以Java的视角来聊聊SQL注入

在大二就接触过sql注入，之前一直在学习windows逆向技术，认为web安全以后不是自己的从业方向，所以当时也就没有深入研究。工作多年来，本人也一直从事安全开发相关工作，随着Java的市场份额越来越重，在工作中接触Java的机会也越来越多，也是机缘巧合的契机，自己开始走向了偏 Java开发的道路。最近工作中接触到一个项目，其代码风格极其不堪入目，更严重的是DAO部分存在大量SQL注入的隐患，所以趁这个机会，作者复习研究了一把SQL注入相关的知识，在这里与大家探讨一下。

首先我们来准备一个web接口服务，该服务可以提供管理员的信息查询，这里我们采用springboot + jersey 来构建web服务框架，数据库则采用最常用的mysql。下面，我们来准备测试环境，首先建立一张用户表jwtk_admin，SQL如下：

然后插入默认的管理员：

这样我们就有了两位系统内置管理员了，管理员密码采用MD5进行Hash，当然这是一个很简单的为了作为研究靶场的表，所以没有很全的字段。

接下来，我们创建 spring boot + jersey 构建的RESTFul web服务，这里我们提供了一个通过管理员用户名查询管理员具体信息的接口，如下：

首先我们以开发者正向思维向web服务发送管理员查询请求，这里我们用PostMan工具发送一个GET请求，请求与结果如下图所示：

不出我们和开发者所料，Web接口返回了我们想要的结果，用户名为admin的管理员信息。OK，现在开发任务完成，Git Push，Jira任务点为待测试，那么这样的接口就真的没有问题了吗？现在我们发送这样一条GET请求：

发送该请求后，我们发现PostMan没有接收到返回结果，而Web服务后台却开始抛 MySQLSyntaxErrorException异常了，错误如下：

You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near ''xxxx''' at line 1

原因是在我们查询的 xxxx' 处sql语句语法不正确导致。这里我们先不讨论SQL语法问题，我们继续实验，再次构造一条GET查询请求:

此时，我们可以惊讶的发现，查询接口非但没有报错，反而将我们数据库jwti_admin表中的所有管理员信息都查询出来了：

这是什么鬼，难道管理员表中还有 name=xxxx'or'a'='a 的用户？这就是 SQL Injection。

在接口中接受了一个String类型的name参数，并且通过字符串拼接的方式构建了查询语句。在正常情况下，用户会传入合法的name进行查询，但是黑客却会传入精心构造的参数，只要参数通过字符串拼接后依然是一句合法的SQL查询，此时SQL注入就发生了。正如我们上文输入的name=xxxx'or'a'='a与我们接口中的查询语句进行拼接后构成如下SQL语句：

当接口执行此句SQL后，系统后台也就相当于拱手送给黑客了，黑客一看到管理员密码这个hash，都不用去cmd5查了，直接就用123456密码去登录你的后台系统了。Why？因为123456的md5哈希太常见了，别笑，这就是很多中小网站的现实，弱口令横行，不见棺材不落泪！

好了，现在我们应该明白了，SQL Injection原因就是由于传入的参数与系统的SQL拼接成了合法的SQL而导致的，而其本质还是将用户输入的数据当做了代码执行。在系统中只要有一个SQL注入点被黑客发现，那么黑客基本上可以执行任意想执行的SQL语句了，例如添加一个管理员，查询所有表，甚至“脱裤” 等等，当然本文不是讲解SQL注入技巧的文章，这里我们只探讨SQL注入发生的原因与防范方法。

在上文的接口中，DAO使用了比较基础的JDBC的方式进行数据库操作，直接使JDBC构建DAO在比较老的系统中还是很常见的，但这并不意味着使用JDBC就一定不安全，如果我将传入的参数  xxxx'or'a'='a 整体作为参数进行name查询，那就不会产生SQL注入。在JDBC中，提供了 PreparedStatement （预处理执行语句）的方式，可以对SQL语句进行查询参数化，使用预处理后的代码如下：

同样，我们使用上文的注入方式注入 ，此时我们发现，SQL注入没能成功。现在，我们来打印一下被被预处理后的SQL，看看有什么变化：

看到了吗?所有的  '  都被 \' 转义掉了,从而可以确保SQL的查询参数就是参数，不会被恶意执行，从而防止了SQL注入。

MyBatis 是支持定制化 SQL、存储过程以及高级映射的优秀的持久层框架， 其几乎避免了所有的 JDBC 代码和手动设置参数以及获取结果集。同时，MyBatis 可以对配置和原生Map使用简单的 XML 或注解，将接口和 Java 的 POJOs(Plain Old Java Objects,普通的 Java对象)映射成数据库中的记录，因此mybatis现在在市场中采用率也非常高。这里我们定义如下一个mapper，来实现通过用户名查询管理员的接口：

同样提供Web访问接口：

接下来，我们尝试SQL注入name字段，可以发现注入并没有成功，通过打印mybatis的Log可以看到mybatis框架对参数进行了预处理处理，从而防止了注入：

那是否只要使用了mybatis就一定可以避免SQL注入的危险？我们把mapper做如下修改，将参数#{name}修改为${name}，并使用name='xxxx' or 'a'='a' 作为GET请求的参数，可以发现SQL注入还是发生了：

那这是为什么，mybatis ${}与#{}的差别在哪里？

原来在mybatis中如果以${}形式声明为SQL传递参数，mybatis将不会进行参数预处理，会直接动态拼接SQL语句，此时就会存在被注入的风险，所以在使用mybatis作为持久框架时应尽量避免采用${}的形式进行参数传递，如果无法避免（有些SQL如like、in、order by等，程序员可能依旧会选择${}的方式传参），那就需要对传入参数自行进行转义过滤。

JPA是Sun公司用来整合ORM技术，实现天下归一的ORM标准而定义的Java Persistence API（java持久层API），JPA只是一套接口，目前引入JPA的项目都会采用Hibernate作为其具体实现，随着无配置Spring Boot框架的流行，JPA越来越具有作为持久化首选的技术，因为其能让程序员写更少的代码，就能完成现有的功能，例如强大的JpaRepository，常规的SQL查询只需按照命名规则定义接口，便可以不写SQL（JPQL/SQL）就可以实现数据的查询操作，从SQL注入防范的角度来说，这种将安全责任抛给框架远比依靠程序员自身控制来的保险。因此如果项目使用JPA作为数据访问层，基本上可以很大程度的消除SQL注入的风险。但是话不能说的太死，在我见过的一个Spring Boot项目中，虽然采用了JPA作为持久框架，但是有一位老程序员不熟悉于使用JPQL来构建查询接口，依旧使用字符串拼接的方式来实现业务，而为项目安全埋下了隐患。

安全需要一丝不苟，安全是100 - 1 = 0的业务，即使你防御了99%的攻击，那还不算胜利，只要有一次被入侵了，那就有可能给公司带来很严重的后果。

关于JPA的SQL注入，我们就不详细讨论了，因为框架下的注入漏洞属于框架漏洞范畴（如CVE-2016-6652），程序员只要遵循JPA的开发规范，就无需担心注入问题，框架都为你做好幕后工作了。

很多公司都会存在老系统中有大量SQL注入风险代码的问题，但是由于其已稳定支持公司业务很久，不宜采用大面积代码更新的方式来消除注入隐患，所以需要考虑其采用他方式来防范SQL注入。除了在在SQL执行方式上防范SQL注入，很多时候还可以通过架构上，或者通过其他过滤方式来达到防止SQL注入的效果。

• 一切输入都是不安全的：对于接口的调用参数，要进行格式匹配，例如admin的通过name查询的接口，与之匹配的Path应该使用正则匹配（因为用户名中不应该存在特殊字符），从而确保传入参数是程序控制范围之内的参数，即只接受已知的良好输入值，拒绝不良输入。注意：验证参数应将它与输出编码技术结合使用。

• 利用分层设计来避免危险：前端尽量静态化，尽量少的暴露可以访问到DAO层的接口到公网环境中，如果现有项目，很难修改存在注入的代码，可以考虑在web服务之前增加WAF进行流量过滤，当然代码上就不给hacker留有攻击的漏洞才最好的方案。也可以在拥有nginx的架构下，采用OpenRestry做流量过滤，将一些特殊字符进行转义处理。

• 尽量使用预编译SQL语句：由于动态SQL语句是引发SQL注入的根源。应使用预编译语句来组装SQL查询。

• 规范化：将输入安装规定编码解码后再进行输入参数过滤和输出编码处理；拒绝一切非规范格式的编码。