JVMTI（Java Virtual Machine Tool Interface）是 JVM 提供的一个编程接口，专供开发和监控工具使用。简单来说，它是Java虚拟机（JVM）提供的一套标准接口，开发者可以通过它来监控、调试和分析运行在 JVM 上的程序。该接口提供的功能覆盖多个方面，包括对类（Class）、线程（Thread）、堆（Heap）内存、监视器（Monitor）、栈帧（Frame）等的查询和操作。 这使得开发者能够在无需修改应用程序代码的情况下，监控和分析 Java 进程的运行状态。 jvm 提供一组事件，用来通知本机动态库文件 (.dll/.so) 当前 JVM 处于什么状态，并且可以通过 jvmti 提供 SetEventCallbacks 函数设置对应事件的回调函数，通过 SetEventNotificationMode 函数启动或禁用某个事件的通知。 调试工具： 设置断点、单步执行代码。 性能监控工具： 查看内存使用、CPU 消耗，找出程序慢的原因。 线程分析工具： 检查线程状态，发现死锁等问题。 代码覆盖工具： 测试时看哪些代码行被执行了。 字节码增强工具： 运行时修改 class 文件中 JVM 字节码指令。 启动加载： 在 Java 进程启动的时候通过 -agentpath:<pathname>=<options> 的方式启动，pathname 是对应的 jvmti 接口实现的本机动态库文件 (.dll/.so) 的绝对路径，后面可以追加 jvmti 程序需要的参数。 附加加载： 使用代码附加加载jvmti实现的本机动态库文件(.dll/.so)到 JVM 进程中。 通过附加 jvm，遍历当前 jvm 已加载的类签名。 CMakeLists.txt jvmtidemo.cpp AgentAttacher.java 编译 通过CMakeLists.txt和jvmtidemo.cpp编译出来jvmtidemo.dll代理库。 使用javac编译AgentAttacher.java。 加载 通过java AgentAttacher <pid> jvmtidemo.dll命令附加加载代理库到指定jvm进程中, 即可打印出已加载的类签名。 参数 jni_env: 类型为 JNIEnv *，处理事件线程的 JNI 执行环境 class_being_redefined: 类型为 jclass，重定义或重转换的类，若是新载入的类，则为 NULL loader: 类型为 jobject，类载入器，若为 NULL，则为启动类载入器 name: 类型为 const char*，目标类在 JVM 内部的限定名，例如 java/util/List，使用自定义 UTF-8 编码 protection_domain: 类型为 jobject，载入类的保护域 class_data_len: 类型为 jint，当前类数据缓冲区的长度 class_data: 类型为 const unsigned char*，当前类数据缓冲区 new_class_data_len: 类型为 jint*，新的类数据缓冲区的长度 new_class_data: 类型为 unsigned char**，新的类数据缓冲区 1. 保护class文件 将Class文件中方法的字节码进行加密。 2. 运行时内存解密 通过编译 JVMTI Agent 动态库， 注册 JVMTI_EVENT_CLASS_FILE_LOAD_HOOK 事件回调。 在 ClassFileLoadHook 函数中对已加密的方法的字节进行解密。 Agent事件回调调用顺序 Agent解密动态库注册的 JVMTI_EVENT_CLASS_FILE_LOAD_HOOK 的事件回调必须要是最后一个调用，不然后面的事件回调传递的参数就是解密后的class 文件，造成安全隐患。需要注意的是 JVM 规范并没有明确指定多个代理之间的调用顺序，这通常取决于 JVM 实现和代理加载的顺序, 不过一般都是按注册顺序来调用的。 比较推荐的是 Virbox Protector 对于该方案的细节处理的比较好，具体可以参考官网： https://h.virbox.com/vbp/docs/Java_Protector/Java_BCE_User_Guide/ 市面上某个该方案的实现并没有处理好 Agent 事件回调调用顺序。所以我们可以做个简单实验。使用下面代码编译出来jvmtidemo.dll，执行命令 java -agentpath:jvmtidemo -javaagent:Test-encrypted.jar -jar Test-encrypted.jar 命令，可以在输出目录里看到解密后的 class 文件。 效果 Class解密前 Class解密后 代码 END 👇扫码进群，一起畅聊技术，共享前沿资讯！ 👇点击关注，🌟星标深盾，了解更多精彩内容！
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)project(jvmtidemo)set(PRODUCT_NAME ${PROJECT_NAME})set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)set(JAVA_HOME $ENV{JAVA_HOME})include_directories(${JAVA_HOME}/include)include_directories(${JAVA_HOME}/include/win32)link_directories(${JAVA_HOME}/lib)message(STATUS JAVA_HOME:${JAVA_HOME})aux_source_directory(src SRC_LIST)add_library(${PRODUCT_NAME} SHARED ${SRC_LIST}) <jvmti.h>namespace fs = std::filesystem;JNIEXPORT jint printLoadedClasses(JavaVM* vm){ jvmtiEnv* jvmti; jint result = vm->GetEnv((void**)&jvmti, JVMTI_VERSION_1_2); if (result != JNI_OK) { std::cout << "Unable to access jvm env" << std::endl; return result; } jclass* classes; jint count; result = jvmti->GetLoadedClasses(&count, &classes); if (result != JNI_OK) { std::cout << "JVMTI GetLoadedClasses failed" << std::endl; return result; } for (int i = 0; i < count; i++) { char* sig; char* genericSig; jvmti->GetClassSignature(classes[i], &sig, &genericSig); std::cout << "class signature = " << sig << std::endl; } return 0;}JNIEXPORT jint JNICALLAgent_OnLoad(JavaVM* vm, char* options, void* reserved){ std::cout << "Agent Onload" << std::endl; return JNI_OK;}JNIEXPORT jint JNICALLAgent_OnAttach(JavaVM* vm, char* options, void* reserved){ std::cout << "Agent OnAttach" << std::endl; printLoadedClasses(vm); return JNI_OK;}JNIEXPORT void JNICALLAgent_OnUnload(JavaVM* vm){ std::cout << "Agent OnUnload" << std::endl;}import com.sun.tools.attach.VirtualMachine;public class AgentAttacher { public static void main(String[] args) { if(args.length != 2) { System.out.println("Invalid Argument"); return; } String pid = args[0]; String agentPath = args[1]; attach(pid, agentPath, ""); } public static void attach(String pid, String agentPath, String agentArgs) { try { VirtualMachine virtualMachine = VirtualMachine.attach(pid); virtualMachine.loadAgentPath(agentPath, agentArgs); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }}
void JNICALL ClassFileLoadHook( jvmtiEnv* jvmti, JNIEnv* jni, jclass class_being_redefined, jobject loader, const char* name, jobject protection_domain, jint class_data_len, const unsigned char* class_data, jint* new_class_data_len, unsigned char** new_class_data);
namespace fs = std::filesystem;void save_class_file(const char* class_name, const jbyte* data, jint length){ char file_name[256]; snprintf(file_name, sizeof(file_name), "%s.class", class_name); std::string filename = file_name; std::replace(filename.begin(), filename.end(), '/', '_'); std::string path = fs::path("./dump").append(filename).string(); FILE* fp = fopen(path.c_str(), "wb"); if (fp) { fwrite(data, 1, length, fp); fclose(fp); } else { std::printf("failed to save class: %s\n", class_name); }}void JNICALL ClassFileLoadHook( jvmtiEnv* jvmti, JNIEnv* jni, jclass class_being_redefined, jobject loader, const char* name, jobject protection_domain, jint class_data_len, const unsigned char* class_data, jint* new_class_data_len, unsigned char** new_class_data) { if (name && strstr(name, "Main")) { save_class_file(name, (jbyte*)class_data, class_data_len); }}JNIEXPORT jint JNICALLAgent_OnLoad(JavaVM* vm, char* options, void* reserved){ std::cout << "Agent Onload" << std::endl; jvmtiEnv* jvmti; jvmtiCapabilities capabilities; jvmtiEventCallbacks callbacks; // 获取 JVMTI 环境 if (vm->GetEnv((void**)&jvmti, JVMTI_VERSION) != JNI_OK) { return JNI_ERR; } // 启用类加载事件 memset(&capabilities, 0, sizeof(capabilities)); capabilities.can_generate_all_class_hook_events = 1; capabilities.can_retransform_any_class = 1; capabilities.can_retransform_classes = 1; jvmti->AddCapabilities(&capabilities); // 设置回调函数 memset(&callbacks, 0, sizeof(callbacks)); callbacks.ClassFileLoadHook = &ClassFileLoadHook; jvmti->SetEventCallbacks(&callbacks, sizeof(callbacks)); // 启用事件通知 jvmti->SetEventNotificationMode(JVMTI_ENABLE, JVMTI_EVENT_CLASS_FILE_LOAD_HOOK, NULL); return JNI_OK;}JNIEXPORT jint JNICALLAgent_OnAttach(JavaVM* vm, char* options, void* reserved){ std::cout << "Agent OnAttach" << std::endl; return JNI_OK;}JNIEXPORT void JNICALLAgent_OnUnload(JavaVM* vm){ std::cout << "Agent OnUnload" << std::endl;}
Java安全之JVMTI
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