Unsafe JNI

ABSTRACT

Java Native Interface（JNI）應用不當會導致 Java 應用程序容易受到其他語言的安全漏洞攻擊。

EXPLANATION

當 Java 應用程序使用 JNI 調用以其他編程語言編寫的代碼時，會發生 Unsafe JNI 漏洞。

例如：以下 Java 代碼定義了一個名為 Echo 的類。這個類聲明了一個本地方法（下文定義），使用 C 語言將控制臺上輸入的命令回顯給用戶。


class Echo {
	public native void runEcho();
	
	static {
		System.loadLibrary("echo");
		}
    
	public static void main(String[] args) {
		new Echo().runEcho();
		}
}

以下 C 語言代碼定義了在 Echo 類中實現的本地方法：


#include <jni.h>
#include "Echo.h" //the java class above compiled with javah
#include <stdio.h>

JNIEXPORT void JNICALL 
Java_Echo_runEcho(JNIEnv *env, jobject obj) 
{
	char buf[64]; 
	gets(buf);
	printf(buf);
}

因為這個例子是在 Java 中實現的，所以看上去似乎可以避免諸如 buffer overflow 之類的內存問題。雖然 Java 在內存安全方面做的很好，但是該保護機制并不適用于其他語言編寫的且通過 Java 本地接口 (Java Native Interface,JNI) 訪問的源代碼中出現的漏洞。盡管有 Java 提供的內存保護機制，但是這個例子中的 C 語言代碼仍然很容易受到 buffer overflow 的攻擊，因為它在沒有執行任何輸入檢查的情況下就使用了 gets()。

Sun Java(TM) 教程對 JNI 描述如下 [1]：

一旦有了 JNI 框架，您的本地方法就可以像 Java 代碼那樣利用 Java 對象。本地方法可以創建 Java 對象（包括數組和字符串），并且檢查和應用這些對象，以便執行各種相關的任務。本地方法也可以檢查和應用由 Java 應用程序代碼創建的對象。本地方法甚至可以更新由自己創建的或傳遞給它的 Java 對象，且更新后的對象可以應用到 Java 應用程序中。因此，在應用程序中，無論是本地語言還是 Java 語言都能創建、更新和訪問 Java 對象，并在兩種語言間共享這些對象。

通過檢查本地方法實現的源代碼，可以輕松地發現上述例子中存在的漏洞。根據不同的 C 語言源代碼和項目構建方式，這種方式可能在某些情況下不可行，但是多數情況下還是可行的。然而，這種能夠在 Java 方法和本地方法間共享對象的能力會進一步加大潛在的風險。在 Java 中數據處理不當時，可能會導致本地代碼出現意想不到的漏洞，同樣本地代碼中的不安全操作會破壞 Java 的數據結構。

通過 Java 應用程序訪問的本地代碼中出現的漏洞，通常與由本地語言編寫的應用程序中存在的漏洞是一樣的。這種攻擊面臨的唯一挑戰是：攻擊者需要確定 Java 應用程序是否使用了本地代碼執行某些特定的操作。可以用多種方法實現上述目的，包括識別那些通常用本地代碼實現的某些特定行為，或者利用 Java 應用程序中 system information leak 的漏洞（表明系統使用了 JNI） [2]。

REFERENCES

[1] Standards Mapping - OWASP Top 10 2004 - (OWASP 2004) A1 Unvalidated Input

[2] Standards Mapping - Security Technical Implementation Guide Version 3 - (STIG 3) APP3510 CAT I

[3] Standards Mapping - Security Technical Implementation Guide Version 3.4 - (STIG 3.4) APP3510 CAT I

[4] Standards Mapping - Common Weakness Enumeration - (CWE) CWE ID 111

[5] Standards Mapping - Payment Card Industry Data Security Standard Version 1.2 - (PCI 1.2) Requirement 6.3.1.1

[6] Standards Mapping - Payment Card Industry Data Security Standard Version 1.1 - (PCI 1.1) Requirement 6.5.1

[7] Standards Mapping - FIPS200 - (FISMA) SI

[8] B. Stearns The Java Tutorial:The Java Native Interface

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