Java - Java开发中的安全编码问题
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[TOC]
# 1 - 输入校验
编码原则：针对各种语言本身的保留字符，做到**数据与代码相分离**。
## 1.1 SQL 注入防范
严重性高，可能性低。
(1) 参数校验，拦截非法参数（推荐白名单）：
```java
public String sanitizeUser(String username) {
return Pattern.matches("[A-Za-z0-9_]+", username)
? username : "unauthorized user";
}
```
(2) 使用预编译：
```java
String sql = "UPDATE EMPLOYEES SET SALARY = ? WHERE ID = ?";
PreparedStatement statement = conn.prepareStatement(sql);
statement.setBigDecimal(1, 285500.00);
statement.setInt(2, 30015800);
```
## 1.2 XSS防范
严重性中，可能性高。防范方法有：
(1) 输入输出校验（推荐白名单）；
(2) `org.apache.commons.lang` 工具包处理；
(3) 富文本可用 `owasp antisamp` 或 `java html sanitizer` 处理；
(4) ESAPI 处理：
```java
// HTML 实体
ESAPI.encoder().encodeForHTML(data);
// HTML 属性
ESAPI.encoder().encodeForHTMLAttribute(data);
// JavaScript
ESAPI.encoder().encodeForJavaSceipt(data);
// CSS
ESAPI.encoder().encodeForCSS(data);
// URL
ESAPI.encoder().encodeForURL(data);
```
## 1.3 代码注入/命令执行防范
严重性高，可能性低。
(1) 参数校验，拦截非法参数（推荐白名单）；
(2) 不直接执行用户传入参数：
```java
if("open".equals(request.getParameter("choice"))) {
Runtime.getRuntime().exec("your command...");
}
```
(3) 及时更新升级第三方组件：
比如Struts、Spring、ImageMagick等。
## 1.4 日志伪造防范
严重性低，可能性高。
(1) 不要log用户可控的信息；
(2) 输入参数校验（推荐白名单）：
```java
// 处理回车、换行符
Pattern p = Pattern.compile("%0a|%0d0a|\n|\r\n");
Matcher m = p.matcher(data);
dest = m.replaceAll("");
```
(3) 使用 Log4j2。
## 1.5 XML 外部实体攻击
严重性中，可能性中。
(1) 关闭内联 DTD 解析，使用白名单来控制允许使用的协议；
(2) 禁用外部实体：
```java
DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
factory.setExpandEntityReferences(false);
```
(3) 过滤用户提交的 XML 数据：
比如 `!DOCTYPE`、`
```
(3) 判断目录和文件名：
```java
if(!"/somedir/".equals(filePath) || !"jpg".equals(fileType)) {
...
return -1;
}
```
(4) 下载文件前做权限判断。
补充：禁止将敏感文件（如日志文件、配置文件、数据库文件等）存放在 web 内容目录下。
## 3.5 非法文件上传防范
严重性高，可能性中。
在服务器端用白名单方式过滤文件类型，使用随机数改写文件名和文件路径。
```java
if(!ESAPI.validator().isValidFileName(
"upload", filename, allowedExtensions, false)) {
throw new ValidationUploadException("upload error");
}
```
补充：如果使用第三方编辑器，请及时更新版本。
# 4 - 序列化/反序列化操作
编码原则：不信任原则。
## 4.1 敏感数据禁止序列化
严重性高，可能性低。
使用 `transient`、`serialPersistentFields` 标注敏感数据：
```java
private static final ObjectStreamField[] serialPersistentFields = {
new ObjectStreamField("name", String.class),
new ObjectStreamField("age", Integer.TYPE)
}
```
当然，正确加密的敏感数据可以序列化。
## 4.2 正确使用安全管理器
严重性高，可能性低。
如果一个类的构造方法中含有各种安全管理器的检查，在反序列化时也要进行检查：
```java
private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
performSecurityManagerChek();
out.writeObject(xxx);
}
```
补充：第三方组件造成的反序列化漏洞可通过更新升级组件解决；
禁止 JVM 执行外部命令，可减小序列化漏洞造成的危害。
# 5 - 运行环境
编码原则：攻击面最小化原则。
## 5.1 不要禁用字节码验证
严重性中，可能性低。
启用 Java 字节码验证：`Java -Xverify:all ApplicationName`
## 5.2 不要远程调试/监控生产环境的应用
严重性高，可能性低。
(1) 生产环境中安装默认的安全管理器，并且不要使用 `-agentlib`，`-Xrunjdwp` 和 `-Xdebug` 命令行参数：
```shell
${JAVA_HOME}/bin/java -Djava.security.manager ApplicationName
```
(2) iptables 中关闭相应 jdwp 对外访问的端口。
## 5.3 生产应用只能有一个入口
严重性中，可能性中。
移除项目中多余的 `main` 方法。
# 6 - 业务逻辑
编码原则：安全设计 API。
## 6.1 用户体系
过程如下：
(1) identification <-- 宣称用户身份（鉴定提供唯一性）
|
|--> (2) authentication <-- 验证用户身份（验证提供有效性）
|
|--> (3) authorization <-- 授权访问相关资源（授权提供访问控制）
|
|--> RESOURCE
|
|--> (4) accountability <-- 日志追溯
(1) 身份验证：
严重性高，可能性中。
多因素认证；
暴力破解防范：验证码、短信验证码、密码复杂度校验、锁定账号、锁定终端等；
敏感数据保护：存储、传输、展示（API 接口、HTML 页面掩码）；
禁止本地验证：重要操作均在服务器端进行验证。
(2) 访问控制：
严重性高，可能性中。
从 Session 中获取身份信息；
禁用默认账号、匿名账号，限制超级账号的使用；
重要操作做到职责分离；
用户、角色、资源、权限做好相互校验；
权限验证要在服务器端进行；
数据传输阶段做好加密防篡改。
补充：oauth 授权时授权方和应用方都要做好安全控制。
(3) 会话管理：
严重性高，可能性中。
漏洞名称 | 防御方法
----------------- | ---------
会话 ID 中嵌入 URL | 会话 ID 保存在 Cookie 中
无 Session 验证 | 所有的访问操作都应基于 Session
Session 未清除 | 注销、超时、关闭浏览器时，都要清除 Session
Session 固定攻击 | 认证通过后更改 Session ID
Session ID 可猜测 | 使用开发工具中提供的会话管理机制
重放攻击 | 设置一次失效的随机数，或设置合理的时间窗
补充：设置认证 Cookie 时，需加入 secure 和 httponly 属性。
(3) 日志追溯：
严重性中，可能性中。
- 记录每一个访问敏感数据的请求，或执行敏感操作的事件；
- 防范日志伪造攻击（输入校验）；
- 任何对日志文件的访问（读、写、下载、删除）尝试都必须被记录。
## 6.2 在线支付
严重性高，可能性中。
支付数据做签名，并确保签名算法的可靠；
重要参数进行校验，并做有效性验证；
验证订单的唯一性，防止重放攻击。
## 6.3 顺序执行
严重性高，可能性中。
对每一步的请求都要严格验证，并且要以上一步的执行结果为依据；
给请求参数加入随机 key，贯穿验证的始终。
> ## 参考资料
> [安全编码指南Secure Coding Guidelines for Java SE ](http://www.oracle.com/technetwork/java/seccodeguide-139067.html)
> [安全编码示例SEI CERT Oracle Coding Standard for Java](https://wiki.sei.cmu.edu/confluencehttps://img.qb5200.com/download-x/display/java/SEI+CERT+Oracle+Coding+Standard+for+Java)
> ## 版权声明
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> 作者: [瘦风(https://healchow.com)](https://healchow.com)
>
> 出处: 博客园 [瘦风的博客(https://www.cnblogs.com/shoufeng)](https://www.cnblogs.com/shoufeng)
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