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Java中的RASP實作

RSAP

　　RASP是Gartner公司提出的一個概念，稱：程式不應該依賴于外部元件進行運作時保護，而應該自身擁有運作時環境保護機制；

　　RASP就是運作時應用自我保護（Runtime application self-protection）的縮寫，正如RASP字面意思一樣，這是運作在運作時的一種防護技能；也就是說RASP能夠在程式運作期間實施自我保護，監控與過濾有害資訊，還能夠擁結合程式的目前上下文實施精确、實時的防護；

Java中的RASP

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

　　不急，我們先看看Java從編譯到運作的流程圖；

Java中的RASP實作

　　上圖的流程為：Java編譯程式如Javac編譯.java源碼檔案，生成Java位元組碼檔案.class，接着.class檔案進入JVM中解釋執行； 從中我們可以看到Java的最後執行階段是在JVM中，也就可以說Runtime運作時是JVM的重要組成部分；除此之外我們還發現Java中實作RASP的幾個關鍵點：

　　　　1、 我們的防護程式必須能夠分析、修改java的.class檔案；

　　　　2、 必須在JVM解釋執行.class檔案時進行注入（Java Runtime）；

　　通過上面的分析我們知道了要實作Java的RASP所要具備的能力，然後我們發現在Java中有Javassist、與ASM可以實作對Java位元組碼的修改；有了修改.class位元組碼檔案的技能，還需要能夠在Java運作期間注入我們的防護程式，通過上面我們發現Java運作時是發生在JVM中，通過查找相關資料與JVM參數發現在JVM參數中有-javaagent參數配置Java代理可以在

運作時注入我們的防護程式；

Java RASP實作

　　在上面的分析中我們發現隻要在JVM的-javaagent參數 中配置我們的保護程式，就能夠輕松實作Java的RASP；

　　Java代理程式入口類需要有名為premain的靜态方法 ，還需要在jar的META-INF/MAINIFEST.MF檔案中包含 Premain-Class配置，下面是RASP保護程式的入口類；

　　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類實作了Java的代理程式機制提供的ClassFileTransformer接口 ，能夠在運作時（Runtime）對類的位元組碼進行替換與修改；

　　ClassTransformer也很簡單，隻有一個實作方法：transform，此方法中可以擷取得到ClassLoader、className、classfileBuffer等，分别為類加載器、類名、位元組碼 ；

　　此時我們可以在transform方法中做文章，實作我們的防護程式；

/**
 * @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修改位元組碼注入我們的保護邏輯，下面代碼是TestVisitorAdapter類中的onMethodEnter方法實作了通過ASM調用攔截器，抛出異常的位元組碼；

@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傳回值也就是棧頂int型數值等于true時跳轉，抛出異常
     */
    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);
    /**
     * 必須要調該方法，手動設定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-UseSplitVerifier，關掉class驗證，但jdk1.8中該參數已經去掉，是以要在1.8中運作必須調用該方法；
     */
    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方法中通過調用filter攔截器，傳回true就是被攔截了，抛出異常，否則放行；至此一個簡單的JAVA RASP demo就完成了；通過後面的方式即可使用我們的RASP程式：java -javaagent:respjar-1.0-SNAPSHOT.jar app.jar；

　　通過RASP可以通過無嵌入、無需修改代碼的實作安全保護，在RASP中可以攔截SQL、會話、有害請求、OGNL等等資訊；

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

文章首發位址：Solinx

http://www.solinx.co/archives/950

java RASP asm
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