Java SQL 注入學習筆記

摘要： Wednesday. September 26, 2018 -8 mins Java SQL Injection 0x01 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 S...

Wednesday. September 26, 2018 -8 mins

ofollow,noindex" target="_blank">Java SQL Injection

0x01 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

0x02 JDBC

介紹

JDBC：

• 全稱 Java Database Connectivity

• 是 Java 訪問資料庫的 API，不依賴於特定資料庫 ( database-independent )

• 所有 Java 持久層技術都基於 JDBC

更多請參考 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/jdbc/index.html

說明

直接使用 JDBC 的場景，如果程式碼中存在拼接 SQL 語句，那麼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);

安全的寫法是使用引數化查詢 ( parameterized queries ) ，即 SQL 語句中使用引數繫結( ? 佔位符 ) 和PreparedStatement ，如

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

還有一些情況，比如 order by、column name，不能使用引數繫結，此時需要手工過濾，如通常 order by 的欄位名是有限的，因此可以使用白名單的方式來限制引數值

這裡需要注意的是，使用了PreparedStatement 並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，那麼仍然會導致注入，如

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

看到這裡，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，使用者的輸入是作為引數值的，而在 SQL 注入中，使用者的輸入是作為 SQL 指令的一部分，會被資料庫進行編譯/解釋執行。當使用了PreparedStatement ，帶佔位符 ( ? ) 的 sql 語句只會被編譯一次，之後執行只是將佔位符替換為使用者輸入，並不會再次編譯/解釋，因此從根本上防止了 SQL 注入問題。

更詳細和準確的回答，請參考：

• How does a PreparedStatement avoid or prevent SQL injection?

• How to Fix SQL Injection Using Java PreparedStatement & CallableStatement

0x03 Mybatis

介紹

• 首個 class persistence framework
• 介於 JDBC (raw SQL) 和 Hibernate (ORM)
• 簡化絕大部分 JDBC 程式碼、手工設定引數和獲取結果
• 靈活，使用者能夠完全控制 SQL，支援高階對映

更多請參考 http://www.mybatis.org/

說明

在 MyBatis 中，使用 XML 檔案 或 Annotation 來進行配置和對映，將 interfaces 和 Java POJOs (Plain Old Java Objects) 對映到 database records

XML 例子

Mapper Interface

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

XML 配置檔案

<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${} 來進行引數值替換

使用#{} 語法時，MyBatis 會自動生成PreparedStatement ，使用引數繫結 (? ) 的方式來設定值，上述兩個例子等價的 JDBC 查詢程式碼如下：

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.htmlString Substitution 部分

而使用${} 語法時，MyBatis 會直接注入原始字串，即相當於拼接字串，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

因此建議儘量使用#{} ，但有些時候，如 order by 語句，使用#{} 會導致出錯，如

ORDER BY #{sortBy}

sortBy 引數值為name ，替換後會成為

ORDER BY "name"

即以字串 “name” 來排序，而非按照 name 欄位排序，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${} 後，使用者需要自行過濾輸入，方法有：

• 程式碼層使用白名單的方式，限制sortBy 允許的值，如只能為name ,email 欄位，異常情況則設定為預設值name

• 在 XML 配置檔案中，使用if 標籤來進行判斷

  Mapper 介面方法

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

  xml 配置檔案

  <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 不支援 else，需要預設值的情況，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order by 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

如需要使用萬用字元 ( wildcard characters% 和_ ) ，可以

• 在程式碼層，在引數值兩邊加上% ，然後再使用#{}

• 使用bind 標籤來構造新引數，然後再使用#{}

  Mapper 介面方法

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

  xml 配置檔案

  <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.htmlbind 部分

• 使用 SQLconcat() 函式

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

除了注入問題之外，這裡還需要對使用者的輸入進行過濾，不允許有萬用字元，否則在表中資料量較多的時候，假設使用者輸入為%% ，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 介面方法

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

xml 配置檔案

<select id="selectUserIn" resultType="com.example.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.htmlforeach 部分

limit 語句

直接使用#{} 即可

Mapper 介面方法

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

xml 配置檔案

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

0x04 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/Java_Persistence_API

Hibernate:

• JPA ORM 實現

更多請參考 http://hibernate.org/

說明

這裡有一種錯誤的認識，使用了 ORM 框架，就不會有 SQL 注入。而實際上，在 Hibernate 中，支援 HQL (Hibernate Query Language) 和 native sql 查詢，前者存在 HQL 注入，後者和之前 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();

這裡的User 為類名，和原生 SQL 類似，拼接會導致注入

正確的用法：

• 位置引數 (Positional parameter)

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

• 命名引數 (named parameter)

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

• 命名引數 list (named parameter list)

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

• 類例項 (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);

使用引數繫結來設定引數值

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)，同時也支援 native sql，因此和 Hibernate 存在類似的問題，這裡就不再細說，感興趣的可以參考How to How to Fix SQL Injection using the Java Persistence API (JPA)

0x05 參考

• How to Fix SQL Injection Using Java PreparedStatement
• How to Fix SQL Injection using MyBatis
• Mybatis Dynamic SQL
• How to Fix SQL Injection using Hibernate
• Java Persistence Tech & Framework
• ORM 實現