彻底干掉恶心的SQL注入漏洞， 一网打尽！

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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

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

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。推荐：Mybatis传递多个参数的4种方式。

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.exaple.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