月度归档:2017年06月

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;

  enter image description here

  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