如何干掉惡心的 SQL 注入？

文章主要內(nèi)容包括：

• Java 持久層技術(shù)/框架簡單介紹

• 不同場景/框架下易導(dǎo)致 SQL 注入的寫法

• 如何避免和修復(fù) SQL 注入

  
  

• 全稱 Java Database Connectivity

• 是 Java 訪問數(shù)據(jù)庫的 API，不依賴于特定數(shù)據(jù)庫 ( database-independent )

• 所有 Java 持久層技術(shù)都基于 JDBC

// concat sql
String sql = "SELECT * FROM users WHERE name ='"+ name + "'";
Statement stmt = connection.createStatement();
ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);

安全的寫法是使用 參數(shù)化查詢 ( parameterized queries )，即 SQL 語句中使用參數(shù)綁定( ? 占位符 ) 和 PreparedStatement，如

// use ? to bind variables
String sql = "SELECT * FROM users WHERE name= ? ";
PreparedStatement ps = connection.prepareStatement(sql);
// 參數(shù) index 從 1 開始
ps.setString(1, name);

還有一些情況，比如 order by、column name，不能使用參數(shù)綁定，此時(shí)需要手工過濾，如通常 order by 的字段名是有限的，因此可以使用白名單的方式來限制參數(shù)值

這里需要注意的是，使用了 PreparedStatement 并不意味著不會產(chǎn)生注入，如果在使用 PreparedStatement之前，存在拼接 sql 語句，那么仍然會導(dǎo)致注入，如

// 拼接 sql
String sql = "SELECT * FROM users WHERE name ='"+ name + "'";
PreparedStatement ps = connection.prepareStatement(sql);

看到這里，大家肯定會好奇 PreparedStatement 是如何防止 SQL 注入的，來了解一下

正常情況下，用戶的輸入是作為參數(shù)值的，而在 SQL 注入中，用戶的輸入是作為 SQL 指令的一部分，會被數(shù)據(jù)庫進(jìn)行編譯/解釋執(zhí)行。

當(dāng)使用了 PreparedStatement，帶占位符 ( ? ) 的 sql 語句只會被編譯一次，之后執(zhí)行只是將占位符替換為用戶輸入，并不會再次編譯/解釋，因此從根本上防止了 SQL 注入問題。

• 首個(gè) class persistence framework

• 介于 JDBC (raw SQL) 和 Hibernate (ORM)

• 簡化絕大部分 JDBC 代碼、手工設(shè)置參數(shù)和獲取結(jié)果

• 靈活，使用者能夠完全控制 SQL，支持高級映射

更多請參考: http://www.mybatis.org

在 MyBatis 中，使用 XML 文件 或 Annotation 來進(jìn)行配置和映射，將 interfaces 和 Java POJOs (Plain Old Java Objects) 映射到 database records。

XML 例子

Mapper Interface

@Mapper
public interface UserMapper {
 ? ?User getById(int id);
}

XML 配置文件

 id="getById" resultType="org.example.User">
 ? ?SELECT * FROM user WHERE id = #{id}

Annotation 例子

@Mapper
public interface UserMapper {
 ? ?@Select("SELECT * FROM user WHERE id= #{id}")
 ? ?User getById(@Param("id") int id);
}

可以看到，使用者需要自己編寫 SQL 語句，因此當(dāng)使用不當(dāng)時(shí)，會導(dǎo)致注入問題與使用 JDBC 不同的是，MyBatis 使用 #{} 和 ${} 來進(jìn)行參數(shù)值替換。

使用 #{} 語法時(shí)，MyBatis 會自動生成 PreparedStatement ，使用參數(shù)綁定 ( ?) 的方式來設(shè)置值，上述兩個(gè)例子等價(jià)的 JDBC 查詢代碼如下：

String sql = "SELECT * FROM users WHERE id = ?";
PreparedStatement ps = connection.prepareStatement(sql);
ps.setInt(1, id);

因此 #{} 可以有效防止 SQL 注入，詳細(xì)可參考 http://www.mybatis.org/mybatis-3/sqlmap-xml.html String Substitution 部分。

而使用 ${} 語法時(shí)，MyBatis 會直接注入原始字符串，即相當(dāng)于拼接字符串，因而會導(dǎo)致 SQL 注入，如

 id="getByName" resultType="org.example.User">
 ? ?SELECT * FROM user WHERE name = '${name}' limit 1

name 值為 ' or '1'='1，實(shí)際執(zhí)行的語句為

SELECT * FROM user WHERE name = '' or '1'='1' limit 1 

因此建議盡量使用 #{}，但有些時(shí)候，如 order by 語句，使用 #{} 會導(dǎo)致出錯，如

ORDER BY #{sortBy}

sortBy 參數(shù)值為 name ，替換后會成為

ORDER BY "name"

即以字符串 “name” 來排序，而非按照 name 字段排序

詳細(xì)可參考:?https://stackoverflow.com/a/32996866/6467552

這種情況就需要使用 ${}

ORDER BY ${sortBy}

使用了 ${}后，使用者需要自行過濾輸入，方法有：

代碼層使用白名單的方式，限制 sortBy 允許的值，如只能為 name, email 字段，異常情況則設(shè)置為默認(rèn)值 name

在 XML 配置文件中，使用 if 標(biāo)簽來進(jìn)行判斷

Mapper 接口方法

List<User> getUserListSortBy(@Param("sortBy") String sortBy);

xml 配置文件

 id="getUserListSortBy" resultType="org.example.User">
 ?SELECT * FROM user
 ? test="sortBy == 'name' or sortBy == 'email'">
 ? ?order by ${sortBy}
 ?

因?yàn)?Mybatis 不支持 else，需要默認(rèn)值的情況，可以使用 choose(when,otherwise)

 id="getUserListSortBy" resultType="org.example.User">
 ?SELECT * FROM user
 ?
 ? ? test="sortBy == 'name' or sortBy == 'email'">
 ? ? ?order by ${sortBy}
 ? ?
 ? ?
 ? ? ?order by name
 ? ? ? ?
 

除了 orderby之外，還有一些可能會使用到 ${} 情況，可以使用其他方法避免，如

like 語句

• 如需要使用通配符 ( wildcard characters?%?和?_) ，可以

• 在代碼層，在參數(shù)值兩邊加上?%，然后再使用?#{}

• 使用?bind?標(biāo)簽來構(gòu)造新參數(shù)，然后再使用?#{}

Mapper 接口方法

List<User> getUserListLike(@Param("name") String name);

xml 配置文件

 id="getUserListLike" resultType="org.example.User">
 ? ? name="pattern" value="'%' + name + '%'" />
 ? ?SELECT * FROM user
 ? ?WHERE name LIKE #{pattern}

語句內(nèi)的 value 為 OGNL expression

具體可參考 :

http://www.mybatis.org/mybatis-3/dynamic-sql.html?

bind 部分使用 SQL concat() 函數(shù)

 id="getUserListLikeConcat" resultType="org.example.User">
 ? ?SELECT * FROM user WHERE name LIKE concat ('%', #{name}, '%')

除了注入問題之外，這里還需要對用戶的輸入進(jìn)行過濾，不允許有通配符，否則在表中數(shù)據(jù)量較多的時(shí)候，假設(shè)用戶輸入為 %%，會進(jìn)行全表模糊查詢，嚴(yán)重情況下可導(dǎo)致 DOS

參考:

?http://www.tothenew.com/blog/sql-wildcards-is-your-application-safe

IN 條件

• 使用??和?#{}

• Mapper 接口方法

List<User> getUserListIn(@Param("nameList") List<String> nameList);

xml 配置文件

 id="selectUserIn" resultType="com.example.User">
 ?SELECT * FROM user WHERE name in
 ? item="name" collection="nameList" 
 ? ? ? ? ? open="(" separator="," close=")">
 ? ? ? ?#{name}
 ?

具體可參考?

http://www.mybatis.org/mybatis-3/dynamic-sql.html?

foreach 部分

limit 語句

• 直接使用?#{}?即可

• Mapper 接口方法

List<User> getUserListLimit(@Param("offset") int offset, @Param("limit") int limit);

xml 配置文件

 id="getUserListLimit" resultType="org.example.User">
 ? ?SELECT * FROM user limit #{offset}, #{limit}

JPA:

• 全稱 Java Persistence API

• ORM (object-relational mapping) 持久層 API，需要有具體的實(shí)現(xiàn)

更多請參考：

https://en.wikipedia.org/wiki/JavaPersistenceAPI

Hibernate:

• JPA ORM 實(shí)現(xiàn)

更多請參考 http://hibernate.org。

這里有一種錯誤的認(rèn)識，使用了 ORM 框架，就不會有 SQL 注入。而實(shí)際上，在 Hibernate 中，支持 HQL (Hibernate Query Language) 和 native sql 查詢，前者存在 HQL 注入，后者和之前 JDBC 存在相同的注入問題，來具體看一下。

HQL 查詢例子

Query<User> query = session.createQuery("from User where name = '" + name + "'", User.class);
User user = query.getSingleResult();

這里的 User 為類名，和原生 SQL 類似，拼接會導(dǎo)致注入。

正確的用法：

• 位置參數(shù) (Positional parameter)

Query<User> query = session.createQuery("from User where name = ?", User.class);
query.setParameter(0, name);

• 命名參數(shù) (named parameter)

Query<User> query = session.createQuery("from User where name = :name", User.class);
query.setParameter("name", name);

• 命名參數(shù) list (named parameter list)

Query<User> query = session.createQuery("from User where name in (:nameList)", User.class);
query.setParameterList("nameList", Arrays.asList("lisi", "zhaowu"));

• 類實(shí)例 (JavaBean)

User user = new User();
user.setName("zhaowu");
Query<User> query = session.createQuery("from User where name = :name", User.class);
// User 類需要有 getName() 方法
query.setProperties(user);

存在 SQL 注入

String sql = "select * from user where name = '" + name + "'";
// deprecated
// Query query = session.createSQLQuery(sql);
Query query = session.createNativeQuery(sql);

使用參數(shù)綁定來設(shè)置參數(shù)值

String sql = "select * from user where name = :name";
// deprecated
// Query query = session.createSQLQuery(sql);
Query query = session.createNativeQuery(sql);
query.setParameter("name", name);

JPA 中使用 JPQL (Java Persistence Query Language)，同時(shí)也支持 native sql，因此和 Hibernate 存在類似的問題，這里就不再細(xì)說，感興趣的可以參考：

https://software-security.sans.org/developer-how-to/fix-sql-injection-in-java-persistence-api-jpa

如果有人問學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法有什么書籍可以推薦，那么《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法（第二版）》一定必讀不可，這本書第二版的豆瓣評分高達(dá)?8.3?，很經(jīng)典，非常適合假期集中時(shí)間閱讀。

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