当前主流的 Java 代码保护技术有： 文件级加密 方法级加密 控制流混淆 名称（类名/方法名等）混淆 然而这些保护技术在安全性上各自存在一些不足（如对抗内存 Dump、反混淆工具等）。本文介绍一种新的保护方案——虚拟机保护，它是一种安全性极高的保护方式，通过将 Java JVM 字节码转换为自定义的虚拟机字节码，再到自定义的虚拟机解释器中解释执行，从根本上杜绝原始字节码的暴露风险。 JVM 字节码简介 Java 源代码经过编译后，class 文件中包含了 Java 字节码，通过解析 class 文件，可以得到每个方法的 JVM 字节码。 Class 文件格式 对字节码反汇编，可以得到对应的 JVM 指令： Main.java (源文件) Main.smali (反汇编后的JVM指令) 将 Java 方法 Native 化 以上文中的 main 方法为例，可以将 JVM指令转换为 C 代码： 原始的 Java代码中的 main 方法可以等价替换为： 理论上可以将要保护的所有方法，都转换为 native 方法，但会带来以下问题： 转换过程中依赖 C/C++ 编译器生成各平台的动态库。 转换的 method 多了 C/C++ 的动态库会很大。 虚拟机保护实现思路 虚拟机保护，其基本原理是将 JVM 字节码翻译为自定义的中间指令（VM Code)，然后在 Native 层的动态库中解释执行 VM Code。 JVM 转 VM Code 上文中 main 的方法体，可以替换为一个跳转方法，转换为以下形式： 其中，CC0000006603E7A6000AE87B8EB0D714 是一个随机的 Java Class： vm_void 是一个 native 方法，实现在 C/C++ 编写的动态库中，作为解释器的入口，其中 method_index 代表这个方法的 ID，将 method_index 与原始的方法字节码可以做映射保存。 解释执行原理 上面的示例中，将 main 方法的真实代码抽走，跳转到 C/C++ 编写的 vm_void 函数，vm_void 的代码逻辑大致如下（以伪代码表示）： 上述伪代码中 vm_code，是将方法体中的 JVM 字节码转换后的自定义虚拟机字节码，虚拟机字节码可以包含需要的各种操作，包括算术运算、逻辑运算、方法调用、条件跳转等，从而解释执行被保护的方法。 安全性 上面所述的 vm_code，对应了一种自定义的编码规则，想要还原被保护的方法，需要逆向分析整个 C/C++ 实现的解释器的逻辑，分析 vm_code 编码的 opcode 和 jvm 字节码的对应关系。 而 vm_code 在保护时可以进行随机化，而且 C/C++ 解释器的解码逻辑也可以通过 Virbox Protector 二进制保护技术再次保护，使得逆向分析难上加难。 从以上技术原理可以看出，Java 虚拟机保护方案，安全强度远高于控制流混淆的保护方式，特别适用于高安全性需求的保护场景。 如需体验测试 Java 虚拟机保护，可在 Virbox Protector 官网下载保护工具免费试用。 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！
public class Main { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello, world"); }}.method public static main([Ljava/lang/String;)V.max stack 2.max locals 1.local 0 "args" [Ljava/lang/String;.line 7getstatic java/lang/System out Ljava/io/PrintStream;ldc "Hello, world"invokevirtual java/io/PrintStream println (Ljava/lang/String;)V.line 8return.end method
void cpp_main(JNIEnv* env, jclass clazz, jobjectArray args){ jclass cid = env->FindClass("java/lang/System"); jfieldID fid = env->GetStaticFieldID(cid, "out", "Ljava/io/PrintStream;"); jobject out = env->GetStaticObjectField(cid, fid); jclass printstream = env->FindClass("java/io/PrintStream"); jmethodID println = env->GetMethodID(printstream, "println", "(Ljava/lang/String;)V"); const char* cstr = "Hello, world"; jstring str = env->NewStringUTF(cstr); env->CallObjectMethod(out, println, str); env->DeleteLocalRef(str);}public class Main { static { System.loadLibrary("hello"); // 加载 native动态库 } public static void main(String[] args) { // System.out.println("Hello, world"); // 转换为 native 调用 cpp_main(); } public native static void cpp_main();}
public class Main { public static void main(String[] args) { // 跳转方法 CC0000006603E7A6000AE87B8EB0D714.vm_void(1, new Object[]{args}); }}public class CC0000006603E7A6000AE87B8EB0D714 { public static native void vm_void(int method_index, Object[] method_args);}void JNICALL vm_void(JNIEnv* env, jint method_index, jobjectArray args){ // local vars int local_vars[local_size]; // 获取 method_index 对应的 vm code vm_code = getMethodVmCode(method_index);insn = vm_code; while (insn < vm_code.size()) { switch(insn.opcode) { case OP_ADD: int a1 = get_op1(insn); int a2 = get_op2(insn); int index = get_dest(insn); local_vars[index] = a1 + a2; break; case OP_SUB: // do sub case OP_INVOKE_STATIC: // method_id = get_method_id(insn); // args = get_method_args(insn); // invoke static method // ... case OP_INVOKE_VIRTUAL: // invoke virtual method //... } insn = next_insn(insn); }}
Java 虚拟机代码保护原理
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