Java安全编码之SQL注入

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。

1. 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。

2. 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：

3. 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。

Beans下User.java对用为user_tbl表结构。

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。

我们回到dao层。

1)SQL注入

SQL注入我们使用字符串拼接方式：

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

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

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。

执行注入语句：

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

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 user_tbl 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。

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。

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。

4. 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：

(2) 使用#{}的方式

#{}也就是我们熟知的预编译方式。

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

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。

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

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。

使用SQLMap很容易就能跑出数据：

(4) 关于OrderBy

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。

(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。

我们使用占位符的方式：

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。

5. 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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