Java中的拒绝服务攻击漏洞-猿码集

一、什么是拒绝服务攻击

拒绝服务攻击（Denial of Service，DoS），也被称为洪水攻击，是一种针对网络服务器或网络系统资源的攻击方式，旨在使目标计算机系统资源耗尽，使其正常服务受到影响或停止。

简单来说，就是攻击者通过利用漏洞或发送大量恶意请求，使目标服务器无法继续为合法用户提供服务。

二、Java中的拒绝服务攻击漏洞

2.1 Hash DoS漏洞

Hash DoS漏洞是一个非常常见的Java拒绝服务攻击漏洞，其主要原因是Java中的哈希表设计不够安全。攻击者可以通过构造恶意哈希表数据，以极快的速度撑满目标服务器的CPU、内存等资源，使得服务器无法响应合法请求。

具体来说，Hash DoS攻击利用的是Java的哈希表数据结构中的Hash碰撞（collision），这是指不同的键值对在Hash表中得到了相同的Hash值，从而会在Hash表同一个位置上产生多个键值对的情况。当这种情况频繁出现时，就会导致Hash表冲突过度，从而消耗大量CPU、内存等资源。

以下是一个简单的HashMap类型的Java代码，如果利用Hash DoS攻击，可能会导致目标服务器崩溃：


import java.util.HashMap;
public class HashDos {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap hashMap = new HashMap(2);
        hashMap.put("1", "value1");
        hashMap.put("2", "value2");
        hashMap.put("3", "value3");
        hashMap.put("4", "value4");
        hashMap.put("5", "value5");
        hashMap.put("6", "value6");
        hashMap.put("7", "value7");
        hashMap.put("8", "value8");
        //........一直往HashMap中添加键值对
    }
}

2.2 XML外部实体注入漏洞

XML外部实体注入（XML External Entity Injection，XXE）漏洞是一种针对XML处理过程中存在的漏洞，攻击者可以通过向Web应用程序提交恶意XML文档文件来利用此漏洞。XXE漏洞可用于读取与应用程序有关的任何文件和利用应用程序进行端口扫描等活动。

具体来说，攻击者利用XML的DTD（Document Type Definition）定义，向XML文档中注入一些外部实体（External Entity），并通过实体来读取或处理目标系统中一些文件或设备。

以下是一个简单的Java XML解析代码，并且存在XXE漏洞，如下：


import javax.xml.parsers.DocumentBuilder;
import javax.xml.parsers.DocumentBuilderFactory;
import org.w3c.dom.Document;
import java.io.InputStream;
public class XxeTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
            factory.setExpandEntityReferences(false); // 禁用实体扩展
            DocumentBuilder builder = factory.newDocumentBuilder();
            String xml = "]>&xxe;";
            Document document = builder.parse(InputStream(xml));
            System.out.println(document.getDocumentElement().getTextContent());
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}

上面代码中构造的XML文档，会导致目标服务器读取/etc/passwd文件，如果该文件存在敏感信息，则会造成泄露。

2.3 反序列化漏洞

Java中的反序列化漏洞是由于Java序列化机制中存在的安全问题，攻击者可以通过精心构造恶意序列化数据，实现以Java对象形式进行的攻击。反序列化漏洞常常被用于窃取用户的数据、代码执行等操作。

具体来说，Java反序列化漏洞的主要原因在于:

Java序列化机制中，对于一些类的属性不加限制地允许序列化或反序列化，从而可以导致一些敏感信息的泄露。

Java反序列化过程中，如果没有对恶意数据的检验逻辑，那么攻击者可以通过构造恶意数据串，实现一些隐蔽的攻击。

以下是一个简单的Java反序列化攻击代码，攻击者通过反序列化一个恶意的Java对象，来执行目标服务器上的任意命令：


import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
public class UncheckedObjectDeserialize {
    public static void main(String[] args) {
        String command = "calc.exe"; // Windows下的执行命令
        String ser = "rO0ABXNyABdqYXZhLnV0aWwuSGFzaE1hcAUH2sHDFmDRAwACRgAKbG9hZEZhY3RvckkACXRocmVzaG9sZHhwP0AAAAAAAAx3CAAAABAAAAACdAABY3JlYXRpbmcAC19yZXN1bHRJbmZvVgEAAzIwMTYwNTEwFAAAACVBWg==";
        try {
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(Base64.getDecoder().decode(ser)));
            Object object = in.readObject();
            in.close();
            if (object instanceof SerializableType) {
                SerializableType serializableType = (SerializableType) object;
                serializableType.invokeExpMethod(command);
            }
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class SerializableType implements Serializable {
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream stream) throws IOException, ClassNotFoundException {
        stream.defaultReadObject(); // 反序列化过程中自动调用
        Runtime.getRuntime().exec((String) stream.readObject()); // 执行反序列化得到的命令
    }
    void invokeExpMethod(String command) {
        try {
            ObjectOutputStream oos1 = new ObjectOutputStream(new ByteArrayOutputStream());
            oos1.writeObject(this);
            ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
            ObjectOutputStream oos2 = new ObjectOutputStream(baos);
            oos2.writeObject(this);
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new ByteArrayInputStream(baos.toByteArray()));
            SerializableType obj = (SerializableType) ois.readObject();
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

三、如何防范Java拒绝服务攻击漏洞

3.1 对于Hash DoS漏洞的防范

防范Hash DoS漏洞的最重要方法是对哈希表算法进行安全加固，例如Java8引入的JDK-8031679哈希表算法优化，最大程度地减少了哈希表冲突的数量。除此之外，还有以下一些方法：

使用ConcurrentHashMap：Java8引入的ConcurrentHashMap是线程安全的哈希表，内部实现利用分段锁保证了线程安全，同时也进行了类似于JDK-8031679的哈希算法优化，从而在防范Hash DoS攻击方面具有很好的效果。

限制哈希表大小：可以设置一个上限值，例如HashMap的默认大小为16，可以设置为32或64。这样能在一定程度上减少哈希碰撞的概率。

使用正则哈希：正则哈希是一种将数据分布均匀的哈希分片方式，通过按照一定规则对字符串进行正则化，并且保证哈希分片数量足够多，从而减少哈希碰撞的概率。

3.2 对于XML外部实体注入漏洞的防范

防范XML外部实体注入漏洞的最简单方法是控制好XML编码和解码过程之间传递的数据。例如：

控制解析器的属性：在使用标准XML解析器的时候，可以设置factory.setExpandEntityReferences(false)来禁止实体扩展。此外，还可以设置其他防止DTD攻击的解析器属性，例如factory.setFeature(XMLConstants.FEATURE_SECURE_PROCESSING, true)等等。

使用安全的XML解析库：目前已经有很多针对XXE攻击的安全的XML解析库，例如DOM4J等。

移除不必要的DTD声明：在编写自己的XML文件时，最好能够去除与实际业务无关的DTD声明、注释等信息，这样可以降低攻击者构造外部实体的难度。

3.3 对于反序列化漏洞的防范

防范Java反序列化漏洞的最好方法是对反序列化过程进行了解和控制，例如：

限制反序列化类的可访问域：在对反序列化类进行处理的时候，可以使用Java的Security Manager等工具，对反序列化类的可访问域进行限制，从而减少反序列化漏洞的风险。

使用安全的序列化库：很多精心设计的序列化库都加入了一些检查恶意的序列化数据的功能，能够减轻反序列化漏洞的风险，例如Kryo等。

谨慎处理外部反序列化数据：如果应用程序接收到了一个不可信的序列化数据，那么最好不要直接反序列化它，而是尝试检查序列化数据的完整性、签名等信息，从而减低恶意反序列化攻击的风险。

四、总结

Java拒绝服务攻击漏洞是拥有极高攻击代价和危害的，但是通过对Java安全机制的了解和掌握，开发人员和安全从业者们完全能够预防和有效应对各类拒绝服务攻击漏洞。

Java中的拒绝服务攻击漏洞