RASP技术攻防实战：环境配置与代码实现

一、RASP技术概述

RASP（Runtime Application Self-Protection）是一种运行时应用自我保护技术，通过在应用程序运行时注入安全检测代码，实现对应用行为的监控和防护。本文将从实战角度介绍Java RASP的环境配置与基础实现。

二、项目初始化

1. 创建Maven项目结构

1. 在IDEA中新建一个Maven项目，命名为JavawebAgent
2. 删除默认的src目录
3. 右键新建Module，选择Maven项目：
   • 第一个Module命名为agent（ArtifactId）
   • 第二个Module命名为test-struts2（测试web代码区域）

最终目录结构：

JavawebAgent
├── agent
└── test-struts2

三、agent模块配置

1. pom.xml配置

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.ow2.asm</groupId>
        <artifactId>asm-all</artifactId>
        <version>5.1</version>
    </dependency>
</dependencies>

<build>
    <finalName>agent</finalName>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
            <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
            <configuration>
                <source>1.6</source>
                <target>1.6</target>
            </configuration>
        </plugin>
        <plugin>
            <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
            <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
            <version>2.3.2</version>
            <configuration>
                <archive>
                    <manifestFile>src/main/resources/MANIFEST.MF</manifestFile>
                </archive>
            </configuration>
        </plugin>
        <plugin>
            <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
            <artifactId>maven-shade-plugin</artifactId>
            <version>2.3</version>
            <executions>
                <execution>
                    <phase>package</phase>
                    <goals>
                        <goal>shade</goal>
                    </goals>
                    <configuration>
                        <artifactSet>
                            <includes>
                                <include>commons-io:commons-io:jar:*</include>
                                <include>org.ow2.asm:asm-all:jar:*</include>
                            </includes>
                        </artifactSet>
                    </configuration>
                </execution>
            </executions>
        </plugin>
        <plugin>
            <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
            <artifactId>maven-surefire-plugin</artifactId>
            <version>2.21.0</version>
            <configuration>
                <skipTests>true</skipTests>
            </configuration>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

2. MANIFEST.MF文件配置

在resources目录下创建MANIFEST.MF文件，内容如下：

Manifest-Version: 1.0
Can-Retransform-Classes: true
Can-Redefine-Classes: true
Can-Set-Native-Method-Prefix: true

3. Maven自动打包配置

1. 在IDEA右上角找到Add Configurations
2. 点击+，选择Maven
3. 配置：
   • 工作目录：选择项目根目录
   • 选择agent模块
   • 命令：clean install

四、核心代码实现

1. Agent入口类

package cn.org.javaweb.agent;

import java.lang.instrument.Instrumentation;

public class Agent {
    public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
        inst.addTransformer(new AgentTransform());
    }
}

2. AgentTransform类（实现字节码转换）

package cn.org.javaweb.agent;

import java.lang.instrument.ClassFileTransformer;
import java.lang.instrument.IllegalClassFormatException;
import java.security.ProtectionDomain;

public class AgentTransform implements ClassFileTransformer {
    @Override
    public byte[] transform(ClassLoader loader, String className, 
                          Class<?> classBeingRedefined, 
                          ProtectionDomain protectionDomain, 
                          byte[] classfileBuffer) throws IllegalClassFormatException {
        className = className.replace("/", ".");
        try {
            if (className.contains("ProcessBuilder")) {
                System.out.println("Load class: " + className);
                ClassReader classReader = new ClassReader(classfileBuffer);
                ClassWriter classWriter = new ClassWriter(classReader, ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
                ClassVisitor classVisitor = new TestClassVisitor(classWriter);
                classReader.accept(classVisitor, ClassReader.EXPAND_FRAMES);
                classfileBuffer = classWriter.toByteArray();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return classfileBuffer;
    }
}

3. TestClassVisitor类（ASM字节码操作）

package cn.org.javaweb.agent;

import org.objectweb.asm.ClassVisitor;
import org.objectweb.asm.MethodVisitor;
import org.objectweb.asm.Opcodes;

public class TestClassVisitor extends ClassVisitor implements Opcodes {
    public TestClassVisitor(ClassVisitor cv) {
        super(Opcodes.ASM5, cv);
    }

    @Override
    public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String desc, 
                                   String signature, String[] exceptions) {
        MethodVisitor mv = super.visitMethod(access, name, desc, signature, exceptions);
        
        if ("start".equals(name) && "()Ljava/lang/Process;".equals(desc)) {
            System.out.println(name + "方法的描述符是:" + desc);
            return new AdviceAdapter(Opcodes.ASM5, mv, access, name, desc) {
                @Override
                public void visitCode() {
                    mv.visitVarInsn(ALOAD, 0);
                    mv.visitFieldInsn(GETFIELD, "java/lang/ProcessBuilder", "command", "Ljava/util/List;");
                    mv.visitMethodInsn(INVOKESTATIC, "cn/org/javaweb/agent/ProcessBuilderHook", 
                                      "start", "(Ljava/util/List;)V", false);
                    super.visitCode();
                }
            };
        }
        return mv;
    }
}

4. ProcessBuilderHook类（命令执行拦截）

package cn.org.javaweb.agent;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class ProcessBuilderHook {
    public static void start(List<String> commands) {
        String[] commandArr = commands.toArray(new String[commands.size()]);
        System.out.println(Arrays.toString(commandArr));
        // 这里可以添加拦截逻辑
    }
}

五、测试环境配置

1. Tomcat VM参数配置

在Tomcat配置的VM options中添加：

-Dfile.encoding=UTF-8
-noverify
-Xbootclasspath/p:/path/to/agent.jar
-javaagent:/path/to/agent.jar

注意将/path/to/agent.jar替换为实际的agent.jar路径。

2. 测试JSP页面

创建一个测试JSP页面cmd.jsp：

<%@ page import="java.io.InputStream" %>
<%@ page contentType="text/html;charset=UTF-8" language="java" %>
<pre>
<%
    Process process = Runtime.getRuntime().exec(request.getParameter("cmd"));
    InputStream in = process.getInputStream();
    int a = 0;
    byte[] b = new byte[1024];
    while ((a = in.read(b)) != -1) {
        out.println(new String(b, 0, a));
    }
    in.close();
%>
</pre>

六、工作原理分析

1. Agent加载机制：

   • 通过premain方法在JVM启动时加载agent
   • 使用InstrumentationAPI注册ClassFileTransformer

2. 字节码转换流程：

   • 检测到ProcessBuilder类加载时进行拦截
   • 使用ASM框架修改字节码
   • 在start方法执行前插入自定义逻辑

3. 命令执行拦截：

   • 通过ASM获取ProcessBuilder.command字段值
   • 调用ProcessBuilderHook.start()方法进行拦截处理
   • 输出执行的命令参数

七、扩展思路

1. 拦截功能实现：

   • 在ProcessBuilderHook.start()中添加拦截逻辑
   • 需要获取当前HTTP请求的response对象才能实现拦截

2. 其他攻击点防护：

   • 参考百度OpenRASPhook点设计
   • 可防护SQL注入、文件操作、反序列化等漏洞

3. 性能优化：

   • 减少不必要的类转换
   • 优化ASM字节码操作

八、学习建议

1. 深入学习ASM：

   • 理解Java字节码结构
   • 掌握ASM Core API使用

2. 参考资源：

   • 百度OpenRASP文档
   • ASM官方文档
   • Java字节码增强技术

通过本教程，您已经掌握了Java RASP的基本实现原理和实战方法，可以在此基础上进一步开发完整的安全防护功能。