java代码保护 java的保护类型

如何有效防止Java程序源码被人偷窥？

;      Java程序java代码保护的源代码很容易被别人偷看 只要有一个反编译器 任何人都可以分析别人java代码保护的代码 本文讨论如何在不修改原有程序的情况下 通过加密技术保护源代码

一 为什么要加密?

对于传统的C或C++之类的语言来说 要在Web上保护源代码是很容易的 只要不发布它就可以 遗憾的是 Java程序的源代码很容易被别人偷看 只要有一个反编译器 任何人都可以分析别人的代码 Java的灵活性使得源代码很容易被窃取 但与此同时 它也使通过加密保护代码变得相对容易 我们唯一需要java代码保护了解的就是Java的ClassLoader对象 当然 在加密过程中 有关Java Cryptography Extension(JCE)的知识也是必不可少的

有几种技术可以 模糊 Java类文件 使得反编译器处理类文件的效果大打折扣 然而 修改反编译器使之能够处理这些经过模糊处理的类文件并不是什么难事 所以不能简单地依赖模糊技术来保证源代码的安全

我们可以用流行的加密工具加密应用 比如PGP(Pretty Good Privacy)或GPG(GNU Privacy Guard) 这时 最终用户在运行应用之前必须先进行解密 但解密之后 最终用户就有java代码保护了一份不加密的类文件 这和事先不进行加密没有什么差别

Java运行时装入字节码的机制隐含地意味着可以对字节码进行修改 JVM每次装入类文件时都需要一个称为ClassLoader的对象 这个对象负责把新的类装入正在运行的JVM JVM给ClassLoader一个包含了待装入类(比如java lang Object)名字的字符串 然后由ClassLoader负责找到类文件 装入原始数据 并把它转换成一个Class对象

我们可以通过定制ClassLoader 在类文件执行之前修改它 这种技术的应用非常广泛??在这里 它的用途是在类文件装入之时进行解密 因此可以看成是一种即时解密器 由于解密后的字节码文件永远不会保存到文件系统 所以窃密者很难得到解密后的代码

由于把原始字节码转换成Class对象的过程完全由系统负责 所以创建定制ClassLoader对象其实并不困难 只需先获得原始数据 接着就可以进行包含解密在内的任何转换

Java 在一定程度上简化了定制ClassLoader的构建 在Java 中 loadClass的缺省实现仍旧负责处理所有必需的步骤 但为了顾及各种定制的类装入过程 它还调用一个新的findClass方法

这为我们编写定制的ClassLoader提供了一条捷径 减少了麻烦 只需覆盖findClass 而不是覆盖loadClass 这种方法避免了重复所有装入器必需执行的公共步骤 因为这一切由loadClass负责

不过 本文的定制ClassLoader并不使用这种方法 原因很简单 如果由默认的ClassLoader先寻找经过加密的类文件 它可以找到;但由于类文件已经加密 所以它不会认可这个类文件 装入过程将失败 因此 我们必须自己实现loadClass 稍微增加了一些工作量

二 定制类装入器

每一个运行着的JVM已经拥有一个ClassLoader 这个默认的ClassLoader根据CLASSPATH环境变量的值 在本地文件系统中寻找合适的字节码文件

应用定制ClassLoader要求对这个过程有较为深入的认识 我们首先必须创建一个定制ClassLoader类的实例 然后显式地要求它装入另外一个类 这就强制JVM把该类以及所有它所需要的类关联到定制的ClassLoader Listing 显示了如何用定制ClassLoader装入类文件

【Listing 利用定制的ClassLoader装入类文件】

以下是引用片段

// 首先创建一个ClassLoader对象 ClassLoader myClassLoader = new myClassLoader(); // 利用定制ClassLoader对象装入类文件 // 并把它转换成Class对象 Class myClass = myClassLoader loadClass( mypackage MyClass ); // 最后 创建该类的一个实例 Object newInstance = myClass newInstance(); // 注意 MyClass所需要的所有其他类 都将通过 // 定制的ClassLoader自动装入

如前所述 定制ClassLoader只需先获取类文件的数据 然后把字节码传递给运行时系统 由后者完成余下的任务

ClassLoader有几个重要的方法 创建定制的ClassLoader时 我们只需覆盖其中的一个 即loadClass 提供获取原始类文件数据的代码 这个方法有两个参数 类的名字 以及一个表示JVM是否要求解析类名字的标记(即是否同时装入有依赖关系的类) 如果这个标记是true 我们只需在返回JVM之前调用resolveClass

【Listing ClassLoader loadClass()的一个简单实现】

以下是引用片段

public Class loadClass( String name boolean resolve ) throws ClassNotFoundException { try { // 我们要创建的Class对象 Class clasz = null; // 必需的步骤 如果类已经在系统缓冲之中 // 我们不必再次装入它 clasz = findLoadedClass( name ); if (clasz != null) return clasz; // 下面是定制部分 byte classData[] = /* 通过某种方法获取字节码数据 */; if (classData != null) { // 成功读取字节码数据 现在把它转换成一个Class对象 clasz = defineClass( name classData classData length ); } // 必需的步骤 如果上面没有成功 // 我们尝试用默认的ClassLoader装入它 if (clasz == null) clasz = findSystemClass( name ); // 必需的步骤 如有必要 则装入相关的类 if (resolve clasz != null) resolveClass( clasz ); // 把类返回给调用者 return clasz; } catch( IOException ie ) { throw new ClassNotFoundException( ie toString() ); } catch( GeneralSecurityException gse ) { throw new ClassNotFoundException( gse toString() ); } }

Listing 显示了一个简单的loadClass实现 代码中的大部分对所有ClassLoader对象来说都一样 但有一小部分(已通过注释标记)是特有的 在处理过程中 ClassLoader对象要用到其他几个辅助方法

findLoadedClass 用来进行检查 以便确认被请求的类当前还不存在 loadClass方法应该首先调用它

defineClass 获得原始类文件字节码数据之后 调用defineClass把它转换成一个Class对象 任何loadClass实现都必须调用这个方法

findSystemClass 提供默认ClassLoader的支持 如果用来寻找类的定制方法不能找到指定的类(或者有意地不用定制方法) 则可以调用该方法尝试默认的装入方式 这是很有用的 特别是从普通的JAR文件装入标准Java类时

resolveClass 当JVM想要装入的不仅包括指定的类 而且还包括该类引用的所有其他类时 它会把loadClass的resolve参数设置成true 这时 我们必须在返回刚刚装入的Class对象给调用者之前调用resolveClass

三 加密 解密

Java加密扩展即Java Cryptography Extension 简称JCE 它是Sun的加密服务软件 包含了加密和密匙生成功能 JCE是JCA(Java Cryptography Architecture)的一种扩展

JCE没有规定具体的加密算法 但提供了一个框架 加密算法的具体实现可以作为服务提供者加入 除了JCE框架之外 JCE软件包还包含了SunJCE服务提供者 其中包括许多有用的加密算法 比如DES(Data Encryption Standard)和Blowfish

为简单计 在本文中我们将用DES算法加密和解密字节码 下面是用JCE加密和解密数据必须遵循的基本步骤

步骤 生成一个安全密匙 在加密或解密任何数据之前需要有一个密匙 密匙是随同被加密的应用一起发布的一小段数据 Listing 显示了如何生成一个密匙 【Listing 生成一个密匙】

以下是引用片段

// DES算法要求有一个可信任的随机数源 SecureRandom sr = new SecureRandom(); // 为我们选择的DES算法生成一个KeyGenerator对象 KeyGenerator kg = KeyGenerator getInstance( DES ); kg init( sr ); // 生成密匙 SecretKey key = kg generateKey(); // 获取密匙数据 byte rawKeyData[] = key getEncoded(); /* 接下来就可以用密匙进行加密或解密 或者把它保存 为文件供以后使用 */ doSomething( rawKeyData );  步骤 加密数据 得到密匙之后 接下来就可以用它加密数据 除了解密的ClassLoader之外 一般还要有一个加密待发布应用的独立程序(见Listing ) 【Listing 用密匙加密原始数据】

以下是引用片段

// DES算法要求有一个可信任的随机数源 SecureRandom sr = new SecureRandom(); byte rawKeyData[] = /* 用某种方法获得密匙数据 */; // 从原始密匙数据创建DESKeySpec对象 DESKeySpec dks = new DESKeySpec( rawKeyData ); // 创建一个密匙工厂 然后用它把DESKeySpec转换成 // 一个SecretKey对象 SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory getInstance( DES ); SecretKey key = keyFactory generateSecret( dks ); // Cipher对象实际完成加密操作 Cipher cipher = Cipher getInstance( DES ); // 用密匙初始化Cipher对象 cipher init( Cipher ENCRYPT_MODE key sr ); // 现在 获取数据并加密 byte data[] = /* 用某种方法获取数据 */ // 正式执行加密操作 byte encryptedData[] = cipher doFinal( data ); // 进一步处理加密后的数据 doSomething( encryptedData );  步骤 解密数据 运行经过加密的应用时 ClassLoader分析并解密类文件 操作步骤如Listing 所示 【Listing 用密匙解密数据】

// DES算法要求有一个可信任的随机数源 SecureRandom sr = new SecureRandom(); byte rawKeyData[] = /* 用某种方法获取原始密匙数据 */; // 从原始密匙数据创建一个DESKeySpec对象 DESKeySpec dks = new DESKeySpec( rawKeyData ); // 创建一个密匙工厂 然后用它把DESKeySpec对象转换成 // 一个SecretKey对象 SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory getInstance( DES ); SecretKey key = keyFactory generateSecret( dks ); // Cipher对象实际完成解密操作 Cipher cipher = Cipher getInstance( DES ); // 用密匙初始化Cipher对象 cipher init( Cipher DECRYPT_MODE key sr ); // 现在 获取数据并解密 byte encryptedData[] = /* 获得经过加密的数据 */ // 正式执行解密操作 byte decryptedData[] = cipher doFinal( encryptedData ); // 进一步处理解密后的数据 doSomething( decryptedData );

四 应用实例

前面介绍了如何加密和解密数据 要部署一个经过加密的应用 步骤如下

步骤 创建应用 我们的例子包含一个App主类 两个辅助类(分别称为Foo和Bar) 这个应用没有什么实际功用 但只要我们能够加密这个应用 加密其他应用也就不在话下

步骤 生成一个安全密匙 在命令行 利用GenerateKey工具(参见GenerateKey java)把密匙写入一个文件 % java GenerateKey key data

步骤 加密应用 在命令行 利用EncryptClasses工具(参见EncryptClasses java)加密应用的类 % java EncryptClasses key data App class Foo class Bar class

该命令把每一个 class文件替换成它们各自的加密版本

步骤 运行经过加密的应用 用户通过一个DecryptStart程序运行经过加密的应用 DecryptStart程序如Listing 所示 【Listing DecryptStart java 启动被加密应用的程序】

以下是引用片段

import java io *; import java security *; import java lang reflect *; import javax crypto *; import javax crypto spec *; public class DecryptStart extends ClassLoader { // 这些对象在构造函数中设置 // 以后loadClass()方法将利用它们解密类 private SecretKey key; private Cipher cipher; // 构造函数 设置解密所需要的对象 public DecryptStart( SecretKey key ) throws GeneralSecurityException IOException { this key = key; String algorithm = DES ; SecureRandom sr = new SecureRandom(); System err println( [DecryptStart: creating cipher] ); cipher = Cipher getInstance( algorithm ); cipher init( Cipher DECRYPT_MODE key sr ); } // main过程 我们要在这里读入密匙 创建DecryptStart的 // 实例 它就是我们的定制ClassLoader // 设置好ClassLoader以后 我们用它装入应用实例 // 最后 我们通过Java Reflection API调用应用实例的main方法 static public void main( String args[] ) throws Exception { String keyFilename = args[ ]; String appName = args[ ]; // 这些是传递给应用本身的参数 String realArgs[] = new String[args length ]; System arraycopy( args realArgs args length ); // 读取密匙 System err println( [DecryptStart: reading key] ); byte rawKey[] = Util readFile( keyFilename ); DESKeySpec dks = new DESKeySpec( rawKey ); SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory getInstance( DES ); SecretKey key = keyFactory generateSecret( dks ); // 创建解密的ClassLoader DecryptStart dr = new DecryptStart( key ); // 创建应用主类的一个实例 // 通过ClassLoader装入它 System err println( [DecryptStart: loading +appName+ ] ); Class clasz = dr loadClass( appName ); // 最后 通过Reflection API调用应用实例 // 的main()方法 // 获取一个对main()的引用 String proto[] = new String[ ]; Class mainArgs[] = { (new String[ ]) getClass() }; Method main = clasz getMethod( main mainArgs ); // 创建一个包含main()方法参数的数组 Object argsArray[] = { realArgs }; System err println( [DecryptStart: running +appName+ main()] ); // 调用main() main invoke( null argsArray ); } public Class loadClass( String name boolean resolve ) throws ClassNotFoundException { try { // 我们要创建的Class对象 Class clasz = null; // 必需的步骤 如果类已经在系统缓冲之中 // 我们不必再次装入它 clasz = findLoadedClass( name ); if (clasz != null) return clasz; // 下面是定制部分 try { // 读取经过加密的类文件 byte classData[] = Util readFile( name+ class ); if (classData != null) { // 解密 byte decryptedClassData[] = cipher doFinal( classData ); // 再把它转换成一个类 clasz = defineClass( name decryptedClassData decryptedClassData length ); System err println( [DecryptStart: decrypting class +name+ ] ); } } catch( FileNotFoundException fnfe ) // 必需的步骤 如果上面没有成功 // 我们尝试用默认的ClassLoader装入它 if (clasz == null) clasz = findSystemClass( name ); // 必需的步骤 如有必要 则装入相关的类 if (resolve clasz != null) resolveClass( clasz ); // 把类返回给调用者 return clasz; } catch( IOException ie ) { throw new ClassNotFoundException( ie toString() ); } catch( GeneralSecurityException gse ) { throw new ClassNotFoundException( gse toString() ); } } }  对于未经加密的应用 正常执行方式如下 % java App arg arg arg

对于经过加密的应用 则相应的运行方式为 % java DecryptStart key data App arg arg arg

DecryptStart有两个目的 一个DecryptStart的实例就是一个实施即时解密操作的定制ClassLoader;同时 DecryptStart还包含一个main过程 它创建解密器实例并用它装入和运行应用 示例应用App的代码包含在App java Foo java和Bar java内 Util java是一个文件I/O工具 本文示例多处用到了它 完整的代码请从本文最后下载

五 注意事项

我们看到 要在不修改源代码的情况下加密一个Java应用是很容易的 不过 世上没有完全安全的系统 本文的加密方式提供了一定程度的源代码保护 但对某些攻击来说它是脆弱的

虽然应用本身经过了加密 但启动程序DecryptStart没有加密 攻击者可以反编译启动程序并修改它 把解密后的类文件保存到磁盘 降低这种风险的办法之一是对启动程序进行高质量的模糊处理 或者 启动程序也可以采用直接编译成机器语言的代码 使得启动程序具有传统执行文件格式的安全性

另外还要记住的是 大多数JVM本身并不安全 狡猾的黑客可能会修改JVM 从ClassLoader之外获取解密后的代码并保存到磁盘 从而绕过本文的加密技术 Java没有为此提供真正有效的补救措施

lishixinzhi/Article/program/Java/hx/201311/25751

相关问答

Q1: java编码规范有哪些？

尽量使用完整的英文描述符，采用适用于相关领域的术语，采用大小写混合使名字可读。

JAVA代码规范：

(1)类名首字母应该大写。字段、方法以及对象（句柄）的首字母应小写。对于所有标识符，其中包含的所有单词都应紧靠在一起，而且大写中间单词的首字母。例如：

ThisIsAClassName

thisIsMethodOrFieldName

若在定义中出现了常数初始化字符，则大写static final基本类型标识符中的所有字母。这样便可标志出它们属于编译期的常数。Java包（Package）属于一种特殊情况：它们全都是小写字母，即便中间的单词亦是如此。对于域名扩展名称，如com，org，net或者edu等，全部都应小写（这也是Java1.1和Java1.2的区别之一）。

(2)为了常规用途而创建一个类时，请采取"经典形式"，并包含对下述元素的定义：equals()

hashCode()

toString()

clone()（implement Cloneable）

implement Serializable

(3)对于自己创建的每一个类，都考虑置入一个main()，其中包含了用于测试那个类的代码。为使用一个项目中的类，我们没必要删除测试代码。若进行了任何形式的改动，可方便地返回测试。这些代码也可作为如何使用类的一个示例使用。

(4)应将方法设计成简要的、功能性单元，用它描述和实现一个不连续的类接口部分。理想情况下，方法应简明扼要。若长度很大，可考虑通过某种方式将其分割成较短的几个方法。这样做也便于类内代码的重复使用（有些时候，方法必须非常大，但它们仍应只做同样的一件事情）。

(5)设计一个类时，请设身处地为客户程序员考虑一下（类的使用方法应该是非常明确的）。然后，再设身处地为管理代码的人考虑一下（预计有可能进行哪些形式的修改，想想用什么方法可把它们变得更简单）。

(6)使类尽可能短小精悍，而且只解决一个特定的问题。下面是对类设计的一些建议：

一个复杂的开关语句：考虑采用"多形"机制

数量众多的方法涉及到类型差别极大的操作：考虑用几个类来分别实现

许多成员变量在特征上有很大的差别：考虑使用几个类

(7)让一切东西都尽可能地"私有"-private。可使库的某一部分"公共化"（一个方法、类或者一个字段等等），就永远不能把它拿出。若强行拿出，就可能破坏其他人现有的代码，使他们不得不重新编写和设计。若只公布自己必须公布的，就可放心大胆地改变其他任何东西。在多线程环境中，隐私是特别重要的一个因素-只有private字段才能在非同步使用的情况下受到保护。

(8)谨惕"巨大对象综合症。对一些习惯于顺序编程思维、且初涉OOP领域的新手，往往喜欢先写一个顺序执行的程序，再把它嵌入一个或两个巨大的对象里。根据编程原理，对象表达的应该是应用程序的概念。

Q2: java程序能不公开源代码吗

Java程序java代码保护的源代码很容易被别人偷看java代码保护，只要有一个反编译器，任何人都可以分析别人的代码。本文讨论如何在不修改原有程序的情况下，通过加密技术保护源代码。

一、为什么要加密?

对于传统的C或C++之类的语言来说，要在Web上保护源代码是很容易的，只要不发布它就可以。遗憾的是，Java程序的源代码很容易被别人偷看。只要有一个反编译器，任何人都可以分析别人的代码。Java的灵活性使得源代码很容易被窃取，但与此同时，它也使通过加密保护代码变得相对容易，我们唯一需要了解的就是Java的ClassLoader对象。当然，在加密过程中，有关Java Cryptography Extension(JCE)的知识也是必不可少的。

有几种技术可以“模糊”Java类文件，使得反编译器处理类文件的效果大打折扣。然而，修改反编译器使之能够处理这些经过模糊处理的类文件并不是什么难事，所以不能简单地依赖模糊技术来保证源代码的安全。

Q3: 【转】如何保护Java代码

以下从技术角度就常见的保护措施 和常用工具来看看如何有效保护java代码java代码保护：1. 将java包装成exe 特点：将jar包装成可执行文件java代码保护，便于使用，但对java程序没有任何保护。不要以为生成了exe就和普通可执行文件效果一样了。这些包装成exe的程序运行时都会将jar文件释放到临时目录，很容易获取。常用的工具有exe4j、jsmooth、NativeJ等等。jsmooth生成的exe运行时临时目录在exe所在目录中或是用户临时目录 中；exe4j生成的exe运行时临时目录在用户临时目录中；NativeJ生成的exe直接用winrar打开，然后用zip格式修复成一个jar文件，就得到了原文件。如果只是为了使用和发布方便，不需要保护java代码，使用这些工具是很好的选择。2. java混淆器特点：使用一种或多种处理方式将class文件、java源代码进行混淆处理后生成新的class，使混淆后的代码不易被反编译，而反编译后的代码难以阅 读和理解。这类混淆器工具很多，而且也很有成效。缺点：虽然混淆的代码反编译后不易读懂，但对于有经验的人或是多花些时间，还是能找到或计算出你代码中隐藏的敏感内容，而且在很多应用中不是全部代码都能混淆的，往往一些关键的库、类名、方法名、变量名等因使用要求的限制反而还不能混淆。3. 隔离java程序到服务端特点：把java程序放到服务端，让用户不能访问到class文件和相关配套文件，客户端只通过接口访问。这种方式在客户/服务模式的应用中能较好地保护java代码。缺点是：必须是客户/服务模式，这种特点限制了此种方式的使用范围；客户端因为逻辑的暴露始终是较为薄弱的环节，所以访问接口时一般都需要安全性认证。4. java加密保护特点：自定义ClassLoader，将class文件和相关文件加密，运行时由此ClassLoader解密相关文件并装载类，要起到保护作用必须自定 义本地代码执行器将自定义ClassLoader和加密解密的相关类和配套文件也保护起来。此种方式能很有效地保护java代码。缺点：可以通过替换JRE包中与类装载相关的java类或虚拟机动态库截获java字节码。 jar2exe属于这类工具。5. 提前编译技术(AOT) 特点：将java代码静态编译成本地机器码，脱离通用JRE。此种方式能够非常有效地保护java代码，且程序启动比通用JVM快一点。具有代表性的是GNU的gcj，可以做到对java代码完全提前编译，但gcj存在诸多局限性，如：对JRE 5不能完整支持、不支持JRE 6及以后的版本。由于java平台的复杂性，做到能及时支持最新java版本和JRE的完全提前编译是非常困难的，所以这类工具往往采取灵活方式，该用即时编译的地方还是 要用，成为提前编译和即时编译的混合体。缺点：由于与通用JRE的差异和java运用中的复杂性，并非java程序中的所有jar都能得到完全的保护；只能使用此种工具提供的一个运行环境，如果工具更新滞后或你需要特定版本的JRE，有可能得不到此种工具的支持。 Excelsior JET属于这类工具。6. 使用jni方式保护特点：将敏感的方法和数据通过jni方式处理。此种方式和“隔离java程序到服务端”有些类似，可以看作把需要保护的代码和数据“隔离”到动态库中，不同的是可以在单机程序中运用。缺点和上述“隔离java程序到服务端”类似。7. 不脱离JRE的综合方式保护特点：非提前编译，不脱离JRE，采用多种软保护方式，从多方面防止java程序被窃取。此种方式由于采取了多种保护措施，比如自定义执行器和装载器、加密、JNI、安全性检测、生成可执行文件等等，使保护力度大大增强，同样能够非常有效地保护java代码。缺点：由于jar文件存在方式的改变和java运用中的复杂性，并非java程序中的所有jar都能得到完全的保护；很有可能并不支持所有的JRE版本。 JXMaker属于此类工具。8. 用加密锁硬件保护特点：使用与硬件相关的专用程序将java虚拟机启动程序加壳，将虚拟机配套文件和java程序加密，启动的是加壳程序，由加壳程序建立一个与硬件相关的 受保护的运行环境，为了加强安全性可以和加密锁内植入的程序互动。此种方式与以上“不脱离JRE的综合方式保护”相似，只是使用了专用硬件设备，也能很好地保护java代码。缺点：有人认为加密锁用户使用上不太方便，且每个安装需要附带一个。从以上描述中java代码保护我们可以看出：1. 各种保护方式都有其优缺点，应根据实际选用2. 要更好地保护java代码应该使用综合的保护措施3. 单机环境中要真正有效保护java代码，必须要有本地代码程序配合当然，安全都是相对的，一方面看你的保护措施和使用的工具能达到的程度，一方面看黑客的意愿和能力，不能只从技术上保护知识产权。总之，在java 代码保护方面可以采取各种可能的方式，不可拘泥于那些条条框框。

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