Java中的RASP机制实现详解

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：

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。