在云計(jì)算環(huán)境中，保護(hù)Java應(yīng)用程序可用的有效措施和工具

譯文 精選
作者： 劉濤 2023-04-10 14:09:01
云計(jì)算
云原生 在本文中，我們將重點(diǎn)討論Java，提供一些可以幫助我們保護(hù)云計(jì)算環(huán)境下的Java應(yīng)用程序的有效措施和工具。

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?譯者 | 劉濤

審校 | 重樓

云計(jì)算（Cloud）技術(shù)是近年來(lái)計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要突破。大多數(shù)組織已經(jīng)通過(guò)將自己的應(yīng)用程序移入云平臺(tái)而獲益。不過(guò)，如何保證應(yīng)用程序在第三方服務(wù)器上的安全性，是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。

在本文中，我們將重點(diǎn)討論Java，提供一些可以幫助我們保護(hù)云計(jì)算環(huán)境下的Java應(yīng)用程序的有效措施和工具。

一、在云環(huán)境中保護(hù)Java應(yīng)用程序

安全性是軟件開(kāi)發(fā)中最復(fù)雜、最廣泛和最關(guān)鍵的方面之一。然而，軟件安全性通常被忽視，或者在開(kāi)發(fā)周期結(jié)束時(shí)僅僅做一些簡(jiǎn)單調(diào)整。重大數(shù)據(jù)安全漏洞列表每年總計(jì)暴露30億條記錄，其中包括一些大公司。如果這種事能發(fā)生在他們身上，也能發(fā)生在你身上。

由于云計(jì)算的分布特性，以及第三方的參與，導(dǎo)致應(yīng)用程序向云計(jì)算平臺(tái)遷移過(guò)程中存在的安全隱患日益增多。但是，我們可以采取一些措施來(lái)保證云環(huán)境下應(yīng)用程序的安全性，最大限度地減少攻擊。

值得慶幸的是， Java已經(jīng)存在很長(zhǎng)時(shí)間，并且有許多內(nèi)置的安全機(jī)制，是開(kāi)發(fā)基于云平臺(tái)上應(yīng)用程序的最流行的編程語(yǔ)言之一。Java安全組件經(jīng)歷了嚴(yán)格的模擬真實(shí)環(huán)境測(cè)試，并定期更新，以解決新出現(xiàn)的安全漏洞。Java生態(tài)系統(tǒng)中還包含了各種各樣的工具來(lái)分析和報(bào)告安全性問(wèn)題。

然而，即使在可靠的開(kāi)發(fā)環(huán)境中，也必須保持謹(jǐn)慎。在復(fù)雜的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中，漏洞可能潛伏在后臺(tái)。在云計(jì)算環(huán)境下為Java應(yīng)用提供安全保障是一件非常復(fù)雜的事情，它要求對(duì)各種安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行認(rèn)真地考慮，并采用最有效的措施和工具。

二、在云環(huán)境下保護(hù)Java應(yīng)用程序的最佳措施

下面，我們將介紹如何在云計(jì)算中創(chuàng)建安全的Java應(yīng)用程序。

1.清潔代碼

我們建議在不喪失實(shí)用性的情況下盡量簡(jiǎn)化代碼，因?yàn)樵趶?fù)雜的環(huán)境下經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏洞。用最少的信息量寫代碼。實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)的隱藏使得代碼更加安全和易于維護(hù)。在編寫安全Java代碼時(shí)，我們建議您牢記以下幾點(diǎn)：

(1)使用Java的訪問(wèn)修飾符（Access Modifiers）以獲得優(yōu)勢(shì)。如果您知道如何為類、方法及其屬性指定各種訪問(wèn)級(jí)別，那么您的代碼將得到更好地保護(hù)。凡事應(yīng)密盡密。

(2)應(yīng)始終定義最小API和接口表面。通過(guò)將組件彼此解耦，使組件在最小可行區(qū)域上進(jìn)行交互。避免即使違規(guī)行為只影響了應(yīng)用程序的一部分，其他應(yīng)用程序也會(huì)受到影響。

2.避免暴露源代碼中的敏感信息

開(kāi)發(fā)人員應(yīng)避免在源代碼中對(duì)密碼或API密鑰等敏感信息進(jìn)行硬編碼，而是使用配置文件、環(huán)境變量或密鑰存儲(chǔ)來(lái)存儲(chǔ)和管理這些信息。所有個(gè)人身份信息，如信用卡、社會(huì)安全號(hào)碼等，均受上述密碼政策的約束。您的應(yīng)用程序在處理已提供給它的任何個(gè)人信息時(shí)應(yīng)格外小心。

3.實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證和授權(quán)

身份驗(yàn)證和授權(quán)是保護(hù)Java應(yīng)用程序免受未經(jīng)授權(quán)訪問(wèn)的重要安全機(jī)制。開(kāi)發(fā)人員應(yīng)該實(shí)施強(qiáng)大的身份驗(yàn)證和授權(quán)機(jī)制，以驗(yàn)證與應(yīng)用程序交互的用戶、服務(wù)和系統(tǒng)的身份。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可以采取多因素身份驗(yàn)證、密碼策略、訪問(wèn)控制列表和基于角色的訪問(wèn)控制。

4.執(zhí)行輸入驗(yàn)證

輸入驗(yàn)證是一項(xiàng)重要的安全措施，有助于防止SQL注入和跨網(wǎng)站腳本等攻擊。開(kāi)發(fā)人員應(yīng)驗(yàn)證所有從用戶和其他系統(tǒng)接收的輸入數(shù)據(jù)，然后再處理它，以確保它符合預(yù)期的格式，不包含惡意代碼或字符。這一點(diǎn)尤其適用于其他工具和系統(tǒng)。例如，某些字符有可能成為操作系統(tǒng)命令行的參數(shù)！

SQL注入：當(dāng)程序員建立一個(gè)動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢以接收用戶的輸入時(shí)，將會(huì)帶來(lái) SQL注入的風(fēng)險(xiǎn)。攻擊者可以在任何屏幕的輸入欄將SQL指令插入到輸入數(shù)據(jù)中。然后，由于代碼中的缺陷，該程序在數(shù)據(jù)庫(kù)中會(huì)執(zhí)行惡意SQL語(yǔ)句。因此，不要使用動(dòng)態(tài)SQL，而是使用準(zhǔn)備好的語(yǔ)句（帶有參數(shù)化查詢）。否則，永遠(yuǎn)不要連接參數(shù)來(lái)創(chuàng)建SQL語(yǔ)句，這樣會(huì)增加發(fā)生 SQL注入攻擊的可能性。更好的做法是使用已保存過(guò)的語(yǔ)句，并始終驗(yàn)證白名單上的輸入。

跨站點(diǎn)腳本：當(dāng)攻擊者使用Web應(yīng)用程序向其他用戶分發(fā)惡意代碼時(shí)，通常會(huì)以瀏覽器端腳本的形式發(fā)生跨站點(diǎn)腳本（XSS）攻擊。

為了防止這種情況，請(qǐng)使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的庫(kù)對(duì)HTML上下文的輸出進(jìn)行HTML編碼，并使用白名單允許字符過(guò)濾輸入，以確保Java代碼應(yīng)用程序的安全。對(duì)JavaScript使用JavaScript Unicode轉(zhuǎn)義。

5.避免序列化

對(duì)于Java來(lái)說(shuō)，序列化就是把一個(gè)對(duì)象轉(zhuǎn)換成一個(gè)二進(jìn)制字節(jié)流，以便它能夠在Java虛擬機(jī)之間進(jìn)行移植，然后再用一個(gè)反序列化來(lái)重建它。序列化為Java類建立了一個(gè)接口，它避免了常用的字段存取控制技術(shù)，如構(gòu)造器和存取修飾器。這樣，遠(yuǎn)程輸入就能被轉(zhuǎn)換成全功能的對(duì)象。

因此，避免序列化是至關(guān)重要的，尤其是在處理安全敏感的類時(shí)。這樣，所有類字段都可以被訪問(wèn)，因?yàn)樾蛄谢粋€(gè)類會(huì)產(chǎn)生一個(gè)公共接口。在使用序列化之前，一定要考慮哪些字段是可訪問(wèn)的，因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)可能本質(zhì)上是不安全的。據(jù)說(shuō)重載特定的構(gòu)造函數(shù)和方法會(huì)影響代碼。盡量避免這種情況。

6.實(shí)現(xiàn)加密和哈希算法（hash）

加密與哈希算法是一種重要的安全手段，可以有效地保護(hù)數(shù)據(jù)的傳輸與休眠。開(kāi)發(fā)人員應(yīng)使用如AES或RSA等強(qiáng)加密算法對(duì)傳輸中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，并使用如SHA-256或SHA-512等安全哈希算法對(duì)密碼和其他敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，然后再將其存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)或其他存儲(chǔ)系統(tǒng)中。

7.避免通過(guò)錯(cuò)誤消息暴露實(shí)現(xiàn)

生成錯(cuò)誤消息可能會(huì)為攻擊者提供大量數(shù)據(jù)。特別是堆棧跟蹤，可以披露有關(guān)您正在運(yùn)行的軟件以及如何使用它的詳細(xì)信息。應(yīng)對(duì)最終用戶隱藏堆棧跟蹤。例如，失敗登錄嘗試的警告，錯(cuò)誤消息應(yīng)為"登錄失敗”，而不是“找不到該用戶”或“密碼不正確”，否則用戶將得到一些關(guān)于基礎(chǔ)技術(shù)堆棧和處理的提示信息。請(qǐng)確保您的信息盡量保密。

8.實(shí)施監(jiān)控和日志記錄

監(jiān)控和日志記錄是實(shí)時(shí)檢測(cè)和響應(yīng)安全事件的重要安全措施。開(kāi)發(fā)人員應(yīng)該實(shí)施有力的監(jiān)控和日志記錄機(jī)制，以跟蹤應(yīng)用程序活動(dòng)、檢測(cè)異常情況，并在發(fā)生安全事件時(shí)生成警報(bào)。要做到這一點(diǎn)，可以使用諸如Log4j、Logback或者 Splunk之類的工具收集并分析應(yīng)用程序日志。

三、用于保護(hù)云計(jì)算環(huán)境中Java應(yīng)用程序安全的工具

以下工具可用于有效地保護(hù)云計(jì)算環(huán)境中的應(yīng)用程序：

1.身份和訪問(wèn)管理（IAM）

IAM是一種云計(jì)算服務(wù)，它為保護(hù)云計(jì)算資源提供了認(rèn)證與授權(quán)機(jī)制。IAM有助于管理用戶身份、角色和權(quán)限，使開(kāi)發(fā)人員能夠控制對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)、存儲(chǔ)系統(tǒng)和API等云資源的訪問(wèn)。AWS IAM和Google Cloud IAM是用于保護(hù)云中Java應(yīng)用程序的流行IAM服務(wù)。

2.Web應(yīng)用防火墻（WAF）

WAF是一種安全工具，用于保護(hù)Web應(yīng)用程序免受SQL注入和跨站點(diǎn)腳本等常見(jiàn)攻擊。WAF位于應(yīng)用程序和用戶之間，檢查進(jìn)入流量并阻止惡意請(qǐng)求。在云計(jì)算環(huán)境下，為 Java應(yīng)用程序提供安全保護(hù)的常用WA包括AWS WAF, Azure WAF，以及谷歌的Cloud Armor。

3.漏洞掃描程序

漏洞掃描程序是掃描應(yīng)用程序和基礎(chǔ)設(shè)施以查找安全漏洞的工具。漏洞掃描程序可識(shí)別安全漏洞并提供修復(fù)建議。在云計(jì)算環(huán)境下，常用的漏洞掃描器包括 Qualys，Tenable以及OpenVAS。

4.代碼分析工具

代碼分析工具可以分析源代碼以識(shí)別安全漏洞和編碼錯(cuò)誤。代碼分析工具使用靜態(tài)代碼分析和動(dòng)態(tài)代碼分析技術(shù)來(lái)識(shí)別安全缺陷，如緩沖區(qū)溢出、SQL注入和跨站點(diǎn)腳本。在云計(jì)算環(huán)境下，常用的代碼分析工具有Checkmarx，F(xiàn)ortify，Veracode等。

5.DevSecOps工具

DevSecOps工具可以將安全性集成到軟件開(kāi)發(fā)的生命周期。DevSecOps工具自動(dòng)化了安全測(cè)試、代碼分析和漏洞管理，使開(kāi)發(fā)人員能夠在開(kāi)發(fā)過(guò)程的早期識(shí)別和修復(fù)安全缺陷。在云計(jì)算環(huán)境下，一些常用的保護(hù)Java應(yīng)用程序的DevSecOps工具包括Jenkins、GitLab和CircleCI。

6.加密和密鑰管理工具

加密和密鑰管理工具可以使開(kāi)發(fā)人員能夠?qū)鬏斨泻挽o止中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并管理加密密鑰。加密和密鑰管理工具為加密密鑰提供安全存儲(chǔ)，并確保只有授權(quán)用戶才能訪問(wèn)這些密鑰。在云計(jì)算環(huán)境下，保護(hù)Java應(yīng)用程序的常用加密和密鑰管理工具包括AWS KMS、Azure密鑰庫(kù)和谷歌云KMS。

7.容器安全工具

容器安全工具可以為容器化應(yīng)用程序提供安全性。容器安全工具監(jiān)視容器活動(dòng)，識(shí)別漏洞，并為容器提供運(yùn)行時(shí)保護(hù)。在云計(jì)算環(huán)境下，為Java應(yīng)用程序提供安全防護(hù)的幾種常見(jiàn)的容器安全工具有Aquasecurity，Sysdig以及Twistlock。

四、結(jié)論

保護(hù)云計(jì)算環(huán)境下的Java應(yīng)用程序，需要對(duì)不同類型的安全風(fēng)險(xiǎn)和最佳措施工具的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行充分考慮。開(kāi)發(fā)人員應(yīng)該關(guān)注以下方面：

編寫代碼封裝實(shí)現(xiàn)并對(duì)網(wǎng)絡(luò)隱藏敏感信息。加密應(yīng)該用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或其他方式分享敏感信息不可避免的情況。應(yīng)正確實(shí)施身份驗(yàn)證和授權(quán)，以確保合法訪問(wèn)者能夠獲得正確的信息。

對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，避免序列化處理，以保證外部輸入不會(huì)注入惡意代碼，從而接管系統(tǒng)。這包括阻止SQL注入和跨站腳本。

監(jiān)控和記錄應(yīng)用程序活動(dòng)，以便實(shí)時(shí)檢測(cè)安全漏洞。

在云計(jì)算環(huán)境下，可以使用多種工具對(duì)Java應(yīng)用進(jìn)行安全防護(hù)，包括IAM、WAF、漏洞掃描、代碼分析、 DevSecOps、加密密鑰管理以及容器安全工具等。

通過(guò)遵循最佳措施并使用合適的工具，開(kāi)發(fā)人員可以在云計(jì)算環(huán)境中構(gòu)建安全的Java應(yīng)用程序，并抵御安全威脅。

原文鏈接：https://hackernoon.com/securing-java-applications-in-the-cloud-best-practices-and-tools

譯者介紹

劉濤，51CTO社區(qū)編輯，某大型央企系統(tǒng)上線檢測(cè)管控負(fù)責(zé)人。?

本文題目：在云計(jì)算環(huán)境中，保護(hù)Java應(yīng)用程序可用的有效措施和工具
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