Java開發中的安全編碼是什么

Java開發中的安全編碼是什么？針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

1 - 輸入校驗

編碼原則：針對各種語言本身的保留字符，做到數據與代碼相分離。

1.1 SQL 注入防范

嚴重性高，可能性低。

(1) 參數校驗，攔截非法參數（推薦白名單）：

public String sanitizeUser(String username) {
  return Pattern.matches("[A-Za-z0-9_]+", username)
    ? username : "unauthorized user";
}

(2) 使用預編譯：

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

嚴重性中，可能性高。防范方法有：

(1) 輸入輸出校驗（推薦白名單）；

(2) org.apache.commons.lang 工具包處理；

(3) 富文本可用 owasp antisamp 或 java html sanitizer 處理；

(4) ESAPI 處理：

// HTML 實體
ESAPI.encoder().encodeForHTML(data);

// HTML 屬性
ESAPI.encoder().encodeForHTMLAttribute(data);

// JavaScript
ESAPI.encoder().encodeForJavaSceipt(data);

// CSS 
ESAPI.encoder().encodeForCSS(data);

// URL
ESAPI.encoder().encodeForURL(data);

1.3 代碼注入/命令執行防范

嚴重性高，可能性低。

(1) 參數校驗，攔截非法參數（推薦白名單）；

(2) 不直接執行用戶傳入參數：

if("open".equals(request.getParameter("choice"))) {
  Runtime.getRuntime().exec("your command...");
}

(3) 及時更新升級第三方組件：

比如Struts、Spring、ImageMagick等。

1.4 日志偽造防范

嚴重性低，可能性高。

(1) 不要log用戶可控的信息；

(2) 輸入參數校驗（推薦白名單）：

// 處理回車、換行符
Pattern p = Pattern.compile("%0a|%0d0a|\n|\r\n");
Matcher m = p.matcher(data);
dest = m.replaceAll("");

(3) 使用 Log4j2。

1.5 XML 外部實體攻擊

嚴重性中，可能性中。

(1) 關閉內聯 DTD 解析，使用白名單來控制允許使用的協議；

(2) 禁用外部實體：

DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();

factory.setExpandEntityReferences(false);

(3) 過濾用戶提交的 XML 數據：

比如 !DOCTYPE、<!ENTITY、SYSTEM、PUBLIC 等。

1.6 XML 注入防范

嚴重性中，可能性低。

(1) 教研用戶輸入（推薦白名單）：

OutputFormat format = OutputFormat.createPrettyPrint();

(2) 使用安全的 XML 庫（比如 dom4j）。

1.7 URL 重定向防范

嚴重性中，可能性低。

(1) 設置嚴格白名單幾網絡邊界：

String url = request.getParameter("url");
String host = getHostFromUrl(url);
if(!validateHost(host)) {
  return;
}

(2) 加入有效性驗證的 Token；

(3) referer 適用于檢測監控 URL 重定向、CSRF 等，多數場景下也可用作防范措施。

2 - 異常處理

編碼原則：不要泄露詳細異常信息。

2.1 敏感信息泄露防范

嚴重性低，可能性中。

屏蔽敏感信息示例：

catch(IOException e) {
  System.out.println("Invalid file");
  // System.out.println("Error code: 0001");
  return;
}

2.2 保持對象一致性

嚴重性中，可能性低。

(1) 重排邏輯，使得產生異常的代碼在改變對象狀態的代碼之前執行；

catch(Exception e) {
  // revert
  money -= PADDING; 
  return -1;
}

(2) 在出現異常導致操作失敗的情況下，使用事務回滾機制；

(3) 在對象的臨時拷貝上執行操作，成功后再提交給正式的對象；

(4) 回避修改對象的需求，盡量不去修改對象。

3 - I/O 操作

編碼規則：可寫的文件不可執行，可執行的文件不可寫。

3.1 資源釋放

嚴重性低，可能性高。

Java 垃圾回收器回自動釋放內存資源，非內存資源需要開發人員手動釋放，比如 DataBase，Files，Sockets，Streams，Synchronization 等資源的釋放。

try {
  Connection conn = getConnection();
  Statement statement = conn.createStatement();
  ResultSet resultSet = statement.executeQuery(sqlQuery);
  processResults(resultSet);
} catch(SQLException e) {
  // forward to handler
} finally {
  if (null != conn) {
    conn.close();
  }
}

3.2 清除臨時文件

嚴重性中，可能性中。

(1) 自動清除：

File tempFile = Files.createTempFile("tempname", ".tmp");
try {
  BufferedWriter writer = Files.newBufferedWriter(tempFile.toPath(),
      StandardCharsets.UTF_8, StandardOpenOption.DELETE_ON_CLOSE)
  // operate the file
  writer.newLine();
} catch (IOException e) {
  e.printStackTrace();
}

(2) 手動清除。

3.3 避免將 bufer 暴露給不可信代碼

嚴重性中，可能性中。

wrap、duplicate 創建的 buffer 應該以只讀或拷貝的方式返回：

Charbuffer buffer；
public Duplicator() {
  buffer = CharBuffer.allocate(10);
}

/** 獲取只讀的 Buffer */
public CharBuffer getBufferCopy() {
  return buffer.asReadOnlyBuffer();
}

3.4 任意文件下載/路徑遍歷防范

嚴重性中，可能性高。

(1) 校驗用戶可控的參數（推薦白名單）；

(2) 文件路徑保存到數據庫，讓用戶提交文件對應的 ID 去下載文件：

<%
String filePath = getFilePath(request.getParameter("id"));
download(filePath);
%>

(3) 判斷目錄和文件名：

if(!"/somedir/".equals(filePath) || !"jpg".equals(fileType)) {
  ...
  return -1;
}

(4) 下載文件前做權限判斷。

補充：禁止將敏感文件（如日志文件、配置文件、數據庫文件等）存放在 web 內容目錄下。

3.5 非法文件上傳防范

嚴重性高，可能性中。

在服務器端用白名單方式過濾文件類型，使用隨機數改寫文件名和文件路徑。

if(!ESAPI.validator().isValidFileName(
    "upload", filename, allowedExtensions, false)) {
  throw new ValidationUploadException("upload error");
}

補充：如果使用第三方編輯器，請及時更新版本。

4 - 序列化/反序列化操作

編碼原則：不信任原則。

4.1 敏感數據禁止序列化

嚴重性高，可能性低。

使用 transient、serialPersistentFields 標注敏感數據：

private static final ObjectStreamField[] serialPersistentFields = {
  new ObjectStreamField("name", String.class),
  new ObjectStreamField("age", Integer.TYPE)
}

當然，正確加密的敏感數據可以序列化。

4.2 正確使用安全管理器

嚴重性高，可能性低。

如果一個類的構造方法中含有各種安全管理器的檢查，在反序列化時也要進行檢查：

private void writeObject(ObjectOutputStream out) throws IOException {
  performSecurityManagerChek();
  out.writeObject(xxx);
}

補充：第三方組件造成的反序列化漏洞可通過更新升級組件解決；

禁止 JVM 執行外部命令，可減小序列化漏洞造成的危害。

5 - 運行環境

編碼原則：攻擊面最小化原則。

5.1 不要禁用字節碼驗證

嚴重性中，可能性低。

啟用 Java 字節碼驗證：Java -Xverify:all ApplicationName

5.2 不要遠程調試/監控生產環境的應用

嚴重性高，可能性低。

(1) 生產環境中安裝默認的安全管理器，并且不要使用 -agentlib，-Xrunjdwp 和 -Xdebug 命令行參數：

${JAVA_HOME}/bin/java -Djava.security.manager ApplicationName

(2) iptables 中關閉相應 jdwp 對外訪問的端口。

5.3 生產應用只能有一個入口

嚴重性中，可能性中。

移除項目中多余的 main 方法。

6 - 業務邏輯

編碼原則：安全設計 API。

6.1 用戶體系

過程如下：

(1) identification <-- 宣稱用戶身份（鑒定提供唯一性）
|
|--> (2) authentication <-- 驗證用戶身份（驗證提供有效性）
|
|--> (3) authorization <-- 授權訪問相關資源（授權提供訪問控制）
|
|--> RESOURCE
|
|--> (4) accountability <-- 日志追溯

(1) 身份驗證：

嚴重性高，可能性中。

多因素認證；

暴力破解防范：驗證碼、短信驗證碼、密碼復雜度校驗、鎖定賬號、鎖定終端等；

敏感數據保護：存儲、傳輸、展示（API 接口、HTML 頁面掩碼）；

禁止本地驗證：重要操作均在服務器端進行驗證。

(2) 訪問控制：

嚴重性高，可能性中。

從 Session 中獲取身份信息；

禁用默認賬號、匿名賬號，限制超級賬號的使用；

重要操作做到職責分離；

用戶、角色、資源、權限做好相互校驗；

權限驗證要在服務器端進行；

數據傳輸階段做好加密防篡改。

補充：oauth 授權時授權方和應用方都要做好安全控制。

(3) 會話管理：

嚴重性高，可能性中。

補充：設置認證 Cookie 時，需加入 secure 和 httponly 屬性。

(3) 日志追溯：

嚴重性中，可能性中。

記錄每一個訪問敏感數據的請求，或執行敏感操作的事件；

防范日志偽造攻擊（輸入校驗）；

任何對日志文件的訪問（讀、寫、下載、刪除）嘗試都必須被記錄。

6.2 在線支付

嚴重性高，可能性中。

支付數據做簽名，并確保簽名算法的可靠；

重要參數進行校驗，并做有效性驗證；

驗證訂單的唯一性，防止重放攻擊。

6.3 順序執行

嚴重性高，可能性中。

對每一步的請求都要嚴格驗證，并且要以上一步的執行結果為依據；

給請求參數加入隨機 key，貫穿驗證的始終。

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