Java安全——應用安全

Java安全

Java 應用安全

JCE（Java Cryptography Extension）java加密擴展包

Java Cryptography Extension（JCE）是一個可選的Java標準擴展，提供了一組用于加密、密鑰生成和密鑰協商等功能的類和接口。JCE包含了導入、生成和使用各種加密算法所需要的工具和機制，包括數字簽名、消息摘要、對稱加密、非對稱加密、密鑰生成和協商等。

在Java中，JCE擴展可以擴展并強化JDK的加密功能，允許Java應用程序更輕松地實現各種加密和安全功能。JCE還提供了一系列的加密算法和協議，包括DES、AES、RSA、Diffie-Hellman、SHA、MD5等。

JCE擴展可以應用于各種Java應用程序中，例如網絡安全、數據存儲、電子商務、數字證書、電子郵件等。使用JCE擴展可以有效地保護數據，防止黑客攻擊和數據泄露。

Java中的JCE擴展可以通過在代碼中導入對應的JCE類和接口，然后使用這些類和接口實現各種加密和安全功能。例如，可以使用JCE的Cipher類進行對稱加密和解密，使用JCE的KeyPairGenerator類生成RSA公鑰和私鑰，等等。

The Java Cryptography Extension (JCE) is a set of APIs that provide cryptographic services such as encryption, decryption, digital signatures, and message authentication codes (MACs) to Java applications. The JCE allows Java developers to write secure applications by providing a framework for implementing cryptographic algorithms and protocols.

The JCE is included in the Java Development Kit (JDK) and Java Runtime Environment (JRE) starting from Java 1.4. It supports a wide range of cryptographic algorithms, including symmetric key algorithms like AES, DES, and Blowfish, and asymmetric key algorithms like RSA and DSA. It also supports hash functions like SHA-1 and SHA-256, and MAC algorithms like HMAC.

To use the JCE in a Java application, developers need to import the relevant classes and interfaces from the javax.crypto package. They can then use these classes and interfaces to perform cryptographic operations like encryption and decryption.

Overall, the JCE is an important part of the Java platform that enables developers to write secure applications that protect sensitive data and communications.

主要功能

• 加密
• 安全密鑰交換
• 安全信息摘要
• 提供另一種密鑰管理系統

JSSE 安全套接字擴展包

JSSE（Java Secure Socket Extension）是Java的另一個可選安全擴展，為Java應用程序提供了一組API，用于保護網絡通信和數據傳輸。JSSE擴展包括SSL（Secure Sockets Layer）和TLS（Transport Layer Security）協議的實現，可以保護TCP/IP通信，防止黑客攻擊和數據截獲。

在Java中使用JSSE擴展可以實現各種安全功能，如加密通信、數字證書驗證、雙向身份認證等。JSSE擴展提供了一系列的類和接口，包括SSLSocket、SSLServerSocket、KeyStore、TrustManager、KeyManager等。

在Java應用程序中，可以通過導入對應的JSSE類和接口，然后使用這些類和接口實現安全通信和數據傳輸。例如，在需要加密通信的時候，可以使用JSSE的SSLSocket類和SSLServerSocket類來保護數據的傳輸。在需要雙向身份認證的時候，可以使用JSSE的KeyStore類和TrustManager類來驗證數字證書的有效性。

JSSE擴展在Java中的應用十分廣泛，例如在Web服務器、電子郵件服務器、網絡安全檢測工具等應用程序中都有使用。JSSE還可以與JCE擴展和其他Java安全工具組合使用，從而實現更加豐富和復雜的安全功能。

The Java Secure Socket Extension (JSSE) is a set of APIs that provide secure communication over the internet using the Secure Sockets Layer (SSL) and Transport Layer Security (TLS) protocols. The JSSE is included in the Java Development Kit (JDK) and Java Runtime Environment (JRE) starting from Java 1.4.
The JSSE provides a framework for implementing SSL/TLS protocols in Java applications, allowing developers to create secure client-server connections over the internet. It supports a wide range of cryptographic algorithms, including symmetric key algorithms like AES, DES, and Blowfish, and asymmetric key algorithms like RSA and DSA. It also supports hash functions like SHA-1 and SHA-256.
To use the JSSE in a Java application, developers need to import the relevant classes and interfaces from the javax.net.ssl package. They can then use these classes and interfaces to create SSL/TLS connections, configure SSL/TLS parameters, and perform other SSL/TLS-related tasks.
Overall, the JSSE is an important part of the Java platform that enables developers to create secure client-server connections over the internet, protecting sensitive data and communications.

主要功能使用說明

提供了SSL的加密功能，如果需要和SSL的客戶端和服務器通信的話可以使用此API

如果在服務器和客戶端中都要增加加密功能，則可以使用JCE和JSSE組合使用

JAVA鑒別和授權服務JAAS

JAAS（Java Authentication and Authorization Service）是Java平臺的一個安全框架，它提供了一組API，用于進行身份鑒別和授權管理。JAAS將身份鑒別和授權管理過程從應用程序中分離出來，使得這些功能可以被不同的應用程序共享和重用，在更高層次上提高了應用程序的安全性。

JAAS提供了一種通用的架構，便于開發者通過配置文件選擇具體的身份認證和授權策略，例如基于用戶名-密碼認證、數字證書認證、Kerberos認證等。開發者可以編寫不同的LoginModules來支持不同的身份認證方式，同時可以定義自己的Subject和Principal。通過使用JAAS，開發者可以靈活地選擇和配置身份認證和授權方式，并通過回調函數自定義處理邏輯。

在Java應用程序中，可以通過使用JAAS實現各種安全功能。例如，可以使用JAAS的LoginContext和LoginModule API來實現用戶的身份認證。在用戶成功認證后，可以使用JAAS的Subject API和Principal API管理用戶授權，限制用戶只能執行特定操作。JAAS還提供了CallbackHandler API，使得開發者可以在需要用戶交互的時候請求輸入信息，例如用戶密碼、數字證書等。

總之，JAAS是Java平臺的一個安全框架，它可以提供身份認證和授權管理的通用架構，支持開發者通過配置文件和自定義編碼實現身份認證和授權管理。JAAS可以方便地集成到各種Java應用程序中，并提供了強大的API和回調函數，可以實現高度定制的安全功能。

Java Authentication and Authorization Service (JAAS) is a set of APIs that provide a framework for authentication and authorization in Java applications. The JAAS is included in the Java Development Kit (JDK) and Java Runtime Environment (JRE) starting from Java 1.4.

The JAAS provides a pluggable authentication and authorization framework for Java applications, allowing developers to authenticate and authorize users based on their identities and roles. It supports various authentication mechanisms, including username/password, smart cards, and digital certificates. It also supports various authorization models, including role-based access control and permission-based access control.

To use the JAAS in a Java application, developers need to import the relevant classes and interfaces from the javax.security.auth package. They can then use these classes and interfaces to authenticate users, authorize access to resources, and perform other authentication and authorization-related tasks.

Overall, the JAAS is an important part of the Java platform that enables developers to create secure and scalable Java applications with robust authentication and authorization capabilities.

主要功能說明

JAAS可以在java平臺上提供用戶身份鑒別。在java平臺上，其功能是獨一無二的。

java的安全設計核心功能都是保證終端用戶不受開發者的影響，

由于終端用戶為了使用開發者提供的程序，不得不滿足其對本地資源的存取要求，這就要求保證用戶不受程序的影響。

JAAS允許開發者根據用戶提供的鑒別信任狀準許或拒絕用戶對程序的訪問

關于出口限制

弄清楚本地的一些限制，說明有關政策對于軟件的限制。

法國

根據法國法律，超過150位長的密鑰（包括對稱密鑰和非對稱密鑰）和未經批準的加密算法都需要得到法國政府的批準才能在法國境內使用，生產，進口和出口。如果一個加密軟件使用的密鑰長度超過了限制或者使用未經批準的加密算法，那么將被視為在法國未經授權使用加密軟件，這是非法的。

因此，未經批準進口超過150位長度的密鑰和未經授權使用加密軟件是非法的。在法國從事數據加密的相關業務或應用，需要遵守法國的規定，必須向法國管理部門申請相關的許可證和批準，以確保在法國合法使用加密工具和技術。

國際

不同國家和地區的政策和法律不同，其對于加密算法的進出口都有相關規定和限制。一些國家和地區的政策簡要介紹如下：

美國：美國的加密出口法案（Export Administration Regulations）規定了加密技術的出口限制。特別是，對于民用加密技術的出口有一些特別限制。加密軟件的出口需要獲得美國商務部BIS（Bureaucracy of Industry and Security）的許可。加密算法的出口需要獲得美國國家安全局的批準，其中包括一些特別易對美國及其盟友造成傷害或影響的算法。

歐盟：歐盟的加密出口和進口的規定取決于加密技術的類型和長度。一般來說，加密技術的出口和進口需要依據歐盟和成員國的相關法律和規定進行。

中國：中國保密法規定了國家對加密產品和技術進行管制。所有的加密產品和技術出口都需要取得相關部門的批準，并且必須符合中國的加密標準。

加拿大：加拿大對加密技術的進出口也有相關規定。加密技術的出口需要根據加拿大的出口管制清單和控制等級進行控制。

總之，各國針對加密技術的進出口政策都不相同，在進行加密算法進出口時必須根據當地法律法規進行合規操作。涉及到加密算法的進出口行為通常需要獲得相關部門的批準和審批，否則會違反當地的法律法規。

Java沙箱

Java安全模型

Java平臺擁有較為完備的安全模型，其安全功能的設計和實現主要基于兩個方面：Java安全API和Java安全硬件。Java安全API本身提供了一套標準的安全機制，其中包括密鑰生成、加密解密、數字簽名等各種加密操作的API，這些API可以被開發者方便地調用在Java應用程序中使用。Java安全硬件則是針對硬件層面的安全性設計，例如使用智能卡保護密鑰和密碼等信息。Java同時還有強制訪問控制和代碼執行控制等安全機制。

Java平臺的安全模型主要包括以下方面：

安全沙箱機制：Java應用程序運行在一個受控制的執行環境中，Java提供了安全沙箱機制來保證 Java 應用程序的代碼安全性。

加密和數字簽名：Java安全提供了加密和簽名技術來保護數據的安全性。Java Cryptography Extension (JCE)提供了各種加密協議和算法的實現，在加密和解密數據時，可以使用這些算法。

訪問控制：Java提供了Java安全管理器和安全策略文件，來管理Java應用程序的權限和訪問控制。

代碼檢查機制：Java的代碼檢查機制可以在類加載時檢測可疑代碼，避免惡意代碼的注入和執行。

安全硬件：Java提供了一些硬件安全支持，如智能卡，并支持使用硬件安全模塊（HSM）提供更可信的密鑰管理。

總之，Java平臺和語言自身擁有一個完善的安全模型，具備很多安全機制和工具，可以幫助開發者保障Java應用程序的安全性。開發者在設計和實現Java應用程序時，應該合理利用和配置Java提供的這些安全機制，確保應用程序的數據和用戶的信息安全。

Java’s security model is designed to provide a secure environment for running Java applications. The security model is based on the principle of “sandboxing”, which means that Java applications run within a restricted environment that limits their access to system resources and provides a secure execution environment.

The Java security model consists of several key components, including:

Security Manager: The Security Manager is responsible for enforcing security policies within the Java Virtual Machine (JVM). It determines what permissions an application has to access system resources such as files, network sockets, and other resources. The Security Manager uses a set of predefined policies to restrict access to these resources.

Security Policy: The Security Policy defines the permissions that are granted to an application. It is a set of rules that specify which permissions an application can request and which resources it can access. The Security Policy can be customized to meet the specific needs of an application.

Class Loader: The Class Loader is responsible for loading classes into the JVM. It is also responsible for ensuring that classes are loaded from trusted sources and that they have not been tampered with.

Java Authentication and Authorization Service (JAAS): JAAS provides a framework for authentication and authorization in Java applications. It allows applications to authenticate users based on their identities and roles, and to authorize access to resources based on those roles. JAAS supports various authentication mechanisms, including username/password, smart cards, and digital certificates.

Overall, the Java security model is designed to provide a secure execution environment for Java applications by restricting their access to system resources and enforcing security policies. It is based on the principles of sandboxing, access control, and authentication and authorization.

沙箱(sandbox)概念 IN JAVA

若在主機上駐留一個應用程序，必須為該程序提供一個運行環境。但還必須為該程序提供一個限定一個范圍。

一般情況下是保證程序運行在沙箱中。

對于用戶機器存取的內容包括：

• 內部資源
• 外部資源
• 局域網或者互聯網資源
• 過程數據流

沙箱的范圍擴展往往建立在信任的基礎上^^

applet，應用程序和程序

默認沙箱機制

Java平臺中的安全機制是基于安全策略來實現的，安全策略是一個用來控制代碼權限和訪問權限的文件。對于Java應用程序默認的安全策略，其實現主要包括兩個方面：基于代碼來源的安全和基于執行權限的安全。

基于代碼來源的安全主要是通過Java的安全類加載機制來實現的，Java應用程序在運行時會把由遠程主機或者是本機上不可信的位置下載的類稱為bytecode文件，在運行時，這些類都將被限制運行在一個受控制的沙箱（sandbox）環境中。這可以保證Java應用程序的代碼不被惡意代碼和未知來源的代碼所污染。

同時，基于執行權限的安全策略也是Java默認沙箱的一個核心特性。該策略對于Java代碼的訪問權限采用了基于權限的管理方式，并且僅對具備執行權限的用戶才能夠訪問受限資源。Java的安全管理器可以控制被運行的程序的可訪問性，并拒絕與安全模型不相符的訪問行為，確保Java應用程序的安全性。

為了實現這些安全策略，Java默認的沙箱環境中包括了以下限制：

無法訪問本地文件系統或網絡。

無法通過套接字發送或接收數據。

無法加載帶有本地庫的Java類。

無法打開系統輸入或輸出流。

無法在其運行和其他運行Java虛擬機實例之間創建新進程。

總之，Java默認的沙箱環境采用了基于代碼來源和執行權限的安全策略。該安全策略主要通過Java的安全類加載機制和安全管理器來實現，控制Java應用程序的權限和訪問控制。默認的沙箱環境可確保Java應用被限制在一個受控制的環境中，防止Java應用程序的代碼被惡意代碼所污染。

Java程序剖析

Java安全策略

• 字節碼校驗器（bytecode verifier）
  • 確保java類文件遵循java語言規范
  • 從資源角度看，字節碼校驗器可以幫助所有java程序實現內存保護
  • 并非所有字節碼都會被校驗，比如內部代碼
• 類裝載器（class loader）
  • 所有java類都是通過一個或多個類裝載器實現的。
  • 類狀態器可以程序化地設置并載入類的權限
• 存取控制器(access controller)
  • 允許或者拒絕核心api對操作系統的存取。
  • 基于策略定義的存取權限。
  • 策略有管理員或者用戶設置
• 安全管理器(security manager)
  • 是核心API和操作系統間的主要接口
  • 是對系統存取控制的最后一道防線
  • 和存取控制器，安全管理器實現權限控制的優先級更大
• 安全軟件包
  • 允許在安全包擴展的基礎上實現新的特性
    • 安全提供者
    • 消息摘要
    • 密鑰與證書
    • 數字簽名
    • 加密（JCE,JSSE）
    • 鑒別（JAAS）
• 密鑰數據庫
  • 是在安全基礎設施上所用到的密鑰
  • 可以創建和驗證數字簽名

安全調試

-Djava.security.debug

Java中可以使用-Djava.security.debug命令行參數來開啟調試設置，具體根據調試參數選項來配置。以下是常見的調試參數選項說明：

• access: 開啟訪問控制處理器的調試信息?？梢杂脕砼挪榘踩呗宰柚沽四男┰L問。
• certpath: 開啟證書路徑處理器的調試信息?？梢杂脕砼挪樽C書路徑評估的問題。
• config: 開啟安全配置的調試信息?？梢圆榭醇虞d和解析安全配置時的詳細過程。
• jar: 開啟JAR包處理器的調試信息?？梢圆榭搭惣虞d時JAR包的加載過程。
• policy: 開啟訪問控制策略的調試信息?？梢圆榭床呗晕募募虞d和解析過程。
• provider: 開啟安全提供程序的調試信息?？梢圆榭窗踩峁┏绦虻募虞d和使用情況。
• ssl: 開啟SSL/TLS處理器的調試信息?？梢圆榭碨SL/TLS握手的詳細過程。
• engine: 開啟Java加密擴展引擎的調試信息?？梢圆榭醇用芩惴ǖ募毠澓吞幚磉^程。

可以通過多個調試參數選項組合使用，例如-Djava.security.debug=access,config。這將同時開啟訪問控制處理器和安全配置的調試信息。