OJ在线评测系统原生Java代码沙箱程序漏洞讲解原生超时资源权限控制

核心流程实现四原生实现Java程序漏洞讲解

我们的程序并不安全

到目前为止核心流程已经实现

但是想要上线安全么

首先如果用户提交恶意代码怎么办

执行阻塞占用资源不释放

程序卡死

注意类名要改为Main 包名一定要去掉

如果这种代码放到服务器中

会无限占用时间

package work.bigdata1421.dduojcodesandbox.unsafe;/*** 无限睡眠 阻塞程序的执行*/
public class SleepError {public static void main(String[] args) throws InterruptedException{long ONE_HOUR=60*60*1000L;Thread.sleep(ONE_HOUR);System.out.println("睡完了");}
}

占用内存不释放

无限占用服务器时间

package work.bigdata1421.dduojcodesandbox.unsafe;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** 无限占用空间（浪费系统内存）*/
public class MemoryError {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {List<byte[]> bytes = new ArrayList<>();while (true) {bytes.add(new byte[10000]);}}
}

实际运行中

我们会发现内存占用一定空间后程序就会自动报错

堆内存溢出

这是JVM的一个保护机制

占用内存不释放

我们可以设置JVM的启动内存

我们有一个工具专门来计算JVM的内存的

JVisualVM工具或者 Jconsole工具

可以连接到虚拟机上动态的来查看JVM的状态运行状态

读写文件

我们要写一个文件读取到数据库的密码

我们可以写这样一个程序

也是不安全的

package work.bigdata1421.dduojcodesandbox.unsafe;import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.List;/*** 读取服务器文件（文件信息泄露）*/
public class ReadFileError {public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {String userDir = System.getProperty("user.dir");String filePath = userDir + File.separator + "src/main/resources/application.yml";List<String> allLines = Files.readAllLines(Paths.get(filePath));System.out.println(String.join("\n", allLines));}
}

运行一下

发现读取出来了

写文件，越权植入木马

java -version 2>&1

向服务器写文件

package work.bigdata1421.dduojcodesandbox.unsafe;import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;/*** 向服务器写文件（植入危险程序）*/
public class WriteFileError {public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {String userDir = System.getProperty("user.dir");String filePath = userDir + File.separator + "src/main/resources/木马程序.bat";String errorProgram = "java -version 2>&1";Files.write(Paths.get(filePath), Arrays.asList(errorProgram));System.out.println("写木马成功，你完了哈哈");}
}

运行其他危险程序

直接通过Process执行危险程序

package work.bigdata1421.dduojcodesandbox.unsafe;import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;/*** 运行其他程序（比如危险木马）*/
public class RunFileError {public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {String userDir = System.getProperty("user.dir");String filePath = userDir + File.separator + "src/main/resources/木马程序.bat";Process process = Runtime.getRuntime().exec(filePath);process.waitFor();// 分批获取进程的正常输出BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));// 逐行读取String compileOutputLine;while ((compileOutputLine = bufferedReader.readLine()) != null) {System.out.println(compileOutputLine);}System.out.println("执行异常程序成功");}
}

Java原生超时资源权限控制

超时控制

判断运行时间

主线程在运行程序我们可以新建一个线程叫做监控线程

首先我们定义超时时间

// 定义超时时间
private static final long TIME_OUT = 10000L;

创建守护线程

先让线程睡一会

睡醒了直接杀死主线程

Process runProcess = Runtime.getRuntime().exec(runCmd);
// 超时控制
new Thread(() ->{try {Thread.sleep(TIME_OUT);System.out.println("超时了 中断");runProcess.destroy();}catch (InterruptedException e){e.printStackTrace();throw new RuntimeException();}
}).start();

限制给用户分配的资源

我们不能让每个Java进程的执行占用的JVM最大堆内存空间都和系统的一致

实际上应该小一点

比如说256MB

在启动JVM的参数可以启动JVM的参数 -Xmx256m 最大堆空间大小 -Xms(初始堆空间大小)

可以保护系统

注意 -Xmx参数 JVM的堆内存限制不等同与系统实际占用的最大内存可能会超出

如果需要更严格的内存限制要在系统层面去限制而不是JVM层面的限制

如果是Linux系统可以使用cgroup来实现对某个进程CPU 内存等资源的分配

限制代码黑白名单

先定义一个黑白名单比如那些操作是禁止的

// 定义黑白名单
private static final List<String> blackList = Arrays.asList("Files","exec");

危险代码其实都不用编译直接在最开始进行校验

我们在开始的时候就用字典树进行校验

字典树是HuTool的一个工具类 WordTree

作用是可以用更小的空间存储更多的敏感词汇

实现更高效的敏感词查找

    private static final List<String> blackList = Arrays.asList("Files","exec");private static final WordTree wordTree;static {// 初始化字典树wordTree = new WordTree();wordTree.addWords(blackList);}

字典树的初始化

可以用静态代码块去执行

    private static final List<String> blackList = Arrays.asList("Files","exec");private static final WordTree wordTree;static {// 初始化字典树wordTree = new WordTree();wordTree.addWords(blackList);}