Johanna Fitzinger

1. Seminar aus Softwareentwicklung: Inside Java and .NET Johanna Fitzinger

2. Das Sandbox Sicherheitsmodell: Nicht vertrauenswürdige Programme laufen in einer geschützten Umgebung ab. Zugriff auf wichtige Systemressourcen wird dem Programm nicht gestattet Komponenten desBasis Sandbox Modells: Class Loader Class File Verifier Security Manager Sicherheitskonzept in Java

3. Ursprüngliches Sandbox Modell • JDK 1.0: Das Sandkasten Sicherheitsmodell des JDK 1.0 untersagte nicht vertrauenswürdigem Applet-Code unter anderem folgende Aktionen: • Lesen oder Schreiben von der lokalen Platte • Netzwerkverbindung zu einem Host aufzubauen mit Ausnahme des Hosts von dem das Applet geladen wurde • Einen neuen Prozess zu starten • Eine neue DLL zu laden.

4. Aufweichung der Sandbox • JDK 1.1: Signierung von Applets • JDK 1.2: flexibleres feinkörniges Sicherheitsmodell

5. Spracheigenschaften • keine Pointer-Arithmetik • strenge Typprüfung • Garbage Collection • automatisches Prüfen von Arraylängen • Zugriffsrechte (public, protected, private) Einschränkung der Sichtbarkeit von Elementen • Exception Handling

6. Class Loader Aufgaben: • Laden,Trennen und Verwalten von Klassen • getrennte Namensräume für Klassen die von verschiedenen Class Loadern geladen wurden • Klassen aus verschiedenen Namensräume können nicht direkt interagieren • Schutz der Java System-Klassen: • Verhindern von Überschreibung der „trusted class libraries“ • Zugriffsrechte auf Elemente innerhalb der Systemklassen-Packages müssen geschützt werden • Code in Protection Domains einteilen • Protection Domain definiert welche Rechte dem Code gegeben werden

7. Class Loader Architektur • 1 eingebauter Class Loader(Bootstrap Class Loader), der für das Laden der Core-Klassen der JAVA API verantwortlich ist • es kann bel. viele zusätzliche Class Loader geben für Web-Browser z.B. gibt es den Applet Class Loader • Class Loader bilden Hierarchie • Oberster Class Loader: Bootstrap Class Loader • Bevor ein Class Loader eine Klasse lädt, beauftragt er seinen übergeordneten Class Loader, die Klasse für ihn zu laden. Bsp: ‘Network Class Loader‘ möchte folgende Klassen laden: java.lang.Integer -> wird vom Bootstrap Class Loader geladen -> kein Überschreiben der Klasse java.lang.Virus -> wird vom Network Class Loader geladen -> keinen Zugriff auf ‘protected‘ Elemente des packages java.lang

8. Class File Verifier Der Class File Verifier prüft ob das Programm nach den Regeln der JVM abläuft. Phase 1: Strukturelle Überprüfung der Klassendatei Phase 2: Semantische Überprüfungen Phase 3: Bytecode Verifikation Phase 4: Verifikation symbolischer Referenzen

9. Security Manager • Der Security Manager überprüft ob Code potentiell gefährliche Operationen ausführen darf Kritische Aktionen: • Zugriff auf Systemproperties • Zugriffe auf das Dateisystem • Manipulation/ Zugriff auf Threads • Netzwerkzugriffe • Definiert check-Methoden, die kritische Aktionen überwachen: z.B. checkRead(String file), checkAccess(Thread t) , checkDelete(Sting file),

10. Anfrage an Security Manager FileInputStream fis = newFileInputStream("Textdatei.txt"); Erzeugen des FileInputStream Objects -> Security Manager muss um Erlaubnis gefragt werden Ist ein Security Manager installiert NO Recht wird gewährt YES checkRead() wird aufgerufen Lesen erlaubt? NO checkRead() throws Exception YES checkRead() returns read wird ausgeführt

11. Security Manager Implementierung • Vor JDK Version 1.2. war die Klasse java.lang.SecurityManager eine abstrakte Klasse. • Um benutzerdefinierte Sicherheitsrichtlinien zu installieren musste man seinen eigenen Security Manager schreiben, und von der Klasse java.lang.SecurityManager ableiten • Seit Java 2 konkrete Klasse, die eine default Implementierung des Security Managers darstellt • Eine benutzerdefinierte Sicherheitsrichtlinie wird, anstatt in Java-Code, in einem ASCII-File, genannt policy file, definiert • AccessControler überprüft Rechte • Installieren des default Security Managers: -Djava.security.manager

12. Code Signing • Signatur stellt sicher: • Codestammt von einem bestimmten Autor (Datenidentität) • Codewurde auf dem Weg vom Autor zum Nutzer nicht verändert (Datenintegrität) Empfänger: Sender: • Schlüsselpaar erzeugen: keytool -genkey -alias me • Jar-Archiv erstellen: jar cvf MeinArchiv.jar *.class • Signieren:jarsigner MeinArchiv.jar me

13. Policy • Policy File: Rechte (Permissions) werden ‘Code Sources‘ zugeordnet. Die zu gewährenden Rechte werden in .policy-Dateien gespeichert. Bearbeiten des Policy Files mit Hilfe von: policytool (imJDK bzw. JRE enthalten) keystore “.keystore“; grant SignedBy "trustme" CodeBase "http://www.trustme.com/-" {permission java.io.FilePermission "<<ALL FILES>>", "read, write, delete, execute"; permission java.security.SecurityPermission "getPolicy";};

14. Protection Domains • Wenn Typen durch einen Class Loader in die JVM geladen werden, wird jedem Typ genau eineProtection Domain zugeordnet.  • Eine Protection Domain: • definiert alle Permissions, die einer bestimmten Code Source gewährt werden. • entspricht einem oder mehreren Grant-Statements in einem Policy File

15. Access Controller • AccessController ist die Instanz in der Java-API, die die Verwaltung und Durchsetzung der Rechte kapselt • Der Security Managerentscheidet nicht mehr selbst ob kritische Operation ausgeführt wird, sondern ruft die checkPermission(Permission perm)Methode des Access Controllers auf • führt Stack Inspection durch und liefert eine Entscheidung: AccessControlException Zugriff erlaubt

16. Stack Inspection • alle Rufer werden überprüft • Nur alle Rufer die Permission besitzen, darf auf die Ressource zugegriffen werden deleteFile() xyzPermission 1 FilePermission xyz 2 delete() implies(..) AllPermission java.io.File 5 4 check Permission(..) implies(..) 6 3 Systemressource AccessController

17. Danke für die Aufmerksamkeit!