系统架构 - Java 版本

简要说明

java 版本使用 javaagent 机制来实现。在服务器启动时，可动态的修改Java字节码，对敏感操作的函数进行挂钩，比如:

  • 数据库操作
  • 文件读取、写入操作
  • 命令执行
  • ...

当服务器发生攻击，就会触发这些Hook点，此时RASP agent就可以获取到函数的参数，比如要读取的文件名、要执行的命令等等。

启动流程

  1. 启动时首先会进入 javaagent 的 premain 函数，该函数会在 main 函数之前预先执行，javaagent参考文档
  2. 当去 hook 像 java.io.File 这样由 BootstrapClassLoader 加载的类的时候，无法从该类调用非 BootstrapClassLoader 加载的类中的接口，所以 agent.jar 会先将自己添加到 BootstrapClassLoader 的ClassPath下，这样 hook 由 BootstrapClassLoader 加载的类的时候就能够成功调用到 agent.jar 中的检测入口
  3. 释放 log4j 日志配置文件，如果存在则跳过
  4. 根据 openrasp.yml 文件初始化相应配置项
  5. 初始化 JS 插件模块
    • JS 上下文类初始化
    • 插件文件初始化
  6. 初始化字节码转换模块
    • 给 load class 操作进行插桩操作，当类加载的时候会先进入 agent 进行处理
    • 对于在初始化前已加载的类执行 retransform 处理，e.g FileInputStream
  7. 输出启动成功日志，开启全局 Hook 开关（启动阶段为关闭状态）
    • 若启动过程中发生错误，记录错误日志
  8. 给 openrasp.yml 配置文件和 js 插件目录以及 assets 目录增加文件监控，以便文件内容更改的时候不需要重启就能够实时生效

Hook Class 流程

  1. 因为启动时候进行了插桩操作，当有类被 ClassLoader 加载时候，所以会把该类的字节码先交给自定义的 Transformer 处理
  2. 自定义 Transformer 会判断该类是否为需要 hook 的类，如果是会将该类交给 javassist 字节码处理框架进行处理，javassist
  3. javassist 框架会将类的字节码依照事件驱动模型逐步解析每个方法，当触发了我们需要 hook 的方法，我们会在方法的开头或者结尾插入进入检测函数的字节码
  4. 把 hook 好的字节码返回给 transformer 从而载入虚拟机

启动时架构如下图所示:

images/startup.png

请求处理流程

我们以 tomcat + JDBC + MySQL 为例，简单说明下请求处理的流程

  1. 服务器收到一个请求，从而进入了服务器的请求 hook 点（该 hook 点每个服务器不一样，具体参照源码），该 hook 点标注当前线程为请求线程，开启当前线程的检测开关并把请求对象和响应对象进行缓存，以便后面使用
  2. 服务器发起SQL查询
  3. 进入 SQLStatementHook 点，我们挂钩了 execute、executeUpdate、executeQuery 等方法，从该方法进入检测流程如下：
    • 判断当前线程是否为请求线程（第一步标记的），如果是继续下面检测
    • 采集 connection_id（这个字段仅JDBC支持）、SQL 语句以及数据库类型 等信息
    • 构建参数信息，调用本地插件和 JS 插件进行安全检测，JS 插件由 Rhino 引擎执行，Rhino 引擎执行是 mozilla 为 java 提供的 JavaScript引擎，该引擎会将 JS 代码编译为 java 的 class 字节码在 JVM 中运行，Rhino 引擎文档
    • 根据插件的执行结果决定是拦截请求、放行还是仅打印日志
  4. 进入 SQLResultSetHook 点，我们挂钩了 resultSet.next 方法
    • 调用本地插件检查是否发生拖库行为，默认策略为一次查询结果超过500条就报警
  5. 若决定拦截攻击
    • 输出报警日志到 logs/alarm.log
    • 如果header还没有发出，默认使用 302 跳转到拦截页面
    • 如果body还没有发出，则重置未发送的body
    • 输出自定义拦截页面跳转js脚本
      • </script><script>location.href='.../?request_id=xxx'</script>

OpenRASP 中JS引擎执行架构如下图所示：

images/js.png

基线检测

我们以 tomcat 启动为例，说明基线检测流程

  1. 进入了基线检测关键函数（tomcat 启动函数）
  2. 进入本地基线检测插件（注：基线检测不进入js插件检测），检测当前环境的关键参数（http-only是否开启，是否为root启动等）
  3. 根据检测结果决定是否拦截，不拦截的情况下只打印日志到 logs/policy_alarm.log

检测架构如下图所示:

images/check.png