Java的安全特性分析及安全代码开发研究

1、Java的安全特性分析及安全代码开发研究摘要：Java是一种面向对象的程序设计语言，目前，Java技术凭借着自身较强的通用性、高效性和安全性，在诸多领域中都有广泛应用。相对于其他语言程序来说，Java 技术更注重安全性，而这种安全性是相对于的，如果想要在真 正意义上确保Java程序的安全，对其安全特性和安全机制进行充分掌握是不容忽视的。本文首先对Java安全体系结构进 行分析，并在此基础上对其安全特性和安全代码进行研究， 以此来从根本上确保 Java程序的安全性。关键词： Java 安全特性 代码开发中图分类t=r.号：TP312 文献标识码： A 文章编号：1007-9416（2014）04

2、-0192-01Java语言是基于类型安全的类型语言，它通过Java语法和Java语义来规定Java类型，并保证Java程序的安全性。从JDK1.0到JDK1.1再到从JDK1.2，Java的安全性不断得 到加强和完善。然而，安全是相对的，要设计出安全性好的Java程序，就必须深入理 Java的安全特性和安全机制。1 安全体系结构 对于Java安全体系结构的分析，我们可以通过“沙箱”模型来具体描述。所谓“沙箱”模型，其本质主要是根据代码来源不同， 对其访问系统资源的权限进行控制。般来说，代码来源主要分为两种，即本地代码和远程代码。其中，本 地代码可以访问系统中的所有资源，而远程代码则只能访问

3、部分系统资源。 比如在 JDK1.1 中所引入的签名 Applet 概念， 此概念主要可以分为两类， 一类是有正确数字签名的 Applet ， 另一类是未签名的 Applet 。通常情况下，前者被系统视为本 地代码，可以对系统的所有资源进行访问，而后者则作为远 程代码，只可以访问部分资源。从目前 Java 语言的发展情况来看，主要经历了三个阶段，即JDK1.0、JDK1.1和JDK1.2。每经历一个阶段，Java 语言的安全性都会得到进一步的提升和完善。无论是哪一个 阶段，Java安全的实现机制内容都是相同的，主要包括以下 四个方面：（1）Java语言是类型安全的，并且容易使用。其Java中，

4、无论是垃圾收集，还是内存管理，对于安全代码的设计 都有一定的帮助作用。 （ 2）编译器和字节码校验器对于字节码的安全性具有较高要求，只有合法的字节码，才能够 正常运行。（ 3）类装载器定义了本地的命名空间，从而确保不被信任的 Applet 不能妨碍其它程序的运行。（ 4）对重要系统资源的访问由 JVM 调停，并且事先通过安全管理器的检 查。从以上分析我们可以看出，Java技术的安全体系结构是较为分散的，没有形成一个较为集中的安全系统，对相关的安全特性的实现主要是通过动态类型检查、字节码校验和运 行时间检查来完成的。2 安全特性分析2.1 类型安全 在 Java 技术的整个程序中， 想要充分实现

5、其自身的安全性，就必须重视类型系统的安全，可以说，这是实现Java安全的一个重要因素。在类型安全中，我们需要考虑的问题主 要有两个，即类型检查和类型安全。一般来说，在计算机的整体结构中，任何一个区域都存有必要的Java对象，且每个Java对象都有与其相对应的类标签，以此来确保那个对象的类允许这个操作，这种方法也可以称之为动态类型检查。虽 然这种方法能够在一定程度上确保系统的正常运行，但却存在着运行时间长、效率低等缺点。鉴于此，Java利用了静态类型检查代替动态类型检查。在实际应用的时候，会仔细对 相应程序进行考查，如果确保某个标签的检查操作能够成 功，那么Java只会对其进行一次检查。反之，如

6、果对某个标 签的检查操作是否能够成功存在不确定，那么则会在程序载 入之前就报出错误。类型混乱也是Java系统中的一个非常严重的安全问题。般来说，Java系统把对象视为内存中的块，被分配的内存 包含一个接一个排列起来的所有对象的数据域。的某个指令需要对某个对象引用的时候，便需要有一个指向目标地址的一个指针，我们可以将这个指针视为一个类型标 签。在这种运行程序下， 我们如果想要从根本上确保 Java 系 统的安全性，首先需要考虑的就是指针是否被进行了恰当的 标记。2.2 语义分析 对于 Java 技术的语义分析，我们可以从 3 个方面着手，首先是公共变量。 Java 语法中定义了公共变量，公共变量

7、的 值可被任何 Java 类的方法改写， 其中包括跨过命名空间并来 自网络的 Applet 程序，因此在公共变量中存储任何数据都有 安全风险。其次是被保护成员变量。被保护成员变量能够被 创造这个变量的类，这个类所在的包以及这个类的子类中的 所有成员访问。因此，代码可以通过声明自己是某个包的成 员而获得对被保护成员变量的访问权。 最后是 Java 包。系统 仅仅给 Java 包提供了基本的模板， 虽然命名空间表面上是分层的， Java 的包模板却并不能嵌套；具有适当嵌套的模板，程序员才能限制对安全敏感的组件的可见性。在目前的Java系统中，仅仅是对变量的访问进行控制，而不是控制变量的 可见性。3

8、 安全代码开发为了进一步提高代码开发的安全性，在对代码进行开发的时候，必须要严格遵守以下几项原则： （ 1）初始化原则，由于在系统运行过程中，可以利用拷贝的方法，对相关对象进行分配。因此，应该在所有对象开始动作之前，确保所有 类已经被初始化。具体可考虑如下的做法：使所有的变量 私有化。 给每个对象加入一个新的 private 布尔量， 设置为 已被初始化。让每个构造器在返回之前的最后才设置那个 已被初始化的变量。让每个非构造器方法在做任何事情之 前核实已被初始化为真。（2）包不安全原则，Java包并不全 都是封闭的，在不同情况下，包的封闭数量也有所不同。比 如说，在缺省的情况下，只有少数包是封

9、闭的，并且只有少 数的 JVM 允许关闭自己的包。 在同一个包中， 没有加 private ，public 或 protected 修饰符的类、变量和方法是可存取的。个攻击者可以在你的包中引入一个新类，并用这个新类来访 问你想隐藏的东西。 （3）少特权原则，没有被签署的代码不 具备任何特定的特权，而没有特权的代码就不大可能造成危 害。当然，如果你必须签署代码，那就把它们全部放在一个JAR 文件中。这样做的目的是防止攻击者进行混合与匹配攻 击。在这种攻击中，攻击者用恶意的类把你的已签署了的。（ 4）FINAL些类连接在一起，或把你从未打算放在一起使用的已签署的 类连接在一起， 然后放到一个新的

10、Applet 或库中原则，在Java系统中，一旦有某个类是不属于final的，那么系统攻击者就会尝试各种各样的方法来对其进行破坏。虽 然这条原则看上去有些难以接受，它要求你不使用继承，而 继承却是使用像Java这样的面向对象语言的主要好处之一。但要知道，继承会给攻击者以更多的可乘之机。4 结语综上所述，随着我国计算机技术发展脚步的不断加快，Java技术的应用也必然会越来越广泛。对 Java 的安全特性进行分析以及安全代码的开发研究也必然会成为技术开发人 员的一项重要工作。由于Java的安全特性和安全机制直接关 系到其安全性，因此，必须对其给予高度重视。参考文献1舒文曲，蒋念平，张宁.Java的安全特性分析及安