Java安全編碼之SQL注入
隨著互聯網的發展，Java語言在金融服務業、電子商務、大數據技術等方面的應用極其廣泛。Java安全編碼規范早已成為SDL中不可或缺的一部分。本文以Java項目廣泛采用的兩個框架Hibernate和MyBatis 為例來介紹，如何在編碼過程中避免SQL注入的幾種編碼方法，包括對預編譯的深度解析，以及對預編譯理解的幾個“誤區”進行了解釋。
備注，本文是Java語言安全編碼會是系列文章的第一篇。
1. 框架介紹
目前Hibernate和MyBatis為java項目廣泛采用的兩個框架。由于Hibernate使用方便，以前的項目采用Hibernate非常的廣泛，但是后面由于Hibernate的侵入式特性，后面慢慢被MyBatis所取代 。下面我們會以SpringBoot為基礎，分別搭建Hibernate和MyBatis的漏洞環境。
2. 配置說明
SpringBoot采用2.3.1.RELEASE，MySQL版本為5.7.20。數據庫有一張表user_tbl。數據如下：
3. Hibernate
Hibernate 是一個開放源代碼的對象關系映射框架，它對 JDBC 進行了非常輕量級的對象封裝，是一個全自動的 ORM 框架。Hibernate 自動生成 SQL 語句，自動執行。
(1) 環境搭建
結構如下，ctl為控制層，service為服務層，dao為持久層。為了方便沒有按照標準的接口實現，我們只關注漏洞的部分。
Beans下User.java對用為user_tbl表結構。
我們使用/inject 接口,p為接受外部的參數，來查詢User的列表，使用fastjson來格化式輸出。
我們回到dao層。
1)SQL注入
SQL注入我們使用字符串拼接方式：
訪問http://localhost:8080/inject?p=m 直接用SQLMap跑一下：
很容易就注入出數據來了。
2)HQL注入
HQL(Hibernate Query Language)是Hibernate專門用于查詢數據的語句，有別于SQL，HQL 更接近于面向對象的思維方式。表名就是對應我們上面的entity配置的。HQL注入利用比SQL注入利用難度大，比如一般程序員不會對系統表進行映射，那么通過系統表獲取屬性的幾乎不可能的，同時由于HQL對于復雜的語句支持比較差，對攻擊者來說需要花費更多時間去構造可用的payload，更多詳細的語法可以參考：
https://docs.huihoo.com/Hibernate/reference-v3_zh-cn/queryhql.html
3)預編譯
我們使用setParameter的方式，也就是我們熟知的預編譯的方式。
- Query query = (Query) this.entityManager.createQuery("from User u where u.userName like :userName ",User.class);
- query.setParameter("userName","%"+username+"%");
訪問http://localhost:8080/inject?p=m后得到正常結果。
執行注入語句：
http://localhost:8080/inject?p=m’ or ‘1’ like ‘1 返回為空。
我們來看看setParameter的方式到底對我們的SQL語句做了什么。我們將斷點打至Loader.class的bindPreparedStatement。發現通過預編譯后，SQL變為了：
- 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 ''1'' like ''1%'，
然后交給hikari處理。發現將我們的單引號變成了兩個單引號，也就是說把傳入的數據變為字符串。
將斷點斷至mysql-connector-java(也就是我們熟知的JDBC驅動包)的ClientPreparedQueryBindings.setString.這里就是參數設置的地方。
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主要是將將我們’轉為了’’,對于轉義的\會變為\\,比如對于這種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 #%'
也會變為：
- 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 #%'
有人會說那我們使用select * from user_tbl where id = 1 and user() = 0x726f6f74406c6f63616c686f7374 這種類似的語句，全程沒有jdbc里面的危險字符是不是就可以繞過了?mysql-connector-java里面有個非常巧妙的點是，他會根據你傳入的類型判斷。比如傳入的為int類型。就會走setInt。傳入的為string就會走setString。所以這段語句還是會被select * from user_tbl where id = 1 ‘and user() = 0x726f6f74406c6f63616c686f7374’
我們看到SQL預編譯的算法也是非常簡單。
4. MyBatis
MyBatis是一流的持久性框架，支持自定義SQL，存儲過程和高級映射。MyBatis可以使用簡單的XML或注釋進行配置。現在目前國內大部分公司都是采用的MyBatis框架。
(1) 環境搭建：
下面為我們項目目錄結構：
(2) 使用#{}的方式
#{}也就是我們熟知的預編譯方式。
訪問http://localhost:8080/getList?p=m 后正常的返回：
使用http://localhost:8080/getList?p=m' or ‘1’ like ‘1
結果返回為空。不存在注入。
我們將斷點斷在PreparedStatementLogger的invoke方法上面，其實這里就是一個代理方法。這里我們看到完整的SQL語句。
同樣我們將斷點斷在：ClientPreparedQueryBindings.setString同樣會進去
Hibernate和MyBatis的預編譯機制是一樣的。
(3) 使用${}的方式
${}的方式也就是MyBatis的字符串連接方式。
使用SQLMap很容易就能跑出數據：
(4) 關于OrderBy
之前有聽人說Order By后面的語句是不會參與預編譯?這句話是錯誤的。Order By也是會參與預編譯的。從我們上面的jdbc的setString算法可以看到，是因為setString會在參數的前后加上’’，變成字符串。導致Order By失去了原本的意義。只能說是預編譯方式的Order By不適用而已。所以對于這種Order By的防御的話建議是直接寫死在代碼里面。對于Order By方式的注入我們可以通過返回數據的順序的不同來獲取數據。
(5) 關于useServerPrepStmts
其實在只有JDBC在開啟了useServerPrepStmts=true的情況下才算是真正的預編譯。但是如果是字符串的拼接方式，預編譯是沒有效果的。從MySQL的查詢日志就可以開看到。可以看到Prepare的語句。一樣是存在SQL注入的。
我們使用占位符的方式：
上面的語句就不存在SQL注入了。
我想這就是JDBC默認為啥不開啟useServerPrepStmts=true的原因吧。
5. 總結
在能使用預編譯的情況下我們應該要使用預編譯。在不能使用預編譯的情況下，可以對特定類型做規范，比如傳數字的需要規范為Integer,Long等。這樣會在進入數據庫前會提前拋出異常。或者使用Spring的AOP機制，添加一個前置的fitler，對有害的字符清洗或者過濾。但是這樣有點籠統，會對全局參數進行清洗。
還有一種比較好的方式是，通過注解的方式，這樣會比較方便，可復用性也很好。對不能進行預編譯的參數加上過濾有害字符的注解。我們就不在這里做代碼的實現，網上有很多可以參考的教程。可以使用Apache Jakarta Commons提供的很多方便的方法來過濾有害字符。
