不同场景/框架下，如何干掉恶心的SQL注入？

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简介

文章主要内容包括：

1、Java 持久层技术/框架简单介绍

2、不同场景/框架下易导致 SQL 注入的写法

3、如何避免和修复 SQL 注入

JDBC

介绍

JDBC：

1、全称 Java Database Connectivity

2、是 Java 访问数据库的 API，不依赖于特定数据库 ( database-independent )

3、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); 

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：

https://stackoverflow.com/a/34126564/6467552

Mybatis

介绍

1、首个 class persistence framework

2、介于 JDBC (raw SQL) 和 Hibernate (ORM)

3、简化绝大部分 JDBC 代码、手工设置参数和获取结果

4、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 
publicinterfaceUserMapper{ 
User getById(int id); 
} 

XML 配置文件

 

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

Annotation 例子 

@Mapper 
publicinterfaceUserMapper{ 
@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： 

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： 

<selectid="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 

<selectid="getUserListSortBy"resultType="org.example.User"> 
SELECT * FROM user 
<iftest="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) 

<selectid="getUserListSortBy"resultType="org.example.User"> 
SELECT * FROM user 
<choose> 
<whentest="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 getUserListLike(@Param("name") String name); 

xml 配置文件 

<selectid="getUserListLike"resultType="org.example.User"> 
<bindname="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.htmlbind 部分

使用 SQL concat() 函数 

<selectid="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 和 #{}
• Mapper 接口方法

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

xml 配置文件 

<selectid="selectUserIn"resultType="com.example.User"> 
SELECT * FROM user WHERE name in 
<foreachitem="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

1、直接使用 #{} 即可

2、Mapper 接口方法

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

xml 配置文件 

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

JPA & Hibernate

介绍

JPA:

1、全称 Java Persistence API

2、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 = newUser(); 
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。