代码编译安全之classfinal-maven-plugin插件

ClassFinal-maven-plugin插件是一个用于加密Java字节码的工具

开源地址官网：ClassFinal: Java字节码加密工具 （目前已经暂停维护了）

工作原理

        ClassFinal-maven-plugin插件通过调用Java Native Interface（JNI）实现对Java字节码的加密。具体来说，它会在编译阶段对类文件进行混淆和加密，然后在运行时动态解密这些类文件。

        首先，插件会遍历项目中的所有类文件，并对其进行混淆处理。混淆过程包括重命名类名、方法名、字段名以及改变控制流结构等，目的是使反编译后的代码难以阅读。

        接着，插件会对混淆后的类文件进行加密处理。加密过程采用了一种名为CFProtect的算法，该算法基于AES加密标准，具有较高的安全性。加密后的类文件存储为二进制格式，不能直接被Java虚拟机加载。当class被classloader加载时，真正的方法体会被解密注入。运用的是Java Agent可以去实现字节码插桩、动态跟踪分析。比如skywalking、arms等就是Java Agent技术。

        最后，插件会生成一个代理模块（agent module），该模块负责在应用程序启动时加载，并负责解密加密的类文件。代理模块采用JVMTI（Java Virtual Machine Tool Interface）技术实现，可以在运行时监控和控制Java虚拟机的行为。

加密效果

1.加密后,方法体被清空,保留方法参数、注解等信息.主要兼容swagger文档注解扫描

2.方法体被清空后,反编译只能看到方法名和注解,看不到方法体的具体内容

3.加密后的项目需要设置javaagent来启动,启动过程中解密class,完全内存解密,不留下任何解密后的文件

4.启动加密后的jar,生成xxx-encrypted.jar,这个就是加密后的jar文件,加密后不可直接执行

5.无密码启动方式,java-javaagent:xxx-encrypted.jar-jarxxx-encrypted.jar

6.有密码启动方式,java-javaagent:xxx-encrypted.jar='-pwd=密码'-jarxxx-encrypted.jar

加密方法

直接增加插件即可，写在Springboot的spring-boot-maven-plugin后面即可，注意修改要加密的packages配置

          <plugin>
                <!--
1.加密后,方法体被清空,保留方法参数、注解等信息.主要兼容swagger文档注解扫描  
2.方法体被清空后,反编译只能看到方法名和注解,看不到方法体的具体内容  
3.加密后的项目需要设置javaagent来启动,启动过程中解密class,完全内存解密,不留下任何解密后的文件  
4.启动加密后的jar,生成xxx-encrypted.jar,这个就是加密后的jar文件,加密后不可直接执行  
5.无密码启动方式,java-javaagent:xxx-encrypted.jar-jarxxx-encrypted.jar  
6.有密码启动方式,java-javaagent:xxx-encrypted.jar='-pwd=密码'-jarxxx-encrypted.jar  
-->
                <!-- https://gitee.com/roseboy/classfinal -->
                <groupId>net.roseboy</groupId>
                <artifactId>classfinal-maven-plugin</artifactId>
                <version>1.2.1</version>
                <configuration>
                    <password>#</password><!--加密打包之后pom.xml会被删除，不用担心在jar包里找到此密码-->
<!--packages配置要加入的包名，会把下面的所有类加密-->
             <packages>com.yulang.proguard.demo.utils,com.yulang.proguard.demo.controller</packages>
<!--                    <cfgfiles>application.properties</cfgfiles>-->
                    <excludes>org.spring</excludes>
<!--                    <libjars>a.jar,b.jar</libjars>-->
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <phase>package</phase>
                        <goals>
                            <goal>classFinal</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>

实践

加密的效果，将所有的方法内容都清空了

应用启动方法：

java -javaagent:proguard-demo-1.0-SNAPSHOT-encrypted.jar -jar proguard-demo-1.0-SNAPSHOT-encrypted.jar

问题

启动报错

17:39:11.916 [main] DEBUG org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext - Refreshing org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext@7b9a4292
17:39:11.923 [main] DEBUG org.springframework.beans.factory.support.DefaultListableBeanFactory - Creating shared instance of singleton bean 'org.springframework.context.annotation.internalConfigurationAnnotationProcessor'
17:39:11.949 [main] ERROR org.springframework.boot.SpringApplication - Application run failed
java.lang.IllegalArgumentException: No auto configuration classes found in META-INF/spring.factories. If you are using a custom packaging, make sure that file is correct.
        at org.springframework.util.Assert.notEmpty(Assert.java:470)
        at org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationImportSelector.getCandidateConfigurations(AutoConfigurationImportSelector.java:180)
        at org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationImportSelector.getAutoConfigurationEntry(AutoConfigurationImportSelector.java:123)
        at org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigurationImportSelector$AutoConfigurationGroup.process(AutoConfigurationImportSelector.java:434)
        at org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser$DeferredImportSelectorGrouping.getImports(ConfigurationClassParser.java:879)
        at org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser$DeferredImportSelectorGroupingHandler.processGroupImports(ConfigurationClassParser.java:809)
        at org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser$DeferredImportSelectorHandler.process(ConfigurationClassParser.java:780)
        at org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassParser.parse(ConfigurationClassParser.java:192)
        at org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassPostProcessor.processConfigBeanDefinitions(ConfigurationClassPostProcessor.java:331)
        at org.springframework.context.annotation.ConfigurationClassPostProcessor.postProcessBeanDefinitionRegistry(ConfigurationClassPostProcessor.java:247)
        at org.springframework.context.support.PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanDefinitionRegistryPostProcessors(PostProcessorRegistrationDelegate.java:311)
        at org.springframework.context.support.PostProcessorRegistrationDelegate.invokeBeanFactoryPostProcessors(PostProcessorRegistrationDelegate.java:112)
        at org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext.invokeBeanFactoryPostProcessors(AbstractApplicationContext.java:746)
        at org.springframework.context.support.AbstractApplicationContext.refresh(AbstractApplicationContext.java:564)
        at org.springframework.boot.SpringApplication.refresh(SpringApplication.java:745)
        at org.springframework.boot.SpringApplication.refreshContext(SpringApplication.java:420)
        at org.springframework.boot.SpringApplication.run(SpringApplication.java:307)
        at org.springframework.boot.SpringApplication.run(SpringApplication.java:1317)
        at org.springframework.boot.SpringApplication.run(SpringApplication.java:1306)
        at com.yulang.proguard.demo.ProguardApp.main(ProguardApp.java:19)
        at java.base/jdk.internal.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
        at java.base/jdk.internal.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
        at java.base/jdk.internal.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
        at java.base/java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:566)
        at org.springframework.boot.loader.MainMethodRunner.run(MainMethodRunner.java:49)
        at org.springframework.boot.loader.Launcher.launch(Launcher.java:108)
        at org.springframework.boot.loader.Launcher.launch(Launcher.java:58)
        at org.springframework.boot.loader.JarLauncher.main(JarLauncher.java:88)

解决办法，注释掉application的加密和jar包加密就好了

测试

测试启动过程中，除了增加点启动日志，并无什么影响，对于业务日志也没有影响

可以看到日志的行号也不会做任何的变更 ，相比较商用Allatori混淆，默认会混淆行号，导致日志排查起来相当困难

缺点

通过dump仍然能看到源码，但是相对来说，增加了破解的难度

加密解密开销：每次加载类时都需要进行解密操作，这会增加额外的CPU计算时间。如果加密算法复杂度较高，解密过程可能会成为性能瓶颈。

内存消耗：加密后的类文件可能占用更多存储空间，并且在运行时需要更多的内存来存放解密后的字节码数据。

类加载时间：由于增加了解密环节，类加载的时间会有所增加，特别是在启动阶段或大量类需要加载的时候，可能会感受到明显的延迟。

JIT编译：Java虚拟机（JVM）通常会对热点代码进行即时（Just-In-Time，JIT）编译优化以提高执行效率。加密后，JVM可能无法直接识别并优化这些代码，从而影响执行速度。

目前已经暂停维护了，后期如果存在问题，需要自己修复

扩展

多模块项目，只需要在对应模块配置相应的jar包即可

<libjars>

机器绑定

获取机器码jar包：classfinal-fatjar-1.2.1.jar 

下载地址：https://repo1.maven.org/maven2/net/roseboy/classfinal-fatjar/1.2.1/classfinal-fatjar-1.2.1.jar

机器绑定只允许加密的项目在特定的机器上运行；

在需要绑定的机器上执行以下命令，生成机器码

java -jar classfinal-fatjar-1.2.1.jar -C

加密时用-code指定机器码。机器绑定可同时支持机器码+密码的方式加密。

如果拷贝到其他机器上运行，则会报错

启动加密后的jar

java -javaagent:yourpaoject-encrypted.jar='-pwd 0000000' -jar yourpaoject-encrypted.jar
//参数说明
// -pwd      加密项目的密码  
// -pwdname  环境变量中密码的名字
插件中配置的密码
<password>#</password><!--加密打包之后pom.xml会被删除，不用担心在jar包里找到此密码-->

后记

其他原理类似：https://github.com/core-lib/xjar