Java安全编码之SQL注入

admin 2020年8月31日19:32:58评论262 views字数 5862阅读19分32秒阅读模式

随着互联网的发展,Java语言在金融服务业、电子商务、大数据技术等方面的应用极其广泛。Java安全编码规范早已成为SDL中不可或缺的一部分。本文以Java项目广泛采用的两个框架Hibernate和MyBatis 为例来介绍,如何在编码过程中避免SQL注入的几种编码方法,包括对预编译的深度解析,以及对预编译理解的几个“误区”进行了解释。备注,本文是Java语言安全编码会是系列文章的第一篇。

0x01框架介绍

目前Hibernate和MyBatis为java项目广泛采用的两个框架。由于Hibernate使用方便,以前的项目采用Hibernate非常的广泛,但是后面由于Hibernate的侵入式特性,后面慢慢被MyBatis所取代 。下面我们会以SpringBoot为基础,分别搭建Hibernate和MyBatis的漏洞环境。

0x02配置说明

SpringBoot采用2.3.1.RELEASE,MySQL版本为5.7.20。数据库有一张表user_tbl。数据如下:

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0x03 Hibernate

Hibernate 是一个开放源代码的对象关系映射框架,它对 JDBC 进行了非常轻量级的对象封装,是一个全自动的 ORM 框架。Hibernate 自动生成 SQL 语句,自动执行。

1.环境搭建

结构如下,ctl为控制层,service为服务层,dao为持久层。为了方便没有按照标准的接口实现,我们只关注漏洞的部分。

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Beans下User.java对用为user_tbl表结构。

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我们使用/inject 接口,p为接受外部的参数,来查询User的列表,使用fastjson来格化式输出。

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我们回到dao层。

1)SQL注入

SQL注入我们使用字符串拼接方式:

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访问http://localhost:8080/inject?p=m 直接用SQLMap跑一下:

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很容易就注入出数据来了。

2)HQL注入

HQL(Hibernate Query Language)是Hibernate专门用于查询数据的语句,有别于SQL,HQL 更接近于面向对象的思维方式。表名就是对应我们上面的entity配置的。HQL注入利用比SQL注入利用难度大,比如一般程序员不会对系统表进行映射,那么通过系统表获取属性的几乎不可能的,同时由于HQL对于复杂的语句支持比较差,对攻击者来说需要花费更多时间去构造可用的payload,更多详细的语法可以参考:

https://docs.huihoo.com/Hibernate/reference-v3_zh-cn/queryhql.html

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3)预编译

我们使用setParameter的方式,也就是我们熟知的预编译的方式。

Query query = (Query) this.entityManager.createQuery(“from User u where u.userName like :userName “,User.class);

query.setParameter(“userName”,”%”+username+”%”);

访问http://localhost:8080/inject?p=m后得到正常结果。

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执行注入语句:

http://localhost:8080/inject?p=m’ or ‘1’ like ‘1 返回为空。

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我们来看看setParameter的方式到底对我们的SQL语句做了什么。我们将断点打至Loader.class的bindPreparedStatement。发现通过预编译后,SQL变为了:

select user0.id as id1_0, user0.password as password2_0, user0.username as username3_0 from usertbl user0 where user0_.username like ‘%’’ or ‘’1’’ like ‘’1%’,

然后交给hikari处理。发现将我们的单引号变成了两个单引号,也就是说把传入的数据变为字符串。

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将断点断至mysql-connector-java(也就是我们熟知的JDBC驱动包)的ClientPreparedQueryBindings.setString.这里就是参数设置的地方。

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看一下算法:

String parameterAsString = x;            boolean needsQuoted = true;            if (this.isLoadDataQuery || this.isEscapeNeededForString(x, stringLength)) {                needsQuoted = false;                StringBuilder buf = new StringBuilder((int)((double)x.length() * 1.1D));                buf.append(''');                for(int i = 0; i < stringLength; ++i) {                    char c = x.charAt(i);                    switch(c) {                    case 'u0000':                        buf.append('\');                        buf.append('0');                        break;                    case 'n':                        buf.append('\');                        buf.append('n');                        break;                    case 'r':                        buf.append('\');                        buf.append('r');                        break;                    case 'u001a':                        buf.append('\');                        buf.append('Z');                        break;                    case '"':                        if (this.session.getServerSession().useAnsiQuotedIdentifiers()) {                            buf.append('\');                        }                        buf.append('"');                        break;                    case ''':                        buf.append(''');                        buf.append(''');                        break;                    case '\':                        buf.append('\');                        buf.append('\');                        break;                    case '¥':                    case '₩':                        if (this.charsetEncoder != null) {                            CharBuffer cbuf = CharBuffer.allocate(1);                            ByteBuffer bbuf = ByteBuffer.allocate(1);                            cbuf.put(c);                            cbuf.position(0);                            this.charsetEncoder.encode(cbuf, bbuf, true);                            if (bbuf.get(0) == 92) {                                buf.append('\');                            }                        }                        buf.append(c);                        break;                    default:                        buf.append(c);                    }                }                buf.append(''');

可以看到mysql-connector-java主要是将将我们’转为了’’,对于转义的会变为,比如对于这种SQL:

SELECT user0_.id AS id1_0_,user0_. PASSWORD AS password2_0_,user0_.username AS username3_0_FROM user_tbl user0_ WHERE user0_.username LIKE '%' or username = 0x6d #%'

也会变为:

SELECT user0_.id AS id1_0_,user0_. PASSWORD AS password2_0_,user0_.username AS username3_0_FROM user_tbl user0_ WHERE user0_.username LIKE '%\'' or username = 0x6d #%'

有人会说那我们使用select from user_tbl where id = 1 and user() = 0x726f6f74406c6f63616c686f7374  这种类似的语句,全程没有jdbc里面的危险字符是不是就可以绕过了?mysql-connector-java里面有个非常巧妙的点是,他会根据你传入的类型判断。比如传入的为int类型。就会走setInt。传入的为string就会走setString。所以这段语句还是会被select from user_tbl where id = 1 ‘and user() = 0x726f6f74406c6f63616c686f7374’

我们看到SQL预编译的算法也是非常简单。

0x04 MyBatis

MyBatis是一流的持久性框架,支持自定义SQL,存储过程和高级映射。MyBatis可以使用简单的XML或注释进行配置。现在目前国内大部分公司都是采用的MyBatis框架。

1.环境搭建:

下面为我们项目目录结构:

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2. 使用#{}的方式

{}也就是我们熟知的预编译方式。

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访问http://localhost:8080/getList?p=m 后正常的返回:

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使用http://localhost:8080/getList?p=m‘ or ‘1’ like ‘1

结果返回为空。不存在注入。

我们将断点断在PreparedStatementLogger的invoke方法上面,其实这里就是一个代理方法。这里我们看到完整的SQL语句。

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同样我们将断点断在:ClientPreparedQueryBindings.setString同样会进去

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Hibernate和MyBatis的预编译机制是一样的。

3. 使用${}的方式

${}的方式也就是MyBatis的字符串连接方式。

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使用SQLMap很容易就能跑出数据:

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4. 关于Order**By**

之前有听人说Order By后面的语句是不会参与预编译?这句话是错误的。Order By也是会参与预编译的。从我们上面的jdbc的setString算法可以看到,是因为setString会在参数的前后加上’’,变成字符串。导致Order By失去了原本的意义。只能说是预编译方式的Order By不适用而已。所以对于这种Order By的防御的话建议是直接写死在代码里面。对于Order By方式的注入我们可以通过返回数据的顺序的不同来获取数据。

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5. 关于useServerPrepStmts

其实在只有JDBC在开启了useServerPrepStmts=true的情况下才算是真正的预编译。但是如果是字符串的拼接方式,预编译是没有效果的。从MySQL的查询日志就可以开看到。可以看到Prepare的语句。一样是存在SQL注入的。

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我们使用占位符的方式:

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上面的语句就不存在SQL注入了。

我想这就是JDBC默认为啥不开启useServerPrepStmts=true的原因吧。

0x05总结

在能使用预编译的情况下我们应该要使用预编译。在不能使用预编译的情况下,可以对特定类型做规范,比如传数字的需要规范为Integer,Long等。这样会在进入数据库前会提前抛出异常。或者使用Spring的AOP机制,添加一个前置的fitler,对有害的字符清洗或者过滤。但是这样有点笼统,会对全局参数进行清洗。还有一种比较好的方式是,通过注解的方式,这样会比较方便,可复用性也很好。对不能进行预编译的参数加上过滤有害字符的注解。我们就不在这里做代码的实现,网上有很多可以参考的教程。可以使用Apache Jakarta Commons提供的很多方便的方法来过滤有害字符。

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