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在Java中如何利用ClassLoader动态加密、解密Class文件

article 2024/9/25 6:57:04

文章目录

  • 一、准备示例代码
  • 二、加密Class文件
  • 三、自定义ClassLoader
  • 四、使用自定义ClassLoader加载类
  • 五、进阶：使用更高安全性的AES加密算法
  • 六、注意事项

在Java开发中，保护代码的安全性是一个重要的课题。为了防止代码被轻易反编译，我们可以使用ClassLoader来动态地对Class文件进行加密和解密。本文将详细介绍如何实现这一过程，并提供完整的示例代码。

一、准备示例代码

为了更好地演示加密、解密效果，本文以简单的Hello.java为例：

package org.hbin.bytecode;

/**
 * @author Haley
 * @version 1.0
 * 2024/9/24
 */
public class Hello {
    public void h1() {
        System.out.println("Hello, JVM");
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Hello().h1();
    }
}

二、加密Class文件

我们需要一个工具方法来加密Class文件。最简单的方式，无非就是对class文件进行异或一下。

package org.hbin.classloder.simple;

import java.io.*;

/**
 * 利用加密算法对class文件加密保存
 * @author Haley
 * @version 1.0
 * 2024/9/24
 */
public class EncryptionClassTest {
    private static final int seed = 'H'; //加密用的种子
    private static final String pre_path = "/tmp/javaTempCode/"; //class文件的时候路径，也用于存放加密后的文件

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        encrypt("org.hbin.bytecode.Hello");
    }

    public static void encrypt(String clazz) throws Exception {
        String path = clazz.replaceAll("\\.", "/");
        File f = new File(pre_path + path + ".class");
        // 加密后的class文件以classH后缀命名
        File encryptedFile = new File(pre_path + path + ".classH");
        try (FileInputStream in = new FileInputStream(f); FileOutputStream out = new FileOutputStream(encryptedFile)) {
            int b = -1;
            while((b = in.read()) != -1) {
                // 加密方式：字节和种子按位与。
                out.write(b ^ seed);
            }
        }
    }
}

三、自定义ClassLoader

接下来，我们需要编写一个自定义的ClassLoader，在加载类时对加密的Class文件进行解密。解密其实就是再对class文件异或即可。

package org.hbin.classloder.simple;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 解密class文件
 * @author Haley
 * @version 1.0
 * 2024/9/24
 */
public class DecryptionClassLoader extends ClassLoader {
    private static final int seed = 'H';

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        File f = new File("/tmp/javaTempCode/" + name.replaceAll("\\.", "/") + ".classH");
        System.out.println(f.getAbsolutePath());
        try (FileInputStream in = new FileInputStream(f); ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream()) {
            int b = 0;
            while((b = in.read()) != -1) {
                // 解密方式：字节和种子再次按位与
                out.write(b ^ seed);
            }
            byte[] byteArray = out.toByteArray();
            return defineClass(name, byteArray, 0, byteArray.length);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return super.findClass(name);
    }
}

四、使用自定义ClassLoader加载类

最后，我们可以使用自定义的ClassLoader来加载加密后的类。

package org.hbin.classloder.simple;

import java.lang.reflect.Method;

/**
 * @author Haley
 * @version 1.0
 * 2024/9/24
 */
public class DecryptionClassLoaderTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ClassLoader loader = new DecryptionClassLoader();
        Class<?> helloClass = loader.loadClass("org.hbin.bytecode.Hello");
        Object obj = helloClass.newInstance();
        Method method = helloClass.getMethod("h1");
        method.invoke(obj);
    }
}

五、进阶：使用更高安全性的AES加密算法

上述演示使用了最简单的异或方式对class文件进行了加密处理，但是其安全性相对较低，很容易被破解。为了提升加密的安全性，更好的保护代码，我们可以使用AES加密算法，它具有更高的安全性。其实熟悉了上述过程，改用AES也很简单，就是把上述异或操作换成AES加密、解密即可。示例如下：

package org.hbin.classloder.aes;

import org.hbin.classloder.AESTool;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;

/**
 * 使用AES算法对class中的所有字节进行加密保存，需要的时候通过AES算法解决后加载到虚拟机
 * @author Haley
 * @version 1.0
 * 2024/9/24
 */
public class AESEncryptionClassTest {
    private static final String pre_path = "/tmp/javaTempCode/";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        encrypt("org.hbin.bytecode.Hello");
    }

    public static void encrypt(String clazz) throws Exception {
        String path = clazz.replaceAll("\\.", "/");
        File f = new File(pre_path + path + ".class");
        File encryptedFile = new File(pre_path + path + ".classH2");
        try (FileInputStream in = new FileInputStream(f);
             ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
             FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream(encryptedFile)) {
            int b = -1;
            while((b = in.read()) != -1) {
                out.write(b);
            }
            byte[] byteArray = out.toByteArray();
            fileOut.write(AESTool.encrypt(byteArray, AESTool.stringToSecretKey(Constant.AES_KEY)));
        }
    }
}

package org.hbin.classloder.aes;

/**
 * @author Haley
 * @version 1.0
 * 2024/9/24
 */
public class Constant {

    /** 预先生成的一个AES密钥 */
    public static final String AES_KEY = "7GQfjNd8jVlCICHclCYJ9Zs6RvRdO05mrr4I0Qzkhho=";

}

package org.hbin.classloder.aes;

import org.hbin.classloder.AESTool;
import org.hbin.classloder.simple.DecryptionClassLoader;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * 对加密的class文件进行解密
 * @author Haley
 * @version 1.0
 * 2024/9/24
 */
public class AESDecryptionClassLoader extends ClassLoader {

    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        File f = new File("/tmp/javaTempCode/" + name.replaceAll("\\.", "/") + ".classH2");
        System.out.println(f.getAbsolutePath());
        try (FileInputStream in = new FileInputStream(f); ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream()) {
            int b = 0;
            while((b = in.read()) != -1) {
                out.write(b);
            }
            byte[] byteArray = out.toByteArray();
            byteArray = AESTool.decrypt(byteArray, AESTool.stringToSecretKey(Constant.AES_KEY));
            return defineClass(name, byteArray, 0, byteArray.length);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return super.findClass(name);
    }
}

六、注意事项

  • 安全性：虽然这种方法可以增加一定的安全性，但它并不是绝对安全的。有经验的攻击者仍然可以通过各种手段破解或绕过这种保护。
  • 性能：加密和解密操作会带来一定的性能开销，特别是在频繁加载类的情况下。
  • 兼容性：确保你的加密和解密逻辑在不同的环境中都能正常工作，特别是跨平台的情况下。

http://www.kler.cn/news/318566.html

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