Apache Derby数据库JVM安全策略

抽象

我已经发布了许多有关Derby的博客：

Derby数据库备份
同一主机上的多个Derby网络服务器
Apache Derby数据库用户和权限
与Maven和内存中Derby数据库的集成测试

这本不打算是一个系列。但是多年来，我越来越多地使用Derby。我开始使用Derby作为微服务体系结构的首选数据库。这些是个人使用的应用程序，因此Derby绰绰有余。即使这些是个人使用的应用程序，我也需要具有有限用户权限的多台服务器，当然还有数据库备份和还原。最终要求是安全性。我使用derby usr帐户在Ubuntu Linux VM上运行Derby数据库。尽管derby usr帐户对VM的权限有限，但是任何额外的安全层都是好的。因此，本博客的目的是演示如何使用Java安全策略运行Derby，以限制JVM的权限并增强运行时安全性。

免责声明

这篇文章仅供参考。在使用所提供的任何信息之前，请认真思考。从中学到东西，但最终自己做出决定，风险自负。

要求

我使用以下主要技术完成了本文的所有工作。您可能可以使用不同的技术或版本来做相同的事情，但不能保证。

Apache Derby 10.14.2.0
Java zulu11.39.15-ca-jdk11.0.7-linux_x64

我将不涉及下载和安装这些技术的过程。我将其留给您练习。

注意从版本10.15开始，Derby项目已更新为使用Java 9模块系统。结果，JAR文件已经发生了很大变化。下面的security.policy不太可能与10.15+版本一起使用。截至本博客的发布日期，我还没有尝试过。

Linux bash脚本

为了管理Derby使其与Java安全策略一起运行，您需要3个脚本。第一个脚本将设置设置环境变量以配置Derby。第二个脚本将启动Derby网络服务器，并传递正确的命令行参数。第三台将停止Derby网络服务器。

清单1.1向您展示了这些脚本中的第一个。它导出具有特定配置值的许多系统环境变量，这些配置值专门用于在您的环境中运行Derby。

清单1.1 – setenv.sh

 #!/bin/bash  export DERBY_HOME=/home/derby/opt/derby  export PATH= "$DERBY_HOME/bin:$PATH"  echo "DERBY_HOME=$DERBY_HOME"  export JAVA_HOME=/home/derby/opt/java  echo "JAVA_HOME=$JAVA_HOME"  export NS_HOME=/var/local/derby/ 1527  mkdir -p $NS_HOME  echo "NS_HOME=$NS_HOME"  export NS_PORT= 1527  echo "NS_PORT=$NS_PORT"  export NS_HOST= 0.0 . 0.0  echo "NS_HOST=$NS_HOST"  export DERBY_OPTS= ""  export DERBY_OPTS= "$DERBY_OPTS -Dderby.drda.host=$NS_HOST"  export DERBY_OPTS= "$DERBY_OPTS -Dderby.drda.portNumber=$NS_PORT"  export DERBY_OPTS= "$DERBY_OPTS -Dderby.system.home=$NS_HOME"  # Security Policy  export DERBY_OPTS= "$DERBY_OPTS -Dderby.stream.error.logSeverityLevel=0"  export DERBY_OPTS= "$DERBY_OPTS -Dderby.security.port=$NS_PORT"  export DERBY_OPTS= "$DERBY_OPTS -Dderby.install.url=file:$DERBY_HOME/lib/"  export DERBY_OPTS= "$DERBY_OPTS -Djava.security.manager"  export DERBY_OPTS= "$DERBY_OPTS -Djava.security.policy=$NS_HOME/security.policy"

DERBY_HOME不言自明。这是解压缩（安装）Derby的地方。将Derby的bin目录添加到PATH 。

JAVA_HOME是不言自明的。这是解压缩（安装）Java的地方。将Java的bin目录添加到PATH 。

NS_HOME是“N etwork 小号 erver家”。这是Derby网络服务器将用于存储其配置和数据库的目录。每当在此Derby网络服务器上创建新数据库时，都会在NS_HOME下为新数据库创建一个新的子目录。这允许在同一主机上运行的多个Derby网络服务器将其数据分开。

NS_PORT是“N etwork 小号 erver端口”。这是Derby网络服务器用来侦听连接的端口。这允许多个Derby网络服务器在同一主机上运行。

NS_HOST是“N etwork 小号 erver主机”。它设置侦听连接时Derby网络服务器使用的网络接口。默认情况下，Derby网络服务器仅在127.0.0.1的环回地址上侦听连接。此默认值表示客户端必须与网络服务器在同一主机上运行-不太有用。通过将主机设置为0.0.0.0 ，Derby网络服务器将侦听主机上任何网络接口上的连接。如果您的VM具有多个网络接口，则应将NS_HOST设置为这些接口之一的IP。设置此值可使客户端成为远程客户端。

DERBY_OPTS是用于将所有配置选项获取到Derby的系统属性。通过将适当的Derby系统属性及其关联值连接在一起来创建其值。使用或不使用安全策略来启动Derby都需要前三个属性。

derby.drda.host
derby.drda.portNumber
derby.system.home

配置Derby使其与安全策略一起运行时，需要最后5个属性。

derby.stream.error.logSeverityLevel
derby.security.port
derby.install.url
java.security.manager
java.security.policy

其中最重要的特性之一是java.security.policy=$NS_HOME/security.policy" 。这个属性指向的值security.policy文件，该文件将配置Java SecurityManager ，你会读到有关创建security.policy文件接下来，您将看一下启动服务器的脚本。

清单1.2显示了这些脚本的第二个。它会启动Derby网络服务器，并传递正确的命令行参数，因此Derby会以安全策略运行。

清单1.2 – start.sh

 #!/bin/bash  # Directory of the script  SD=$( cd "$( dirname " ${BASH_SOURCE[ 0 ]} " )" && pwd )  # Source in common variables  source $SD/setenv.sh  # Symlink the network server configurations  ln -sf $SD/../conf/security.policy $NS_HOME/security.policy  ln -sf $SD/../conf/derby.properties $NS_HOME/derby.properties  startNetworkServer

SD是S CRIPT d irectory。该评估确定start.sh脚本的标准文件系统位置，并将其分配给SD 。当引用其他脚本时，这很有用。

来源不言自明。它在系统环境变量中来源以配置Derby网络服务器。有关详细信息，请参见清单1.1。

Symlink配置适用于security.policy文件和derby.properties文件。符号链接的目的是将这两个文件放入$NS_HOME目录。 Derby在$NS_HOME目录中寻找derby.properties文件，因此它必须存在。为了保持一致性（不是必需的），您还希望将security.policy文件放在此处。在清单1.1中， java.security.policy=$NS_HOME/security.policy"属性配置了此位置。对于我的环境，我将$NS_HOME目录与保存管理脚本和其他Derby配置文件的目录分开。我这样做是因为灾难恢复，我认为$NS_HOME目录是$NS_HOME ，这意味着如果由于某种原因它丢失了（删除，磁盘驱动器错误，损坏，构建新的VM等），我必须能够恢复数据库数据，管理脚本（ setenv.sh ， start.sh ， stop.sh ）和配置文件（ security.policy ， derby.properties从我的云备份）。 真正的配置文件的保留之外$NS_HOME目录， start.sh将它们在正确的位置符号链接。

startNetworkServer是Derby提供的脚本（ $DERBY_HOME/bin ），用于启动网络服务器。该DERBY_OPTS变量-在设置setenv.sh -用于配置网络服务器。默认情况下，Derby使用有限的安全策略运行。但是，由于配置了安全策略，因此Derby将使用您的配置而不是默认配置。

现在，您具有Derby服务器环境配置和启动脚本。您还没有能够停止Derby网络服务器的功能。停止服务器很容易。您将查看下一个用于停止服务器的脚本。

注意仍然还需要security.policy文件。我保证，您将在短时间内阅读到有关它的信息！

清单1.3显示了这些脚本的第三个。它将停止Derby网络服务器。不太令人兴奋，但是对服务器进行有管理的关闭以防止数据损坏很重要。

清单1.3 – stop.sh

 #!/bin/bash  # Directory of the script  SD=$( cd "$( dirname " ${BASH_SOURCE[ 0 ]} " )" && pwd )  # Source in common variables  source $SD/setenv.sh  stopNetworkServer

所有这些都是不言自明的。此脚本不需要进一步的注释。

security.policy文件

Derby随附一个演示安全策略文件。它位于DERBY_HOME/demo/templates/security.policy 。使用此文件作为起点，我能够生成满足以下要求的最终版本：

网络（远程）访问
本地主机访问
启动
关掉
后备

清单2.1 – security.policy

 //  //  Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more  //  contributor license agreements. See the NOTICE file distributed with  //  this work for additional information regarding copyright ownership.  //  The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0  //  (the "License"); you may not use this file except in compliance with  //  the License. You may obtain a copy of the License at  //  // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0  //  //  Unless required by applicable law or agreed to in writing, software  //  distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,  //  WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.  //  See the License for the specific language governing permissions and  //  limitations under the License.  //  grant codeBase "${derby.install.url}derby.jar"  { // These permissions are needed for everyday, embedded Derby usage. // permission java.lang.RuntimePermission "createClassLoader" ; permission java.util.PropertyPermission "derby.*" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "user.dir" , "read" ; permission org.apache.derby.security.SystemPermission "engine" , "usederbyinternals" ; // The next two properties are used to determine if the VM is 32 or 64 bit. // permission java.util.PropertyPermission "sun.arch.data.model" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "os.arch" , "read" ; permission java.io.FilePermission "${derby.system.home}" , "read" ; permission java.io.FilePermission "${derby.system.home}${/}-" , "read,write,delete" ; // Needed by sysinfo. A file permission is needed to check the existence of // jars on the classpath. You can limit this permission to just the locations // which hold your jar files. This block is reproduced for all codebases // which include the sysinfo classes--the policy file syntax does not let you // grant permissions to several codebases all at once. // permission java.util.PropertyPermission "user.*" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.home" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.class.path" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.runtime.version" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.fullversion" , "read" ; permission java.lang.RuntimePermission "getProtectionDomain" ; permission java.io.FilePermission "java.runtime.version" , "read" ; permission java.io.FilePermission "java.fullversion" , "read" ; permission java.io.FilePermission "${derby.install.path}${/}-" , "read" ; permission java.io.FilePermission "/tmp${/}-" , "read,write,delete" ; // Permissions needed for JMX based management and monitoring. // // Allows this code to create an MBeanServer: // permission javax.management.MBeanServerPermission "createMBeanServer" ; // Allows access to Derby's built-in MBeans, within the domain // org.apache.derby. Derby must be allowed to register and unregister these // MBeans. To fine tune this permission, see the javadoc of // javax.management.MBeanPermission or the JMX Instrumentation and Agent // Specification. // permission javax.management.MBeanPermission "org.apache.derby.*#[org.apache.derby:*]" , "registerMBean,unregisterMBean" ; // Trusts Derby code to be a source of MBeans and to register these in the // MBean server. // permission javax.management.MBeanTrustPermission "register" ; // Gives permission for jmx to be used against Derby but only if JMX // authentication is not being used. In that case the application would need // to create a whole set of fine-grained permissions to allow specific users // access to MBeans and actions they perform. // permission org.apache.derby.security.SystemPermission "jmx" , "control" ; permission org.apache.derby.security.SystemPermission "engine" , "monitor" ; permission org.apache.derby.security.SystemPermission "server" , "monitor" ; // getProtectionDomain is an optional permission needed for printing // classpath information to derby.log // permission java.lang.RuntimePermission "getProtectionDomain" ; // The following permission must be granted for Connection.abort(Executor) to // work. Note that this permission must also be granted to outer // (application) code domains. // permission java.sql.SQLPermission "callAbort" ; permission java.sql.SQLPermission "deregisterDriver" ; // Needed by FileUtil#limitAccessToOwner // permission java.lang.RuntimePermission "accessUserInformation" ; permission java.lang.RuntimePermission "getFileStoreAttributes" ;  };  grant codeBase "${derby.install.url}derbynet.jar"  { // These permissions lets the Network Server manage connections from clients. // Accept connections from any host. Derby is listening to the host interface // specified via the -h option to "NetworkServerControl start" on the command // line, via the address parameter to the // org.apache.derby.drda.NetworkServerControl constructor in the API or via // the property derby.drda.host; the default is localhost. You may want to // restrict allowed hosts, eg to hosts in a specific subdomain, // eg "*.example.com". // permission java.net.SocketPermission "*" , "accept" ; // Allow the server to listen to the socket on the port specified with the // -p option to "NetworkServerControl start" on the command line, or with // the portNumber parameter to the NetworkServerControl constructor in the // API, or with the property derby.drda.portNumber. The default is 1527. permission java.net.SocketPermission "localhost:${derby.security.port}" , "listen" ; permission java.net.SocketPermission "${derby.drda.host}:${derby.security.port}" , "listen" ; // Needed for server tracing. // permission java.io.FilePermission "${derby.drda.traceDirectory}${/}-" , "read,write,delete" ; // Needed by FileUtil#limitAccessToOwner // permission java.lang.RuntimePermission "accessUserInformation" ; permission java.lang.RuntimePermission "getFileStoreAttributes" ; // Needed for NetworkServerMBean access (see JMX section above) // permission org.apache.derby.security.SystemPermission "server" , "control,monitor" ; permission org.apache.derby.security.SystemPermission "engine" , "usederbyinternals" ; // Needed by sysinfo. A file permission is needed to check the existence of // jars on the classpath. You can limit this permission to just the locations // which hold your jar files. This block is reproduced for all codebases // which include the sysinfo classes--the policy file syntax does not let you // grant permissions to several codebases all at once. // permission java.util.PropertyPermission "user.*" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.home" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.class.path" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.runtime.version" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.fullversion" , "read" ; permission java.lang.RuntimePermission "getProtectionDomain" ; permission java.io.FilePermission "java.runtime.version" , "read" ; permission java.io.FilePermission "java.fullversion" , "read" ; permission java.io.FilePermission "${derby.install.path}${/}-" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "derby.*" , "read,write" ; permission java.net.SocketPermission "localhost:${derby.security.port}" , "connect,resolve" ; permission java.net.SocketPermission "${derby.drda.host}:${derby.security.port}" , "connect,resolve" ;  };  grant codeBase "${derby.install.url}derbytools.jar"  { // Needed by sysinfo. A file permission is needed to check the existence of // jars on the classpath. You can limit this permission to just the locations // which hold your jar files. This block is for all codebases which include // the sysinfo classes--the policy file syntax does not let you grant // permissions to several codebases all at once. // permission java.util.PropertyPermission "user.*" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.home" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.class.path" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.runtime.version" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.fullversion" , "read" ; permission java.lang.RuntimePermission "getProtectionDomain" ; permission java.io.FilePermission "<<ALL FILES>>" , "read" ; permission java.io.FilePermission "java.runtime.version" , "read" ; permission java.io.FilePermission "java.fullversion" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "*" , "read,write" ;  };  grant codeBase "${derby.install.url}derbyclient.jar"  { // Needed by sysinfo. A file permission is needed to check the existence of // jars on the classpath. You can limit this permission to just the locations // which hold your jar files. This block is reproduced for all codebases // which include the sysinfo classes--the policy file syntax does not let you // grant permissions to several codebases all at once. // permission java.util.PropertyPermission "user.*" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.home" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.class.path" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.runtime.version" , "read" ; permission java.util.PropertyPermission "java.fullversion" , "read" ; permission java.lang.RuntimePermission "getProtectionDomain" ; permission java.io.FilePermission "${derby.install.path}${/}-" , "read" ; // The following permission must be granted for Connection.abort(Executor) to // work. Note that this permission must also be granted to outer // (application) code domains. // permission java.sql.SQLPermission "callAbort" ; permission java.net.SocketPermission "localhost:${derby.security.port}" , "connect,resolve" ; permission java.net.SocketPermission "${derby.drda.host}:${derby.security.port}" , "connect,resolve" ;  };

策略文件很多。使用Java 20年后，我只遇到过几次。我不假装知道策略文件中的所有内容。我所知道的是，此文件可满足我的所有要求。每次Derby更新都需要进行测试，并且可能需要进行一些调整。 derby-users@db.apache.org邮件列表是您最好的信息来源。

从derby-users@db.apache.org邮件列表向Rick Hillegas大声喊叫，以帮助我获得此版本的策略文件。他提供了大部分内容，我添加了以下内容以满足我的要求。

第50行permission java.io.FilePermission "/tmp${/}-", "read,write,delete"; 。我的数据库备份过程使用CALL SYSCS_UTIL.SYSCS_BACKUP_DATABASE ('/tmp/resiste-backup/1527') 。因此， derby.jar文件需要对文件系统上/tmp目录的读取，写入，删除权限，以便可以将备份写入该目录。

第92行permission java.sql.SQLPermission "deregisterDriver"; 。使用ij工具管理我的Derby数据库时，在derby.log文件中发现了关于deregisterDriver的异常。因此，我也将此权限添加到了derby.jar文件中。

第160行permission java.net.SocketPermission "${derby.drda.host}:${derby.security.port}", "connect,resolve"; 。属性derby.drda.host和derby.security.port在设定setenv.sh脚本（列表1.1）。我必须添加此权限，因为远程（非本地主机）客户端可以访问我的Derby网络服务器。在setenv.sh ，我用-Dderby.drda.host=0.0.0.0覆盖默认的本地主机唯一接口监听。我还发现在测试stop.sh脚本（清单1.3）时，我需要在策略文件中使用stop.sh 。