徹底干掉惡心的SQL注入漏洞， 一網打盡！
簡介
文章主要內容包括：
- Java 持久層技術/框架簡單介紹
- 不同場景/框架下易導致 SQL 注入的寫法
- 如何避免和修復 SQL 注入
JDBC
介紹
JDBC：
- 全稱 Java Database Connectivity
- 是 Java 訪問數據庫的 API，不依賴于特定數據庫 ( database-independent )
- 所有 Java 持久層技術都基于 JDBC
說明
直接使用 JDBC 的場景，如果代碼中存在拼接 SQL 語句，那么很有可能會產生注入，如
- // 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 參數化查詢 ( parameterized queries )，即 SQL 語句中使用參數綁定( ? 占位符 ) 和 PreparedStatement，如
- // use ? to bind variables
- String sql = "SELECT * FROM users WHERE name= ? ";
- PreparedStatement ps = connection.prepareStatement(sql);
- // 參數 index 從 1 開始
- ps.setString(1, name);
還有一些情況，比如 order by、column name，不能使用參數綁定，此時需要手工過濾，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值
這里需要注意的是，使用了 PreparedStatement 并不意味著不會產生注入，如果在使用 PreparedStatement之前，存在拼接 sql 語句，那么仍然會導致注入，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，會被數據庫進行編譯/解釋執行。
當使用了 PreparedStatement，帶占位符 ( ? ) 的 sql 語句只會被編譯一次，之后執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。
Mybatis
介紹
- 首個 class persistence framework
- 介于 JDBC (raw SQL) 和 Hibernate (ORM)
- 簡化絕大部分 JDBC 代碼、手工設置參數和獲取結果
- 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
說明
在 MyBatis 中，使用 XML 文件 或 Annotation 來進行配置和映射，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
- <select id="getById" resultType="org.example.User">
- SELECT * FROM user WHERE id = #{id}
- </select>
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，因此當使用不當時，會導致注入問題與使用 JDBC 不同的是，MyBatis 使用 #{} 和 ${} 來進行參數值替換。推薦：Mybatis傳遞多個參數的4種方式。
使用 #{} 語法時，MyBatis 會自動生成 PreparedStatement ，使用參數綁定 ( ?) 的方式來設置值，上述兩個例子等價的 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，詳細可參考 http://www.mybatis.org/mybatis-3/sqlmap-xml.html String Substitution 部分。
而使用 ${} 語法時，MyBatis 會直接注入原始字符串，即相當于拼接字符串，因而會導致 SQL 注入，如
- <select id="getByName" resultType="org.example.User">
- SELECT * FROM user WHERE name = '${name}' limit 1
- </select>
name 值為 ' or '1'='1，實際執行的語句為
- SELECT * FROM user WHERE name = '' or '1'='1' limit 1
因此建議盡量使用 #{}，但有些時候，如 order by 語句，使用 #{} 會導致出錯，如
- ORDER BY #{sortBy}
sortBy 參數值為 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，異常情況則設置為默認值 name
在 XML 配置文件中，使用 if 標簽來進行判斷
Mapper 接口方法
- List<User> getUserListSortBy(@Param("sortBy") String sortBy);
xml 配置文件
- <select id="getUserListSortBy" resultType="org.example.User">
- SELECT * FROM user
- <if test="sortBy == 'name' or sortBy == 'email'">
- order by ${sortBy}
- </if>
- </select>
因為 Mybatis 不支持 else，需要默認值的情況，可以使用 choose(when,otherwise)
- <select id="getUserListSortBy" resultType="org.example.User">
- SELECT * FROM user
- <choose>
- <when test="sortBy == 'name' or sortBy == 'email'">
- order by ${sortBy}
- </when>
- <otherwise>
- order by name
- </otherwise>
- </choose>
- </select>
更多場景
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，在參數值兩邊加上 %，然后再使用 #{}
- 使用 bind 標簽來構造新參數，然后再使用 #{}
Mapper 接口方法
- List<User> getUserListLike(@Param("name") String name);
xml 配置文件
- <select id="getUserListLike" resultType="org.example.User">
- <bind name="pattern" value="'%' + name + '%'" />
- SELECT * FROM user
- WHERE name LIKE #{pattern}
- </select>
<bind> 語句內的 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
- <select id="getUserListLikeConcat" resultType="org.example.User">
- SELECT * FROM user WHERE name LIKE concat ('%', #{name}, '%')
- </select>
除了注入問題之外，這里還需要對用戶的輸入進行過濾，不允許有通配符，否則在表中數據量較多的時候，假設用戶輸入為 %%，會進行全表模糊查詢，嚴重情況下可導致 DOS
參考:
http://www.tothenew.com/blog/sql-wildcards-is-your-application-safe
IN 條件
- 使用 <foreach> 和 #{}
- Mapper 接口方法
- List<User> getUserListIn(@Param("nameList") List<String> nameList);
xml 配置文件
- <select id="selectUserIn" resultType="com.exaple.User">
- SELECT * FROM user WHERE name in
- <foreach item="name" collection="nameList"
- open="(" separator="," close=")">
- #{name}
- </foreach>
- </select>
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
- <select id="getUserListLimit" resultType="org.example.User">
- SELECT * FROM user limit #{offset}, #{limit}
- </select>
JPA & Hibernate
介紹
JPA:
- 全稱 Java Persistence API
- ORM (object-relational mapping) 持久層 API，需要有具體的實現
更多請參考：
https://en.wikipedia.org/wiki/JavaPersistenceAPI
Hibernate:
- JPA ORM 實現
更多請參考 http://hibernate.org。
說明
這里有一種錯誤的認識，使用了 ORM 框架，就不會有 SQL 注入。而實際上，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
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，拼接會導致注入。
正確的用法：
- 位置參數 (Positional parameter)
- Query<User> query = session.createQuery("from User where name = ?", User.class);
- query.setParameter(0, name);
- 命名參數 (named parameter)
- Query<User> query = session.createQuery("from User where name = :name", User.class);
- query.setParameter("name", name);
- 命名參數 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);
Native SQL
存在 SQL 注入
- String sql = "select * from user where name = '" + name + "'";
- // deprecated
- // Query query = session.createSQLQuery(sql);
- Query query = session.createNativeQuery(sql);
使用參數綁定來設置參數值
- String sql = "select * from user where name = :name";
- // deprecated
- // Query query = session.createSQLQuery(sql);
- Query query = session.createNativeQuery(sql);
- query.setParameter("name", name);
JPA
JPA 中使用 JPQL (Java Persistence Query Language)，同時也支持 native sql，因此和 Hibernate 存在類似的問題，這里就不再細說，感興趣的可以參考：
https://software-security.sans.org/developer-how-to/fix-sql-injection-in-java-persistence-api-jpa
