩写,正如RASP字面意思一样,这是运行在运行时的一种防护技能;也就是说RASP能够在程序运行期间实施自我保护,监控与过滤有害信息,还能够拥结合程序的当前上下文实施精确、实时的防护;

    Java中的RASP

      不严格来说Java是半编译、半解释型语言,我们也都知道Java中也有运行时(Runtime)那Java的运行时在哪呢?
      不急,我们先看看Java从编译到运行的流程图;

      上图的流程为:Java编译程序如Javac编译.java源码文件,生成Java字节码文件.class,接着.class文件进入JVM中解释执行; 从中我们可以看到Java的最后执行阶段是在JVM中,也就可以说Runtime运行时是JVM的重要组成部分;除此之外我们还发现Java中实现RASP的几个关键点:
        1、 我们的防护程序必须能够分析、修改java的.class文件;
        2、 必须在JVM解释执行.class文件时进行注入(Java Runtime);
      通过上面的分析我们知道了要实现Java的RASP所要具备的能力,然后我们发现在Java中有Javassist、与ASM可以实现对Java字节码的修改;有了修改.class字节码文件的技能,还需要能够在Java运行期间注入我们的防护程序,通过上面我们发现Java运行时是发生在JVM中,通过查找相关资料与JVM参数发现在JVM参数中有-javaagent参数配置Java代理可以在
    运行时注入我们的防护程序;

    Java RASP实现

      在上面的分析中我们发现只要在JVM的-javaagent参数 中配置我们的保护程序,就能够轻松实现Java的RASP;
      Java代理程序入口类需要有名为premain的静态方法 ,还需要在jar的META-INF/MAINIFEST.MF文件中包含 Premain-Class配置,下面是RASP保护程序的入口类;
      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类实现了Java的代理程序机制提供的ClassFileTransformer接口 ,能够在运行时(Runtime)对类的字节码进行替换与修改;
      ClassTransformer也很简单,只有一个实现方法:transform,此方法中可以获取得到ClassLoader、className、classfileBuffer等,分别为类加载器、类名、字节码
      此时我们可以在transform方法中做文章,实现我们的防护程序;

    /**
     * @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});
     }
    }
    

      可以看到我们在transform方法中co/solinx/demo/Test类进行拦截,并通过ASM修改字节码注入我们的保护逻辑,下面代码是TestVisitorAdapter类中的onMethodEnter方法实现了通过ASM调用拦截器,抛出异常的字节码;

    @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返回值也就是栈顶int型数值等于true时跳转,抛出异常
         */
        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);
        /**
         * 必须要调该方法,手动设置Stack Map Table,否则会有 java.lang.VerifyError: Expecting a stackmap frame at branch target 26异常
         * 在jdk1.7中可以使用JVM参数-UseSplitVerifier,关掉class验证,但jdk1.8中该参数已经去掉,所以要在1.8中运行必须调用该方法;
         */
        mv.visitFrame(Opcodes.F_SAME, 0, null, 0, null);
     } 
    

      SqlFilter拦截类:

    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类中的onMethodEnter方法中通过调用filter拦截器,返回true就是被拦截了,抛出异常,否则放行;至此一个简单的JAVA RASP demo就完成了;通过后面的方式即可使用我们的RASP程序:java -javaagent:respjar-1.0-SNAPSHOT.jar app.jar
      通过RASP可以通过无嵌入、无需修改代码的实现安全保护,在RASP中可以拦截SQL、会话、有害请求、OGNL等等信息;
      Demo源码:https://github.com/linxin26/javarespdemo

    文章首发地址:Solinx
    http://www.solinx.co/archives/950

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