Java程序的安全机制研究
摘 要
计算机技术现已广泛的应用到各个领域，并取得了良好的应用效果，但是基于其应用背景，安全问题一直以来都是重点研究内容。Java程序因其安全性特点与其他技术相比更受欢迎，其具有完善的安全机制，只有在验证身份后，才可获取相应的权限，对提高网络数据传输安全性具有重要意义。本文对Java程序安全机制进行了简要分析。
【关键词】Java程序 安全机制 安全管理器
Java语言是一种基于类型安全的强类型语言，利用Java语法与Java语义来规定Java类型，并保证Java程序的安全性。随着计算机技术的不断发展，Java程序安全性不断完善，其安全机制包括“认证”、“权限控制”、“加密、解密与签名”、“安全套接字连接”等。但是从应用实际现状来看，任何程序的应用安全都是相对的，想要在现有基础上更进一步提高Java程序安全性，就需要对其安全机制进行深入研究。
1 Java运行方式分析
Java程序主要采取先编译、后解释以及执行的运行方式，其程序代码并不在本地操作系统层上运行，且不能直接调用本地操作系统方法与工程，而是需要通过JVM调度与审核来完成一切运行。JVM作为Java程序运行的虚拟平台，应用此种运行方式，一方面可以保证Java程序平台无关性，另一方面同时也可以为Java程序安全性提供审核空间，以及相应安全检测策略，避免网络环境中存在恶意程序对计算机程序进行攻击与破坏，提高程序运行安全性。
2 Java安全特性分析
2.1 类型安全
Java程序运行时想要保证自身安全性，首先需要保证类型系统的安全性。对类型安全进行分析，需要从两个方面进行，即类型检查与类型安全。一般情况下，计算机整体结构中，任何区域均存有必要的Java对象，并且每个对象均具有自身对应的类标签，来确定对象对应的类可以允许完成这个操作，即动态类型检查。此种方法在实际应用中，虽然可以保证系统能够正常运行，但是长时间运行会存在效率较低问题。基于此可以选择用静态类型检查，即在对程序进行运行前，需要对其进行全面分析，确保某个标签检查操作能够正常运行，则Java只会对其进行一次检查。否则，若并不确定是否能够对某个标签检查操作成功，则在程序载入前会报出错误。另外，Java系统运行安全还存在一个常见问题，即类型混乱。一般Java系统会将对象看作为内存块，被分配的内存包括一个接一个排列起来的所有对象数据域。一旦程序内某个指令需要引用某个对象时，便需要一个确定目标地址的因素，即类型标签。在此种运行程序下，如果想要从根本上来确保Java系统安全性，前提是要确定这个类型标签是否已经被恰当的标记。
2.2 语义分析
可以从三个方面来对Java进行语义分析，即公共变量、被保护成员变量以及Java包。
2.2.1 公共变量
Java语法中对公共变量进行了定义，其可以被任何Java类方法改写，包括跨过命名空间且来自网络的Applet程序，这就决定了公共变量中存储数据会存在一定的风险。
2.2.2 被保护成员变量
被保护成员变量能够被创造这个变量的类，这个类所在包以及子类中所有成员访问。这样代码就可以通过验证自己身份权限，确定自己是某个包成员而完成内部所有变量的访问。
2.2.3 Java包
系统仅仅给Java包提供了基本模板，虽然其在命名空间表面上为分层状态，但是Java包模板并不能成功嵌套。当能够成功嵌套模板时，程序员才有权限限制安全敏感组件的可见性。
3 Java安全管理器分析
3.1 安全管理器概述
Java安全管理器可以为Java虚拟机环境建立一个防护作用的“沙箱”，确保为程序的运行提供一个安全限制的操作环境，如常见签名验证、定义安全策略以及安全管理器检查操作权限等，来保证JVM外部资源的安全性，避免受到JVM内部恶意代码的损坏。对于Java安全管理器来说，其可以提供灵活性较高的安全策略，以及细粒度访问控制，授予不同资源访问权限，最终构建成为Java程序安全机制。
3.2 安全机制类型
3.2.1 确认源文件安全
在确定源代码来源具有较高可靠性后，向其分配相应操作权限。Java安全管理器能够为载入代码提供代码签名机制，来保证代码避免在加载到本地虚拟机之前过程中被恶意篡改，提高其安全性。
3.2.2 分配安全策略
即在Java安全管理器验证代码来源后，向其分配相应安全策略。如安全策略可以为一个Java.sercurity.Policy的实现类，其主要提供安全策略的定义与权限检查功能。同时，由启动类加载器所加载核心类并不受安全管理器控制，在实际应用中，需要利用类加载器避免核心类被伪装代码替换。
3.3 Java沙箱
可以说Java沙箱为Java程序安全机制的核心，对于Java程序来说，其必须要在自己虚拟沙箱内执行，来保证其运行安全性。其中JVM只向Java程序授予一组特定权限，来对其系统其他部分的访问动作进行限制。Java沙箱主要是利用安全管理器来对各项权限进行检查，并通过安全管理器来达到权限控制的目的，除安全管理器外还包括访问控制器与策略文件两部分。在执行操作前，Java安全管理器确定是否允许执行此操作，通过跑出SecurityException来拒绝此项操作，但是大部分情况下其不会做出拒绝操作的最终决定，而是通过访问控制器来检查。访问控制器对策略文件进行搜索，最终确定是否允许执行此项操作。其中，策略文件为一个文本文件，可以通过任何文本编辑器进行编辑，或者是选择用policytool GUI编辑策略文件。
4 结语
Java程序在实际应用中相对广泛，结合程序运行环境特点进行分析，为提高其运行安全性，需要在现有基础上做更为深入的研究。即对程序安全机制运行方式进行分析，掌握其要点，遵循其运行原理来采取措施进行优化，降低外界因素对程序运行环境的损坏。
参考文献
[1]杨哲慜.Java语言的程序漏洞检测与诊断技术[D].复旦大学，2012.
[2]王晓亮.Java智能卡Applet安全下载机制的研究与实现[D].西安电子科技大学，2009.
[3]陈磊.Java的安全机制研究与分析[J].电脑知识与技术（学术交流），2007，12：1596-1597.
作者单位
郑州电子信息职业技术学院 河南省郑州市 451450
