京东云RASP云原生安全免疫创新实践

作者：京东云 刘一鑫

1 背景

随着网络攻击事件整体呈上升趋势，应用作为网络入口承载着大量业务和流量，因此成为了安全的重灾区。黑客往往借助自动化的工具以及安全漏洞，对Web进行漏洞扫描和探测，进而利用漏洞攻击，达到窃取Web应用的敏感数据或者入侵服务器的目的，这大大加剧了应用面临的安全风险。以前一段时间出现的log4j2漏洞为例、这是近十年来最严重的漏洞，由于使用广泛和漏洞利用简单，影响70%以上的企业线上业务系统，官方发布漏洞修复补丁后依旧被多次绕过，几乎所有互联网公司都在通宵加急处理漏洞、修复更新，避免造成黑客攻击事件。除此之外，还有像fastjson、Xstream等相关漏洞，此类漏洞还是会长期与应用共存。

2 传统应用安全防护方案

2.1 WAF

传统应用安全的解决方案，大部分安全从业者都会想到WAF（Web Application Firewall, 应用程序防火墙），WAF是一种专门用于分析HTTP/HTTPS流量的专用防火墙，可以深入到每一次HTTP/HTTPS请求和详情中去检查是否包含敏感字段，然后放行正常行为，拦截恶意行为，就像自来水过滤器一样，把“杂质”从庞大的流量中剔除出去，这样应用程序就只会响应正常的请求，从而达到保护应用程序的目的。

但随着黑客攻击应用程序的威胁不断演变，基于规则对流量进行检测的分析手段容易被绕过，并且需要根据不断演变的漏洞进行规则的持续更新。

2.2 黑白盒扫描

应用安全解决方案除了WAF以外，还可以通过黑盒和白盒扫描的方式。

SAST或称为“白盒测试”已经存在了十多年。它使开发人员可以在软件开发生命周期的早期，在应用程序源代码中找到安全漏洞。

DAST或称为“黑盒测试”可以发现正在运行的应用程序中的安全漏洞和弱点。它通过在应用程序上采用注入技术来识别常见的安全漏洞（例如SQL注入和跨站点脚本）来做到这一点。

但他们都无法解决已经在运行中的应用安全问题，只能通过事前的扫描发现安全漏洞，并且也需要根据不断演变的漏洞进行规则的持续更新。

3 京东云RASP应用运行时自我保护技术实践

21年12月Apache Log4j 开源组件被曝出严重漏洞，被认为是“21年最重要的安全威胁之一”，22年4月Spring 开源应用开发框架也被爆出了一个严重高危漏洞。

针对0day漏洞攻击频发，安全形势日益严峻的现状，京东云自主创新云原生安全RASP应用运行时自我保护技术（英文全称：Runtime Application self-protection运行时应用时自我保护（简称RASP）），通过注入安全疫苗的方式将防护引擎嵌入到应用内部，与应用程序融为一体，使应用程序具备自我防护能力，对0day漏洞、内存马等攻击实现免疫防护。

3.1 工作原理

相比于传统的边界安全产品，RASP不过度依赖检测规则持续更新。从原理上来看，RASP是从应用内部对关键函数操作的数据进行分析，即使原始请求经过加密和混淆，但是它在应用内传播到最终的底层函数时将会以明文方式被RASP截获，并根据应用当前上下文精准识别攻击事件，给予实时阻断，因此相比WAF能减少大量的误报和漏报问题。基于此特性，RASP还能为安全人员和开发人员提供更为详尽的攻击链路，包括攻击原始 Payload、代码调用堆栈等信息，方便他们进行漏洞定位、复现以及修复。

对于一些经常爆发漏洞的开源软件和第三方组件而言，漏洞存在位置和利用方法可能不同，但是在进行利用时，执行到应用代码底层，往往都会聚集到一些“敏感”函数上，如反序列化、数据库执行、命令执行、文件操作、响应返回等相关函数。如果通过RASP技术对这些底层“敏感”函数调用做一定识别阻断，即可免疫大部分0day攻击。因此，从此类实践应用出发，RASP天然可作为漏洞热修复和免疫0day漏洞的应用安全疫苗。

3.2 0day漏洞防护示例

接下来，我们通过 fastjson 反序列化漏洞的攻击场景来演示 RASP应用安全的实际防护效果，fastjson 的反序列化过程主要如下：

当执行上述代码时，在反序列时如果存在恶意的方法则会触发命令执行。但在部署了RASP的应用中，发生上述反序列漏洞时，RASP应用安全会识别到序列化漏洞产生的命令执行行为，从而直接阻断该反序列化动作并发送告警通知，在攻击详情还可以进一步分析攻击源以及漏洞代码位置。

fastjson 反序列化漏洞的利用核心，还是在于寻找可以造成代码执行的类，实际上在 java 庞大的 jdk 类库以及第三方类库中存在着大量的可利用类，传统流量产品如 WAF，往往需要在防御时去穷举这些可能被利用的类，可能经常会出现遗漏，而基于 RASP 的上下文分析能力与基于行为的攻击发现方式，将会捕获掉所有由 fastjson 造成的代码执行、恶意文件上传、敏感文件读写等行为，而无需去针对特定代码实现做精准匹配，所以不会存在被绕过的可能性。

3.3 京东云RASP云原生安全免疫平台架构设计

目前京东云 RASP云原生安全免疫平台具体架构设计如下：

京东云 RASP架构主要包括探针、客户端、云端服务三个模块。

探针模块，主要通过将类转换器添加到Instrumentation，在类加载前后，对字节码进行操作，注入RASP的安全探针。在运行了RASP安全探针的 Java 程序中，字节码的加载会经过自定义的类转换器，过滤出存在攻击风险的关键类，再将检测的逻辑插入到字节码文件中，统一进入JVM中执行，相当于在应用进程中加入 hook 点，当程序运行流程到了 hook 点时，实时采集Web 应用的高风险行为，并通过引擎实时对高风险行为阻断并上报日志。

客户端模块，主要用于对探针模块进行管理，云端服务下发的指令都会通过客户端对探针进行管控，包括模型管理、升级管理、异常监控等。

云端服务模块包括三部分：一是日志处理服务，通过流式分析引擎对上报的日志进行处理二次分析，二是运营管控服务，通过运营管控服务对RASP客户端进行管理，三是数据可视化展示平台，将整体安全态势，事件发现，资产、API等数据可视化展示出来。

3.4 RASP攻防对抗应用场景

从攻防角度看，应用层面积极防御的建立可促进纵深防御体系更加深入，推进业务应用实质性安全落地，京东云RASP主要存在以下应用场景：

1）应用资产管理：借助插桩节点推广覆盖，可梳理微服务应用IP、URL地址、API接口、第三方组件等，并绘制资产关联图谱；

2）运行时入侵检测：基于应用污点分析和上下文分析技术，实时检测应用远程命令执行，恶意反序列化，敏感信息，错误的内容类型，OGNL注入，未授权网络活动，未捕获的异常，未验证的请求，恶意文件操作，DNSLOG探测，恶意动态库加载，内存马，XXE注入等，并实时预警高危组件风险，定位具体应用；

3）攻击威胁疫苗：免疫通用Web应用漏洞及第三方组件安全漏洞，防御0day漏洞，并对EDR难以防御的反序列化、代码执行等攻击进行更加有效的阻断；

4）应用安全基线：符合性应用层基线配置检测，覆盖中间件、单应用、微服务等；

5）敏感数据审查：基于可获取应用内部数据输入、操作、内容的先天技术优势，可针对业务侧关注的个人信息、业务数据等敏感信息进行合规审查，敏感数据未授权访问检测等，必要时进行输出阻断和过滤；

6）应用热补丁：对已上线的重要应用系统，当出现重大漏洞短时间难以修复时，可以动态下发热补丁进行修复，在不中断业务的同时为应用系统提供临时防护，为漏洞修复争取宝贵的时间；

7）东西向流量分析：以微服务架构作为基础，除了对应用间流量和东西向流量描绘，更能深入呈现应用程序内部具体执行操作，为安全运营提供从网络层到应用内部真实执行过程数据，分析攻击链路。

4 京东云RASP云原生安全免疫平台最佳实践案例

4.1 RASP安全运营定位

在日常京东云RASP安全运营中，如何保证业务更稳定，运营更高效，应急更及时，是我们一直思考的问题。比如要如何做到攻击告警可运营，包括拦截日志，事件日志，分级分类区别哪些需要关注，哪些必须后续处理，自动发单，漏洞修复等，做到运营闭环，事件闭环。在部署时，做到一键部署，为保证业务稳定，按半分比进行灰度部署，并且可回滚，通过配置策略告警，策略优化，监控应用各项性能指标，快速响应故障报警等。

4.2 大促防护

京东云RASP已经历了多次双十一、618大促防护。在大促的业务高并发挑战下，RASP基于自研运行时代码植入框架、隔离保障机制、兼容性管理，对业务性能几乎无影响，且无误拦截事件产生，通过了拦截能力和性能压力的双重考验。

4.3 国家级攻防演习对抗效果

在国家级攻防对抗实战中，京东云RASP也发挥了巨大作用。攻击方主要把精力都放到寻找入侵点上，各种0day、Nday漏洞，经常会被用来寻找突破点。而作为防守方，京东的攻击暴露面非常广，防守困难，虽然有WAF、IPS、防火墙、零信任等多款安全产品的纵深防御体系，但黑客突破边界后，仍无有效工具能够自动拦截黑客的入侵行为。当有0day或重大漏洞爆发时，相关厂商可能没有快速解决方案，且有方案的话也需要安全人员进行大规模紧急修复，效率低、容易遗漏资产、业务体验很差。但部署了RASP的应用可在攻防对抗中及时进行策略调整，快速有效地抵御fastjson、shiro、反序列化、log4j等0day、Nday漏洞攻击。

5 总结

RASP产品本身优点明显，通过无感知的注入应用进程，可以更了解应用程序的上下文，减少大量的误报和漏报问题，不依赖规则的更新，可对0day漏洞免疫。在纵深防御体系中，RASP是现阶段保障应用安全强有力的存在。但安全方面没有所谓一揽子工程，不存在一款产品能解决所有问题，攻击技术的发展演进会推动防护能力的创新。京东云RASP也会在持续升级的攻防中不断迭代优化，提高应用本身的“免疫力”。