在分层架构下寻找java web漏洞

/文 空虚浪子心
web开发应用程序(网站),是目前应用最广泛的程序。但是开发者的水平参差不齐,导致了各种各样web漏洞的出现。本文站在分层架构的角度,分析一下如何在java web程序中找到经常出现的种种漏洞。

本文讨论的只是web程序上的漏洞,和其它漏洞,是相对独立的。这句话看似废话,实际上却说明了时常被忽略的因素,即:“很多人认为只要我开发web程序没有漏洞,web服务器就安全了”,事实上,并非如此。一个合格的web程序开发人员,应该时刻清楚自己开发的程序会在什么环境中被使用,以及一旦自己的程序产生某种漏洞,最终会导致什么后果。简单的说,web程序被安装在一台或多台(分布式)web服务器上,一旦安装成功,就等于在为广大用户提供服务的同时,给入侵者打开了一条或N条新的思路。如果服务器管理员刚好对安全配置不了解(事实上,国内这种管理员居多),那么只好由我们的程序来守好最后的关卡最后一道防线。

看了本文题目,一定有一部分人会认为,“不就是讲JSP漏洞么,用得着披着这么厚的包装么?”,为了回答这个疑问,我们先看看JSP和ASP的开发有什么不同吧。在ASP时代(ASP,PHP等语言),开发一套系统往往没有修改已经写好的系统痛苦的多,因为它们把所有的代码(包括链接数据库的代码、执行SQL语句的代码、控制页面显示的代码)统统都放在<%……%>中,我们时常会看到如下代码块:
———–代码来自某ASP木马———–
Function GetFileSize(size)
Dim FileSize
FileSize=size / 1024
FileSize=FormatNumber(FileSize,2)
If FileSize < 1024 and FileSize > 1 then
GetFileSize="<font color=red>"& FileSize & "</font>&nbsp;KB"
ElseIf FileSize >1024 then
GetFileSize="<font color=red>"& FormatNumber(FileSize / 1024,2) & "</font>&nbsp;MB"
Else
GetFileSize="<font color=red>"& Size & "</font>&nbsp;Bytes"
End If
End Function
—————————————-
如果客户的需求变了,要求页面不能使用“<font color=red>”等标签,全部应用“CSS”显示。挂了,把程序员召唤出来,一个一个的改吧。。。注意,这里强调下,特指“召唤程序员”才能改,如果是学美工的,只会HTML、JS、CSS,完了,这活还干不成。而这些只是简单的页面修改,如果客户今天说,MYSQL服务器承担不了这个数据量,要挂Oracle,可怜的程序员就要在一片一片的代码海洋里寻找执行SQL语句的代码,而每一个文件都可能存放着SQL语句,意味着每一个文件都可能在受SQL注入的威胁。

JSP采用MVC模式分层架构进行开发,就可以把所有的文件分开,根据其用途,分别放在不同的文件夹下(分层),每个文件夹下的文件只负责自己的事情。例如数据访问层的代码就放在数据访问层的文件夹下,业务逻辑层的代码也都放在自己的文件夹下,当显示层(这一层是为了把最终的运算结果显示给用户看)的需求发生变化,就像前面的客户需求,我们只要修改这一层的文件就是了,其他层的代码根本不需要动,而修改者也不需要懂得其它层的代码。

代码分层了,意味着漏洞也在跟着分层,我们寻找JSP漏洞的思路也要跟着分层,才能与时俱进。

下面在讲述寻找漏洞的过程中,本文就拿一个简单的分层架构例子来做样板。样板程序的名称为“XX文章系统”,系统使用了STRUTS框架,和安全有关的层分为:
DB层”,这一层存放了链接数据库的字符串,以及JdbcTemplate类,直接访问数据库。因为在java中,执行SQL语句的函数按照返回值可以分为三类,所以在这一层定义了JDBC模版类(JdbcTemplate),每一次使用操作数据库时都要执行这一层的三个方法其中一个。
DAO层(Data Access Object数据访问对象层)”,从安全角度上看,这一层存放了SQL语句(并不执行SQL语句,语句传给DB层执行)。这一层调用“DB层”访问数据库,它只知道“DB层”的存在,不知道数据库的存在。
SERVICE层”,业务逻辑层,因为一个业务的实现,并不是一次数据库访问就可以完成的,所以这一层通过N次调用“DAO层的方法”实现业务逻辑,它只知道“DAO层”的存在,不知道“DB层”和数据库的存在。
ACTION层”,调用业务逻辑层,根据返回的结果,控制JSP页面显示。它只知道业务层的存在。这一层是入侵者的攻击平台。
Form层”,把用户POST提交的信息封装成Form对象,经过验证后提交给ACTION层处理。
JSP层”(显示层),这一层是最终显示给用户看的页面,同时也是入侵者的攻击平台。
在收到GET请求后,用户访问ACTION层,自动会发生:“ACTION调用SERVICE,SERVICE调用DAO,DAO调用DB,DB执行SQL语句返回结果给DAO,DAO返回给SERVICE,SERVICE返回给ACTION,ACTION把数据显示到JSP里返回给用户”。
在收到POST请求后,用户提交的表单会被封装成form对象,在封装的时候,调用form类中的验证方法对提交参数进行验证,然后把form对象扔给ACTION层,继续执行GET请求后面的步骤。

有了样板,我们来分析这套程序中可能出现的各种web漏洞。

1,SQL注入漏洞。
从SQL注入漏洞说起吧,在web漏洞里,SQL注入是最容易被利用而又最具有危害性的。怎么快速的找到呢?先分析流程,就拿用户查看文章这个流程为例:用户访问一个action,告诉它用户想看ID为7的文章,这个action就会继续完成前面所说的流程。

如果是ASP程序,这就是最容易产生问题的时候,ASP是弱类型,接到参数后不需要转换类型,就和SQL语句连加起来。但是JSP就不一样,JSP是强类型的语言,接受有害的参数后:对于GET请求(直接在地址栏访问页面),如果这里要的是int型,即使不懂安全的程序员,也会把它(文章的ID)立刻转换成int,因为这里转换后在后面的处理中会更容易操作,而这时程序就出错了;对于POST请求(提交表单),如果这里要的是int型,程序会在把它封装成Form对象时,因为自动要进行类型转化,同样发生错误,这两种错误发生后,根本不会访问后面的流程,就抛出异常跳出了,或许这就是JSP天生的安全性。所以,通常提交的变量是int时,不会发生问题,问题会出现在string参数这里,如果要查看某用户的信息,程序可能会让你提交如下参数:showuser.do?username=kxlzx。问题来了,因为这里是string类型,所以不懂安全的程序员顶多会判断一下是不是空,就连加成为SQL语句。有漏洞的程序大概会写成这个样子:
ACTION的代码:showuser.do
String username = null;
username = request.getParameter("username");
Service service = new Service();
service.findByUsername(username);
得到参数后调用service(代码略),service层直接交给了Dao层,dao的代码:
public Object findByUsername(String username)
{
JdbcTemplate jt=new JdbcTemplate();
String sql = "select * from Users where username=’"+username"’";
List list = jt.query(sql);
……………….
}
dao调用了DB层的JdbcTemplate,把SQL语句拼好后,传给了JdbcTemplate去执行。不用再看这里的JdbcTemplate,就可以知道里面的代码使用了Statement类的executequery()方法执行,最终导致了SQL注入漏洞。

分析了这么半天,有读者会问:“难道我要费这么大的力气才能找到漏洞么?”。的确,通常在ASP程序里找注入时的思路就是这样子,但是我们现在是在使用了开发模式分层架构的JSP程序里,应该按照分层架构的思维去找漏洞。在回答这个问题之前,我们还得绕个弯子,看看怎么在这里预防SQL注入(java始终都是这么优美,它不会直接告诉你答案,而是一层一层的让你拨开云雾)。

刚才分析流程,是从正向分析的,从用户输入到产生漏洞,我们在防御的时候,不妨倒过来看看,从DB层入手。JdbcTemplate调用执行SQL语句,可以有两个类供我们选择,一个是Statement,另一个就是预处理的Statement,两者有着效率上和安全上的显著差别。在效率上,只要数据库支持预处理技术(sqlserver,mysql,oracle等都支持,只有少数access等不支持),就会在大量执行SQL语句时增加速度;在安全上,使用预处理,会把接受的参数也经过预处理,从而不会作为SQL语句的一部分执行,而是仅仅作为SQL语句中的参数部分内容被执行。一旦DB层使用了预处理,DAO层的SQL语句也会发生变化,成为这个样子:
public Object findByUsername(String username)
{
JdbcTemplate jt=new JdbcTemplate();
String sql = "select * from Users where username=?";
List list = jt.query(sql,new Object[1]{username});
……………….
}
这样,SQL注入就和我们的程序几乎无关了,注意我说的是几乎,而不是全部。知道了怎么防御,于是一切在这里变的简单极了,我们应该直接去DB层找到JdbcTemplate,看看代码,一旦使用了Statement,很好,这个系统十有八九有漏洞,对于GET请求,下面要做的是使用Editplus搜索“request.getParameter”,对于POST请求,就打开所有的FORM层寻找验证方法(validate方法专门用于验证),如果验证写的有问题,就会导致漏洞出现。没有使用预处理的系统,可能会在action层和form层进行防御,对参数过滤,但总有防御不到的时候,因为战线拉的太长了,每一个action都可能接受参数并存在漏洞。

还有一种情况,系统一部分使用了预处理,一部分没有,这样的情况可能是因为项目赶的比较仓促,人员没有经过正规培训,最后艰难的整合到了一起。这种情况也好办,直接在DAO层搜索("’)或(’"),这些符号用于和字符串变量连加,拼SQL语句,肯定是这些语句之后的代码使用了Statement。然后再往上层找,看看哪个action调用了这个有问题的dao类,也可能发生SQL注入。

即使系统使用了预处理,别忘了,程序给客户使用后,客户有权利去扩展的。程序拿到客户那里,客户有了新的需求,而这个需求又不大,很可能不愿意花钱重新雇人来实现扩展功能,在这个时候也可能出现问题,客户使用自己的程序员扩展AJAX功能,这个程序员因为怕出问题,不敢动源程序,就在web.xml里加了一个servlet,这个servlet直接去调用conn。可怕的事情发生了。所以,我们的搜索漏洞规则中又加上了一条,在非dao层的文件中,搜索“select,update,delete”等字符串。

2,暴露程序信息漏洞。
这个漏洞是怎么来的呢?我们需要从异常说起。有经验的入侵者,可以从JSP程序的异常中获取很多信息,比如程序的部分架构、程序的物理路径、SQL注入爆出来的信息等,这个漏洞很容易防御,却很难快速定位漏洞文件。出现这样漏洞的时候,通常是我们在写代码的时候,少了一些可能性的考虑而导致的。这样的问题都是经验造成的,而寻找漏洞也要通过经验加运气(要有仙缘。。。),我个人技术有限,就不多说了。防御的方法就是在程序中加上“Exception层”,自定义异常,把系统产生的异常统统包装起来,不要放过任何一个可能产生异常的地方。像腾讯的异常就包装的很好“对不起,今天的注册人数已经达到十万,请您明天再来。。。”,废话,日注册量都十万,还让不让人活啦,铁定是程序发生了异常,不敢让各位大大们看到真实的面孔。

3,AJAX暴露出来的漏洞。
前面讲SQL注入的时候说过的例子就是一个典型的情况,因为大多数网站不是在开发时就拥有Ajax技术的,都是后来看大家都用了,赶时髦加上。但是在加上的同时没有意识到,在web上增加一个文件,就等于扩展了一点攻击面。在这里我就不多说了,请参考IT168的AJAX安全专题。http://www4.it168.com/jtzt/shenlan/safe/ajax

4,业务逻辑漏洞。
这个词看起来挺抽象的,他和“暴露程序信息漏洞”有很多共同点,看名字就知道,应该是存在于业务逻辑层(service层)的漏洞。这样的漏洞都和程序的运行逻辑有关,举一个例子。

小王给小李转账,在业务层的流程应该是这样子的,首先在小王的账上扣除一百元,之后在小李的账上增加一百元。
这个过程需要执行至少两条SQL语句,也就是调用至少两次dao方法,而一旦调用中间出现问题(产生异常),就应该立刻回滚而不是跳转到异常处理机制。大家都应该想到使用“事务处理”,是的,在一个大型复杂的项目里,一定要进行事务处理,一旦事务处理控制的不好,麻烦就大了。这就是它和“暴露程序信息漏洞”的共同点,发现的时候,要凭经验和运气。

5,XSS漏洞。
这个漏洞也影响深远,想要发现这样的漏洞,除了在页面上进行测试外,还要从流程上入手。用户输入有害信息后,信息保存到数据库,从数据库中读出来丢给用户时产生漏洞。也就是说我们有两个过程可以拦截,就是保存到数据库时,和从数据库读出来后交给用户时。最快的方法是直接打开数据库查看数据,如果数据没有经过编码直接放进了数据库,那么可能性就有了一半。剩下的一半更简单,在action层搜索转码常用的字符,如果没有,就很容易发现漏洞。即使有,也不用着急,在action层里慢慢找,很可能还有漏网之鱼。

6,页面层的逻辑漏洞。
此类漏洞涵盖面很大,包括“暴露不该暴露的数据”、“权限控制的不精确”、“方便客户的同时存在安全隐患”等等。这类漏洞就只能靠着自己的经验,使用系统的每一个细小功能来寻找。我给出几个例子供大家参考。

例1,“找回密码”功能,这个功能是为了方便客户的,可以通过一些客户之前确认的信息而获得客户的身份验证。有些程序的逻辑是这样的,“请输入VIP用户名”–(判断VIP用户不存在)–“请输入提示问题答案”–显示用户密码或提供修改密码的链接。第一步,入侵者可以获得VIP用户名是否存在,进而获取密码,第二步,一旦用户留的问题比较弱智,就等于告诉别人自己的密码。

例2,用户列表功能,试想,普通用户闲着没事看用户列表做什么?这个功分明是为了方便入侵者搜集用户名的。

例3,不要把防护交给JS,谁告诉我们使用JS可以防止用户做某些操作的?这简直是陷阱,JS只能防护普通用户而已,永远不要相信客户端提交上来的数据,我见到有人的系统在限制上传文件时,仅仅在JS里做了防护,这不是自欺欺人么?

Web漏洞层出不穷,即使不存在以上漏洞,也别高兴的太早,我们现在使用的技术,只能防范目前上了台面的攻击,或许今天你的系统固若金汤,明天就出现了新的攻击方法。就像04年突然出现的“上传文件”漏洞,在写代码的时候,谁能想到这里还会出现问题?本文中,我仅仅是根据自己的一些经验,以及一时灵感获得的思路,给大家抛砖引玉来的,文中一定有没有写到的地方,而从分层架构的角度去看漏洞的思想才刚刚开始,希望每一位读者在自己的心里都有一翻序曲。期待大家文明的踢场子和鼓励。

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1 条评论。

  1. 文章很好啊,像我这种没有java基础又想学习的孩子,拿前面几层的叙述来YY是很管用的:)

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