RMI源码深度分析与安全机制详解

一、RMI核心概念与架构

1.1 RMI基本定义

Remote Method Invocation(远程方法调用)是一种机制，允许在某个Java虚拟机上的对象调用另一个Java虚拟机中的对象上的方法。关键特性包括：

• 远程调用的对象必须实现Remote接口
• 参数通过"marshalled"(序列化)从本地发送到远程虚拟机
• 结果从远程虚拟机"unmarshalled"(反序列化)后返回调用方
• 方法调用导致的异常会传递回调用方

1.2 RMI核心组件

1. Registry：注册中心，管理远程对象引用
2. Stub：客户端代理，负责编组请求和解析响应
3. Skeleton：服务端存根，负责解析请求和编组响应
4. Transport Layer：底层通信层，处理网络传输

二、服务端Registry创建过程

2.1 Registry创建入口

Registry registry = LocateRegistry.createRegistry(1099);

2.2 核心调用链

1. LocateRegistry.createRegistry()
2. new RegistryImpl(port)
3. setup(new UnicastServerRef(lref))

2.3 关键对象关系

RegistryImpl 
  |- UnicastServerRef 
    |- LiveRef 
      |- TCPEndpoint 
        |- TCPTransport

2.4 详细流程分析

1. LiveRef初始化：

   • 创建ObjID(对象标识符)
   • 通过TCPEndpoint.getLocalEndpoint()创建网络端点
   • TCPEndpoint内部维护static Map localEndpoints缓存端点

2. TCPTransport初始化：

   • 负责底层Socket通信
   • 监听指定端口(默认1099)
   • 使用线程池处理连接

3. setup核心操作：

   • 创建RegistryImpl_Stub(客户端代理)
   • 创建RegistryImpl_Skel(服务端存根)
   • 将Target对象注册到ObjectTable

三、远程对象创建与绑定

3.1 远程对象要求

1. 必须实现java.rmi.Remote接口
2. 远程方法必须声明抛出RemoteException
3. 推荐继承UnicastRemoteObject(非强制)

3.2 对象导出过程

protected UnicastRemoteObject() throws RemoteException {
    this(0); // 0表示自动分配端口
    exportObject((Remote)this, port);
}

3.3 代理对象创建

1. Util.createProxy()流程：

   • 检查是否实现Remote接口
   • 检查是否存在_Stub类
   • 存在则反射创建Stub实例
   • 不存在则创建动态代理

2. Stub生成规则：

   • 接口名_Stub
   • 必须继承RemoteStub
   • 包含LiveRef引用

四、客户端调用机制

4.1 Registry获取

Registry registry = LocateRegistry.getRegistry("127.0.0.1", 1099);

4.2 调用流程

1. 创建LiveRef和UnicastRef
2. 通过Util.createProxy创建RegistryImpl_Stub
3. lookup触发实际网络请求

4.3 网络交互细节

1. 握手过程：

   • 客户端发送Magic(0x4b)和Version
   • 服务端返回ProtocolAck

2. 请求处理：

   • 客户端通过StreamRemoteCall封装请求
   • 服务端通过AcceptLoop接收连接
   • ConnectionHandler处理具体请求

五、安全机制与漏洞点

5.1 反序列化漏洞点

1. 客户端侧：

   • StreamRemoteCall.executeCall()异常处理
   • lookup()读取服务端返回对象
   • UnicastRef.unmarshalValue读取返回值

2. 服务端侧：

   • RegistryImpl_Skel.dispatch读取操作参数
   • 方法调用时的参数反序列化

5.2 安全防护

1. 白名单校验：

   ((MarshalInputStream)in).useCodebaseOnly();
   

2. 接口哈希验证：

   if (var4 != 4905912898345647071L) {
       throw new SkeletonMismatchException(...);
   }
   

3. 访问控制：

   checkAcceptPermission(acc);
   

六、JRMP协议分析

6.1 协议结构

1. 魔数(Magic)：0x4b
2. 版本号(Version)
3. 协议类型(Protocol)：
   • SingleOpProtocol
   • StreamProtocol
   • MultiplexProtocol

6.2 通信流程

1. 客户端发送：

   • 操作类型(Call/Ping/DGCAck)
   • 方法参数序列化数据

2. 服务端响应：

   • NormalReturn/ExceptionalReturn
   • 结果数据或异常对象

七、核心设计模式

7.1 代理模式

1. 静态代理：_Stub/_Skel
2. 动态代理：Proxy.newProxyInstance

7.2 工厂模式

1. LocateRegistry作为Registry工厂
2. Util负责Stub/Skel创建

7.3 责任链模式

1. 调用链：Stub → UnicastRef → LiveRef → TCPTransport
2. 处理链：AcceptLoop → ConnectionHandler → Dispatcher

八、性能优化策略

8.1 连接复用

1. freeList缓存空闲连接
2. TCPEndpoint缓存

8.2 异步处理

1. AcceptLoop独立线程
2. ConnectionThreadPool处理请求

8.3 懒加载

1. Stub/Skel延迟创建
2. 连接按需建立

九、典型问题排查

9.1 常见异常

1. MarshalException：序列化失败
2. UnmarshalException：反序列化失败
3. SkeletonMismatchException：接口不匹配
4. ConnectException：连接拒绝

9.2 调试技巧

1. 启用RMI日志：

   System.setProperty("sun.rmi.server.logCalls", "true");
   

2. 网络抓包分析JRMP流量

十、最佳实践建议

1. 安全实践：

   • 启用SecurityManager
   • 限制反序列化类
   • 使用代码签名

2. 性能调优：

   • 合理设置连接池大小
   • 优化序列化数据大小
   • 考虑使用RMI-IIOP

3. 设计建议：

   • 接口设计粗粒度
   • 避免大对象传输
   • 明确异常处理策略