為Java Web應(yīng)用程序增加入侵檢測功能
一、簡介
在Java Web應(yīng)用程中，特別是網(wǎng)站開發(fā)中，我們有時(shí)候需要為應(yīng)用程序增加一個(gè)入侵檢測程序來防止惡意刷新的功能，防止非法用戶不斷的往Web應(yīng)用中重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)然，入侵檢測可以用很多方法實(shí)現(xiàn)，包括軟件、硬件防火墻，入侵檢測的策略也很多。在這里我們主要介紹的是Java Web應(yīng)用程序中通過軟件的方式實(shí)現(xiàn)簡單的入侵檢測及防御。
該方法的實(shí)現(xiàn)原理很簡單，就是用戶訪問Web系統(tǒng)時(shí)記錄每個(gè)用戶的信息，然后進(jìn)行對照，并根據(jù)設(shè)定的策略（比如：1秒鐘刷新頁面10次）判斷用戶是否屬于惡意刷新。
我們的入侵檢測程序應(yīng)該放到所有Java Web程序的執(zhí)行前，也即若發(fā)現(xiàn)用戶是惡意刷新就不再繼續(xù)執(zhí)行Java Web中的其它部分內(nèi)容，否則就會(huì)失去了意義。這就需要以插件的方式把入侵檢測的程序置入Java Web應(yīng)用中，使得每次用戶訪問Java Web，都先要到這個(gè)入侵檢測程序中報(bào)一次到，符合規(guī)則才能放行。
Java Web應(yīng)用大致分為兩種，一種純JSP(+Java Bean)方式，一種是基于框架（如Struts、EasyJWeb等）的。第一種方式的Java Web可以通過Java Servlet中的Filter接口實(shí)現(xiàn)，也即實(shí)現(xiàn)一個(gè)Filter接口，在其doFilter方法中插入入侵檢測程序，然后再web.xml中作簡單的配置即可。在基于框架的Web應(yīng)用中，由于所有應(yīng)用都有一個(gè)入口，因此可以把入侵檢測的程序直接插入框架入口引擎中，使框架本身支持入侵檢測功能。當(dāng)然,也可以通過實(shí)現(xiàn)Filter接口來實(shí)現(xiàn)。
在EasyJWeb框架中，已經(jīng)置入了簡單入侵檢測的程序，因此，這里我們以EasyJWeb框架為例,介紹具體的實(shí)現(xiàn)方法及源碼，完整的代碼可以在EasyJWeb源碼中找到。
在基于EasyJWeb的Java Web應(yīng)用中，默認(rèn)情況下你只要連續(xù)刷新頁面次數(shù)過多，即會(huì)彈出如下的錯(cuò)誤：
EasyJWeb框架友情提示!:-):
您對頁面的刷新太快,請等待60秒后再刷新頁面!
二、用戶訪問信息記錄UserConnect.java類
這個(gè)類是一個(gè)簡單的Java Bean，主要代表用戶的信息，包括用戶名、IP、第一次訪問時(shí)間、最后登錄時(shí)間、登錄次數(shù)、用戶狀態(tài)等。全部
代碼如下：
package com.easyjf.web;
import java.util.Date;
/**
*
*
Title:用戶驗(yàn)證信息
*
Description:記錄用戶登錄信息,判斷用戶登錄情況
*
Copyright: Copyright (c) 2006
*
Company: www.easyjf.com
* @author 蔡世友
* @version 1.0
*/
public class UserConnect {
private String userName;
private String ip;
private Date firstFailureTime;
private Date lastLoginTime;
private int failureTimes;//用戶登錄失敗次數(shù)
private int status=0;//用戶狀態(tài)0表示正常,-1表示鎖定
public int getFailureTimes() {
return failureTimes;
}
public void setFailureTimes(int failureTimes) {
this.failureTimes = failureTimes;
}
public Date getFirstFailureTime() {
return firstFailureTime;
}
public void setFirstFailureTime(Date firstFailureTime) {
this.firstFailureTime = firstFailureTime;
}
public String getIp() {
return ip;
}
public void setIp(String ip) {
this.ip = ip;
}
public Date getLastLoginTime() {
return lastLoginTime;
}
public void setLastLoginTime(Date lastLoginTime) {
this.lastLoginTime = lastLoginTime;
}
public String getUserName() {
return userName;
}
public void setUserName(String userName) {
this.userName = userName;
}
public int getStatus() {
return status;
}
public void setStatus(int status) {
this.status = status;
}
}
三、監(jiān)控線程UserConnectManage.java類
這是入侵檢測的核心部分，主要實(shí)現(xiàn)具體的入侵檢測、記錄、判斷用戶信息、在線用戶的刷新等功能，并提供其它應(yīng)用程序使用本組件的調(diào)用接口。
package com.easyjf.web;
import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import org.apache.log4j.Logger;
/**
*
*
Title:用戶入侵檢測信息
*
Description:用于判斷用戶刷新情況檢查，默認(rèn)為10秒鐘之內(nèi)連續(xù)連接10次為超時(shí)
*
Copyright: Copyright (c) 2006
*
Company: www.easyjf.com
* @author 蔡世友
* @version 1.0
*/
public class UserConnectManage {
private static final Logger logger = (Logger) Logger.getLogger(UserConnectManage.class.getName());
private static int maxFailureTimes=10;//最大登錄失敗次數(shù)
private static long maxFailureInterval=10000;//毫秒，達(dá)到最大登錄次數(shù)且在這個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)
private static long waitInterval=60000;//失敗后接受連接的等待時(shí)間，默認(rèn)1分鐘
private static int maxOnlineUser=200;//同時(shí)在線的最大數(shù)
private final static Map users=new HashMap();//使用ip+userName為key存放用戶登錄信息UserLoginAuth
private static Thread checkThread=null;
private static class CheckTimeOut implements Runnable{
private Thread parentThread;
public CheckTimeOut(Thread parentThread)
{
this.parentThread=parentThread;
synchronized(this){
if(checkThread==null){
checkThread= new Thread(this);
//System.out.println( "創(chuàng)建一個(gè)新線程！");
checkThread.start();
}
}
}
public void run() {
while(true)
{
if(parentThread.isAlive()){
try{
Thread.sleep(2000);
int i=0;
if(users.size() >maxOnlineUser)//當(dāng)達(dá)到最大用戶數(shù)時(shí)清除
{
synchronized(users){//執(zhí)行刪除操作
Iterator it=users.keySet().iterator();
Set set=new HashSet();
Date now=new Date();
while(it.hasNext())
{
Object key=it.next();
UserConnect user=(UserConnect)users.get(key);
if(now.getTime()-user.getFirstFailureTime().getTime() >maxFailureInterval)//刪除超時(shí)的用戶
{
set.add(key);
logger.info( "刪除了一個(gè)超時(shí)的連接"+i);
i++;
}
}
if(i <5)//如果刪除少于5個(gè)，則強(qiáng)行刪除1/2在線記錄，犧牲性能的情況下保證內(nèi)存
{
int num=maxOnlineUser/2;
it=users.keySet().iterator();
while(it.hasNext() && i
set.add(it.next());
logger.info( "刪除了一個(gè)多余的連接"+i);
i++;
}
}
users.keySet().removeAll(set);
}
}
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
else
{
break;
}
}
logger.info( "監(jiān)視程序運(yùn)行結(jié)束！");
}
}
//通過checkLoginValidate判斷是否合法的登錄連接，如果合法則繼續(xù)，非法則執(zhí)行
public static boolean checkLoginValidate(String ip,String userName)//只檢查認(rèn)證失敗次數(shù)
{
boolean ret=true;
Date now=new Date();
String key=ip+ ":"+userName;
UserConnect auth=(UserConnect)users.get(key);
if(auth==null)//把用戶當(dāng)前的訪問信息加入到users容器中
{
auth=new UserConnect();
auth.setIp(ip);
auth.setUserName(userName);
auth.setFailureTimes(0);
auth.setFirstFailureTime(now);
users.put(key,auth);
if(checkThread==null)new CheckTimeOut(Thread.currentThread());
}
else
{
if(auth.getFailureTimes() >maxFailureTimes)
{
//如果在限定的時(shí)間間隔內(nèi)，則返回拒絕用戶連接的信息
if((now.getTime()-auth.getFirstFailureTime().getTime())
ret=false;
auth.setStatus(-1);
}
else if(auth.getStatus()==-1 && (now.getTime()-auth.getFirstFailureTime().getTime()<(maxFailureInterval+waitInterval)))//重置計(jì)數(shù)器
{
ret=false;
}
else
{
auth.setFailureTimes(0);
auth.setFirstFailureTime(now);
auth.setStatus(0);
}
}
//登錄次數(shù)加1
auth.setFailureTimes(auth.getFailureTimes()+1);
}
//System.out.println(key+ ":"+auth.getFailureTimes()+":"+ret+":"+(now.getTime()-auth.getFirstFailureTime().getTime()));
return ret;
}
public static void reset(String ip,String userName)//重置用戶信息
{
Date now=new Date();
String key=ip+ ":"+userName;
UserConnect auth=(UserConnect)users.get(key);
if(auth==null)//把用戶當(dāng)前的訪問信息加入到users容器中
{
auth=new UserConnect();
auth.setIp(ip);
auth.setUserName(userName);
auth.setFailureTimes(0);
auth.setFirstFailureTime(now);
users.put(key,auth);
}
else
{
auth.setFailureTimes(0);
auth.setFirstFailureTime(now);
}
}
public static void remove(String ip,String userName)//刪除用戶在容器中的記錄
{
String key=ip+ ":"+userName;
users.remove(key);
}
public static void clear()//清空容器中內(nèi)容
{
if(!users.isEmpty())users.clear();
}
public static long getMaxFailureInterval() {
return maxFailureInterval;
}
public static void setMaxFailureInterval(long maxFailureInterval) {
UserConnectManage.maxFailureInterval = maxFailureInterval;
}
public static int getMaxFailureTimes() {
return maxFailureTimes;
}
public static void setMaxFailureTimes(int maxFailureTimes) {
UserConnectManage.maxFailureTimes = maxFailureTimes;
}
public static int getMaxOnlineUser() {
return maxOnlineUser;
}
public static void setMaxOnlineUser(int maxOnlineUser) {
UserConnectManage.maxOnlineUser = maxOnlineUser;
}
public static long getWaitInterval() {
return waitInterval;
}
public static void setWaitInterval(long waitInterval) {
UserConnectManage.waitInterval = waitInterval;
}
四、調(diào)用接口
在需要進(jìn)入侵檢測判斷的地方，直接使用UserConnectManage類中的checkLoginValidate方法即可。如EasyJWeb的核心 Servletcom.easyjf.web.ActionServlet 中調(diào)用UserConnectManage的代碼：
if(!UserConnectManage.checkLoginValidate(request.getRemoteAddr(),"guest"))
{
info(request,response,new Exception("您對頁面的刷新太快,請等待"+UserConnectManage.getWaitInterval()/1000+"秒后再刷新頁面！"));
return;
}
五、總結(jié)
當(dāng)然，這里提供的方法只是一個(gè)簡單的實(shí)現(xiàn)示例，由于上面的用戶信息是直接保存在內(nèi)存中，若并發(fā)用戶很大的時(shí)候的代碼的占用，可以考慮引入數(shù)據(jù)庫來記錄用戶的訪問信息，當(dāng)然相應(yīng)的執(zhí)行效率肯定用降低。上面介紹的實(shí)現(xiàn)中，入侵檢測判斷的策略也只有用戶訪問次數(shù)及時(shí)間間隔兩個(gè)元素，您還可以根據(jù)你的實(shí)現(xiàn)情況增加其它的檢測元素。
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