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Java SQL注入学习笔记

发布时间:2018-10-09 10:56:33   来源:本站编辑   浏览次数:

1 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

2 JDBC

介绍

JDBC:

  • 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

更多请参考 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/jdbc/index.html

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

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// 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

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// 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

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// 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。

更详细和准确的回答,请参考:

3 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

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

XML 配置文件

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

Annotation 例子

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@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:

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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

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<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

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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

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ORDER BY #{sortBy}

sortBy 参数值为 name ,替换后会成为

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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 ${}

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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 nameemail 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

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

    xml 配置文件

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    <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)

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    <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 order by 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

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

    xml 配置文件

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    <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

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    <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

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

xml 配置文件

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<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

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

xml 配置文件

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

4 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/Java_Persistence_API

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

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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)
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Query<User> query = session.createQuery("from User where name = ?", User.class);
query.setParameter(0, name);
  • 命名参数 (named parameter)
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Query<User> query = session.createQuery("from User where name = :name", User.class);
query.setParameter("name", name);
  • 命名参数 list (named parameter list)
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Query<User> query = session.createQuery("from User where name in (:nameList)", User.class);
query.setParameterList("nameList", Arrays.asList("lisi""zhaowu"));
  • 类实例 (JavaBean)
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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

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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

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

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