如何干掉恶心的 SQL 注入？

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2021-07-31 13:42 370阅读 0赞

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来源：b1ngz.github.io/java-sql-injection-note/

**简介**

文章主要内容包括：

*  Java 持久层技术/框架简单介绍
 *  不同场景/框架下易导致 SQL 注入的写法
 *  如何避免和修复 SQL 注入

**JDBC**

**介绍**

*  全称 Java Database Connectivity
 *  是 Java 访问数据库的 API，不依赖于特定数据库 ( database-independent )
 *  所有 Java 持久层技术都基于 JDBC

**说明**

直接使用 JDBC 的场景，如果代码中存在拼接 SQL 语句，那么很有可能会产生注入，如

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

安全的写法是使用 **参数化查询 ( parameterized queries )**，即 SQL 语句中使用参数绑定( ? 占位符 ) 和 `PreparedStatement`，如

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

还有一些情况，比如 order by、column name，不能使用参数绑定，此时需要手工过滤，如通常 order by 的字段名是有限的，因此可以使用白名单的方式来限制参数值

这里需要注意的是，使用了 `PreparedStatement` **并不意味着不会产生注入**，如果在使用 `PreparedStatement`之前，存在拼接 sql 语句，那么仍然会导致注入，如

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

看到这里，大家肯定会好奇 `PreparedStatement` 是如何防止 SQL 注入的，来了解一下

正常情况下，用户的输入是作为参数值的，而在 SQL 注入中，用户的输入是作为 SQL 指令的一部分，会被数据库进行编译/解释执行。

当使用了 `PreparedStatement`，带占位符 ( ? ) 的 sql 语句只会被编译一次，之后执行只是将占位符替换为用户输入，并不会再次编译/解释，因此从根本上防止了 SQL 注入问题。

**Mybatis**

介绍

*  首个 class persistence framework
 *  介于 JDBC (raw SQL) 和 Hibernate (ORM)
 *  简化绝大部分 JDBC 代码、手工设置参数和获取结果
 *  灵活，使用者能够完全控制 SQL，支持高级映射

更多请参考: http://www.mybatis.org

说明

在 MyBatis 中，使用 XML 文件 或 Annotation 来进行配置和映射，将 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，使用者需要自己编写 SQL 语句，因此当使用不当时，会导致注入问题与使用 JDBC 不同的是，MyBatis 使用 `#{}` 和 `${}` 来进行参数值替换。

使用 `#{}` 语法时，MyBatis 会自动生成 `PreparedStatement` ，使用参数绑定 ( `?`) 的方式来设置值，上述两个例子等价的 JDBC 查询代码如下：

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，详细可参考 http://www.mybatis.org/mybatis-3/sqlmap-xml.html **String Substitution** 部分。

而使用 `${}` 语法时，MyBatis 会直接注入原始字符串，即相当于拼接字符串，因而会导致 SQL 注入，如

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

name 值为 `' or '1'='1`，实际执行的语句为

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

因此建议尽量使用 `#{}`，但有些时候，如 order by 语句，使用 `#{}` 会导致出错，如

ORDER BY #{sortBy}

sortBy 参数值为 `name` ，替换后会成为

ORDER BY "name"

即以字符串 “name” 来排序，而非按照 name 字段排序

详细可参考: https://stackoverflow.com/a/32996866/6467552

这种情况就需要使用 `${}`

ORDER BY ${sortBy}

使用了 `${}`后，使用者需要自行过滤输入，方法有：

代码层使用白名单的方式，限制 `sortBy` 允许的值，如只能为 `name`, `email` 字段，异常情况则设置为默认值 `name`

在 XML 配置文件中，使用 `if` 标签来进行判断

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>

因为 Mybatis 不支持 else，需要默认值的情况，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>

更多场景

除了 `orderby`之外，还有一些可能会使用到 `${}` 情况，可以使用其他方法避免，如

**like 语句**

*  如需要使用通配符 ( wildcard characters `%` 和 `_`) ，可以
 *  在代码层，在参数值两边加上 `%`，然后再使用 `#{}`
 *  使用 `bind` 标签来构造新参数，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>` 语句内的 value 为 OGNL expression

具体可参考 :

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

**bind** 部分使用 SQL `concat()` 函数

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

除了注入问题之外，这里还需要对用户的输入进行过滤，不允许有通配符，否则在表中数据量较多的时候，假设用户输入为 `%%`，会进行全表模糊查询，严重情况下可导致 DOS

参考:

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

**IN 条件**

*  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.example.User">
      SELECT * FROM user WHERE name in
      <foreach item="name" collection="nameList" 
               open="(" separator="," close=")">
            #{name}
      </foreach>
    </select>

具体可参考

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

**foreach** 部分

**limit 语句**

*  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**

介绍

**JPA:**

*  全称 Java Persistence API
 *  ORM (object-relational mapping) 持久层 API，需要有具体的实现

更多请参考：

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

**Hibernate:**

*  JPA ORM 实现

更多请参考 http://hibernate.org。

说明

这里有一种错误的认识，使用了 ORM 框架，就不会有 SQL 注入。而实际上，在 Hibernate 中，支持 HQL (Hibernate Query Language) 和 native sql 查询，前者存在 HQL 注入，后者和之前 JDBC 存在相同的注入问题，来具体看一下。

HQL

HQL 查询例子

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

这里的 `User` 为类名，和原生 SQL 类似，拼接会导致注入。

正确的用法：

*  位置参数 (Positional parameter)

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

*  命名参数 (named parameter)

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

*  命名参数 list (named parameter list)

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

*  类实例 (JavaBean)

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

使用参数绑定来设置参数值

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)，同时也支持 native sql，因此和 Hibernate 存在类似的问题，这里就不再细说，感兴趣的可以参考：

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

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