java安全编码指南之:拒绝Denial of Service
简介
DOS不是那个windows的前身，而是Denial of Service，有做过系统安全方面的小伙伴可能对这个再熟悉不过了，简单点讲，DOS就是服务型响应不过来，从而拒绝了正常的服务请求。
今天本文不是要讲怎么发起一个DOS攻击，而是讲一下怎么在java的代码层面尽量减少DOS的可能性。
为什么会有DOS
为什么会有DOS呢？排除恶意攻击的情况下，DOS的原因就是资源的使用不当。一般意义上我们所说的资源有CPU周期，内存，磁盘空间，和文件描述符等。
如果这些资源受到了恶意使用，那么很有可能会影响正常的系统服务响应，从而产生DOS。
怎么在编码层面上，解决DOS问题呢？
不合理的资源使用
如果系统有不合理的资源使用的话，就会造成资源紧缺，从而会产生问题。我们这里举一些不合理使用资源的例子。
01
请求用于矢量图的SVG文件和字体文件
SVG (全称是 Scalable Vector Graphics) 是一个跟分辨率无关的图形格式。因为SVG是基于XML的，并且保存着大量的复杂路径信息，所以它的体积一般比较大。我们在使用的时候要考虑。
同时如果使用大量的字体文件也会加重系统的资源负担。
02
字符串或二进制表示的图片转换
图片是一个文件，文件就可以使用二进制来表示，同样的如果我们把二进制进行base64编码就得到了图片的字符串表示。
如果使用过webpack进行前端项目构建的同学应该知道，对于项目中的小图像，一般是将其编码成为字符串直接嵌套在html中的。但是对于大图片，还是保存的原来的格式。
如果我们在后台对字符串或者二进制表示的图片进行转换的时候，可能会需要几倍于原image大小的内存。
看一个imageToBase64的例子：
public String imageToBase64() { File f = new File("/tmp/abc.jpg"); try { BufferedImage bi = ImageIO.read(f); ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); ImageIO.write(bi, "jpg", baos); byte[] bytes = baos.toByteArray();
return encoder.encodeBuffer(bytes).trim(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } return null; }03
zip炸弹
为了提升数据传输的效率，很多时候我们都会使用压缩算法，比如在HTTP中。但是一个压缩过的很小的zip文件，解压之后可能会变得非常非常大。
这里给大家介绍一个非常有名的zip炸弹。
42.zip 是很有名的zip炸弹。它的大小只有42KB，但是解压之后居然有4.5PB之多。
怎么做的呢？
一个zip文件中又包含了16个zip文件，每一个zip文件又包含了16个zip文件，这样循环5次，产生了16的5次方个文件，每个文件的大小是4.3GB，后导致你的硬盘爆炸了。
感兴趣的朋友可以从http://www.unforgettable.dk/42.zip 下载，自己尝试一下。
怎么避免zip炸弹呢？
种做法在解压过程中检测解压过后的文件大小，如果超出一定的限制就结束解压。
另一种做法，就是判断压缩文件中是否还有压缩文件，尽量减少这种压缩套压缩的做法。
04
billion laughs attack
billion laughs attack是解析XML文件产生的DOS攻击。
先上代码：
<?xml version="1.0"?><!DOCTYPE lolz [ <!ENTITY lol "lol"> <!ELEMENT lolz (#PCDATA)> <!ENTITY lol1 "&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;"> <!ENTITY lol2 "&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;"> <!ENTITY lol3 "&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;"> <!ENTITY lol4 "&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;"> <!ENTITY lol5 "&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;"> <!ENTITY lol6 "&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;"> <!ENTITY lol7 "&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;"> <!ENTITY lol8 "&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;"> <!ENTITY lol9 "&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;">]><lolz>&lol9;</lolz>上面的代码定义了10个entities，每个entity又包含了10个前面定义的entity，从而实现了指数级的字符串增长。后生成了包含10亿个字符串的xml文件。
一般情况下，我们会将xml放在内存中保存，这么多的字符串后会耗尽我们的内存，终导致DOS。
我们可以通过设置 XMLConstants.FEATURE_SECURE_PROCESSING 来防止这种攻击。
05
hashMap中插入太多相同hashcode的元素
我们知道java中hashMap是用分离链表来处理hash冲突的，如果插入了太多相同hashcode的元素，就会导致这个hashcode对应的链表变得很长，从而查询效率降低，影响程序性能。
06
正则表达式悲观回溯
什么是悲观回溯呢？
我们举个例子，假如大家对正则表达式已经很熟悉了。
假如我们使用/^(x*)y/ 来和字符串xxxxxxy来进行匹配。
匹配之后个分组（也就是括号里面的匹配值）是xxxxxx。
如果我们把正则表达式改写为 /^(x*)xy/ 再来和字符串xxxxxxy来进行匹配。匹配的结果就是xxxxx。
这个过程是怎么样的呢？
首先(x)会尽可能的匹配更多的x，知道遇到字符y。这时候(x)已经匹配了6个x。
接着正则表达式继续执行(x)之后的xy，发现不能匹配，这时候(x)需要从已经匹配的6个x中，吐出一个x，然后重新执行正则表达式中的xy，发现能够匹配，正则表达式结束。
这个过程就是一个回溯的过程。
如果正则表达式写的不好，那么就有可能会出现悲观回溯。
还是上面的例子，但是这次我们用/^(x*)y$/ 来和字符串xxxxxx来进行匹配。
按照上面的流程，我们知道正则表达式需要进行6次回溯，后匹配失败。
考虑一些极端的情况，可能会导致回溯一个非常大的次数，从而导致CPU占用率飙升。
06
序列化和序列化
我们将java对象存进文件或者进行网络传输的时候，都需要使用到序列化和反序列化。
如果我们在对一个java对象进行反序列化的时候，很可能就会加载恶意代码。
因此我们需要在反序列化的时候进行住够的安全控制。
07
大量的输出日志
通常我们为了调试程序或者寻找问题都会输出大量的日志，如果日志文件太大会影响到磁盘空间的使用。
同时，日志写入操作也会对同一个硬盘上的其他写入操作产生影响。所以日志输出要抓住重点。
08
无限循环
在使用循环的时候一定要注意，不要产生无限循环的情况。
09
使用第三方jar包
现代的java程序都会使用第三方jar包，但是第三方jar包的安全性还是需要我们注意的。如果某些第三方jar包中包含有恶意代码，那么会对我们的系统造成非常严重的影响。
10
Xpath攻击
XPath 解析器是用来解析XML结构的工具，但是在使用XPath 解析器的时候，我们需要注意防止注入攻击。
举个例子：
<users> <user> <name>张三</name> <username>zhangsan</username> <password>123</password> </user> <user> <name>李四</name> <username>lisi</username> <password>456</password> </user>如果使用xpath，我们需要这样来验证一个用户是否存在：
//users/user[username/text()='lisi'and password/text()='456']如果用户传入username = ‘lisi’ 和 password = ‘456’, 那么可以匹配成功，证明用户存在。
但是如果用户输入类似 ‘ or 1=1 or ”=’ 的值，我们看下xpath的解析结果：
//users/user[username/text()=''or 1=1 or ''='' and password/text()='' or 1=1 or ''='']结果产生和SQL注入一样的结果。
11
释放所有资源
通常来说，我们在进行文件操作，锁获取操作的的时候会申请相应的资源，在使用完这些资源过后，千万要记得释放他们。
在JDK7 之后，引入了try with表达式，我们可以将要释放的资源放入try语句内，在程序执行完毕，资源会自动释放。
举个例子：
public R readFileBuffered( InputStreamHandler handler) throws IOException { try (final InputStream in = Files.newInputStream(path)) { handler.handle(new BufferedInputStream(in)); } }上面的InputStream会自动释放。
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