Web應用的SQL注入防范研究

◆劉存普 胡 勇

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Web應用的SQL注入防范研究

◆劉存普 胡 勇

（四川大學電子信息學院 四川 610065）

SQL注入嚴重威脅Web應用的安全。本文介紹SQL注入的基本原理，分析SQL注入的基本過程以及幾種常見的方法，并從多方面提出防御SQL注入攻擊的安全措施。

網絡信息安全；SQL注入；防御措施

0 引言

網絡安全是信息化的重要基石。網絡信息涉及國家的軍事、政府、經濟等領域及公民的個人信息，其中許多信息是敏感信息，甚至是機密信息，而層出不窮的各種安全漏洞和不斷變化的攻擊手段，使得網絡和信息安全面臨艱巨挑戰(zhàn)。

目前，針對Web應用程序和數據庫的攻擊已成為網絡安全隱患的主要方面，其具有技術門檻低、可繞過安全設備、攻擊回報高等特點。據開放Web應用程序安全項目（Open Web Application Security Project，OWASP）近些年的統(tǒng)計中，注入問題仍然是影響網絡安全最嚴重的漏洞[1]。在許多安全論壇，SQL注入攻擊也是熱點話題之一，對SQL注入問題的研究非常重要。

1 SQL注入的定義

SQL是操作數據庫數據的結構化查詢語言，網頁的應用數據和后臺數據庫中的數據進行交互時會采用SQL。而SQL注入是將Web頁面的原URL、表單域或數據包輸入的參數，修改拼接成SQL語句，傳遞給Web服務器，進而傳給數據庫服務器以執(zhí)行數據庫命令。如Web應用程序的開發(fā)人員對用戶所輸入的數據或cookie等內容不進行過濾或驗證（即存在注入點）就直接傳輸給數據庫，就可能導致拼接的SQL被執(zhí)行，獲取對數據庫的信息以及提權，發(fā)生SQL注入攻擊。

2 SQL注入的過程以及方法

SQL注入攻擊的一般過程如圖1所示。

圖1 SQL注入過程

2.1 尋找注入點

下面是一種經典的通過報錯判斷是否存在SQL注入點的方法：

①http：//www.xxx.com/xxx.asp?id=1

②http：//www.xxx.com/xxx.asp?id=1 and 1=1

③http：//www.xxx.com/xxx.asp?id=1 and 1=2

返回結果如果如下就可以基本確定這個網站存在SQL注入點。

①正常顯示。

②正常顯示，與①相同。

③頁面報錯。

2.2 獲取后臺數據庫的信息

不同的數據庫注入的方式略有不同。在注入參數后添加一個空格，再寫如下代碼，根據頁面的報錯返回信息，就能猜測出網站的數據庫類型。

and user>0

user是MS SQL Server的一個固定函數，將user與0相比較，頁面會顯示錯誤信息：將nvarchar值“xxx”轉換數據類型為int的列時發(fā)生語法錯誤。而Access數據庫不存在user，不會產生上述錯誤信息。另外，下面的兩個語句選其中一句執(zhí)行就能猜測到數據庫是MS SQL Server還是Access。因為MS SQL Server中有固定的表sysobject，①返回正常。而Access中的固定表是msysobject，②返回正常。

①and（select count（*）from sysobject）>0

②and（select count（*）from msysobject）>0

在MYSQL中，可以用@@version或是version（）來返回當前的版本信息。但同樣MSSQL中，也能用@@version返回版本信息。③④返回都是正確時，則是MYSQL。如果③返回錯誤，④返回正確時，則是MSSQL。

③and version（）>0

④and @@version>0

在MSSQL中可以使用函數substring，使用⑤返回成功。ORACLE則只能使用函數substr，使用⑥返回成功。

⑤substring（'abc'，1，1）=a

⑥substr（'abc'，1，1）=a

ORACLE還能使用語句banner FROM v$version和banner FROM v$version WHERE rownum=1來返回數據庫服務器版本信息。

2.3 讀取數據庫表的信息

獲取數據庫表信息包括猜解表名、字段名。

（1）猜表名

可利用語句：and exists（select * from 表名）猜測表名。如果頁面返回是正常的，就證明所猜測的表名正確；如果頁面返回不正常，那么就證明所猜測的表名不正確，換表名繼續(xù)執(zhí)行上述語句，一直到返回正常頁面而猜到正確的表名。這里可以用工具組成庫表字典進行猜解。如系統(tǒng)常用的存儲用戶的表名有admin、manage、user、member等。

（2）猜字段

假設user是正確的表名，可利用語句：and exists（select 字段名 from user）猜測字段名。過程與猜解表名相同。常用的字段名有username、password、user、pass、name、pass、pwd、usr、psd等。

（3）查詢管理員用戶名和口令

①聯(lián)合查詢注入

http：//www.xxx.com/xxx.asp?id=1 order by n

這里的n是任意自然數。如果輸入n，返回正常的頁面，而輸入n+1，頁面顯示不正常，則該網頁上的字段數為n+1。這里假設字段數為10，表名為admin。運用聯(lián)合查詢：

http：//www.xxx.com/xxx.asp?id=1 and 1=2 union select 1，2，3，4，5，6，7，8，9，10 from admin

網頁會返回幾個數字（數字在字段數之內），而這些數字就是顯示內容的字段，如圖2所示，顯示位為4，5，7。這時可以將上述所提交4，7分別替換為字段名如username，password如圖3所示，可能查詢到管理員的用戶名和口令。

圖2頁面字段數顯示

圖3替換數字后得到的用戶名及口令

②ASCII碼暴力破解

有些注入點不支持聯(lián)合查詢，用union select網頁會報錯，得不到字段的內容[2]。這時就要用ASCII碼暴力破解。語句：and （select top 1 len（字段名）from 表名）>n，其中n為自然數。當輸入n，返回正常的網頁，而替換n為n+1，頁面報錯，則這個字段的內容長度為n+1。再用語句：and（select top 1 asc（mid（字段名，m，1））from 表名）>k，其中m、k也是自然數（n>=m）。分析該語句，最里邊的mid（字段名，m，1）函數，1表示截取字段的字符長度為1，m表示從第m個字符開始截取。函數asc（）是將函數mid中截取的字符轉換成ASCII碼。函數top 1，表示返回的第一條記錄，上述語句中最右邊的“>k”，是將轉換的ASCII碼值與k比較。經過多次調整k的值，最終得到截取字符的ASCII碼。

③Access偏移注入

有些網站能夠得到表名，但是由于字段名過于生僻，難以猜解。如果這個網站所用的數據庫類型是Access，這時就可以用Access偏移注入。如一個網站通過order by的方法得到字段數為47，表名為admin，其中有個字段為id。用上述的聯(lián)合查詢法沒有得到顯示位，用union select 1，* from admin。如果返回錯誤，則繼續(xù)用union select 1，2，* from admin。以此類推，一直到頁面返回正常為止。這里假設到33返回正常頁面。這里的*就代表了14（47-33=14）個字段。

union select 1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，* from（admin as a inner join admin as b on a.id=b.id）

這里（admin as a inner join admin as b on a.id=b.id）是admin表自連接，這樣from 后面的表就會成為字段數加倍的表。*（14*2=28）代表的字段就會拓寬，就加大了顯示用戶名和密碼在可顯示位置的幾率。如果還沒顯示出來就在19（47-14*2=19）后面加個a.id，還沒顯示再加b.id。

union select 1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，a.id，b.id，* from（admin as a inner join admin as b on a.id=b.id）。如果還沒顯示出來就繼續(xù)加個c.id，因為又多了一個c.id所以*（14*3=42）所代表的字段數也要加倍。

union select 1，2，3，4，5，a.id，b.id，c.id，* from（（admin as a inner join admin as b on a.id=b.id）inner join admin as c on a.id=c.id）。如圖4所示。

圖4 偏移注入

3 SQL注入的防范方法

3.1 敏感字符直接過濾

使用過濾敏感字符的方法對用戶提交信息進行檢查。SQL注入攻擊的敏感字符有：“and”“or”“union”“order”“cmd”“update”“’” “//”“create”“--”等。針對上列的敏感字符，設置相應的字符處理函數。這種過濾方法容易漏掉某些字符，容易繞過，已漸漸被淘汰。

3.2 SQL語句預編譯和綁定變量[4]

不將用戶提交的內容直接嵌入到數據庫執(zhí)行命令的語句中，而是通過參數進行傳遞，能有效地防御SQL注入。如：

String sql = "select id，no from user where id=?"；

PreparedStatementps = conn.prepareStatement（sql）；

ps.setInt（1，id）；

ps.executeQuery（）；

代碼中的PreparedStatement，會把SQL語句："select id，no from user where id=?" 先編譯好，也就是SQL的引擎會先進行語法分析，產生語法樹，生成執(zhí)行計劃。輸入的內容不能造成該SQL語句的命令變化，即使后來提交類似SQL的語句，也不會被當作是SQL語句來執(zhí)行命令，而只會被當作字符串。

還有種類似的方法，比較用戶輸入提交前后動態(tài)SQL語句的語法結構是否一致來檢測SQL注入攻擊[3]。

3.3 檢查參數類型

SQL語句預編譯不能在所有情況下使用，在一些情況下必需得使用字符串拼接的方法。所以應該嚴格檢測參數的類型，也可以使用一些安全性高的函數，用來防止SQL注入攻擊。

例如 String sql = "select id，no from user where id=" + id；

在收到使用者輸入的數據時，檢測字段“id”的內容是否是整數類型，如果不是則一律報錯或者彈窗警告。在復雜的情況下還能采用正則表達式來檢測數據是否合法。這樣也能防御SQL注入攻擊。下例就是強制轉換所輸入數據中特殊字符的代碼：

MySQLCodec codec = new MySQLCodec（Mode.STANDARD）；

name = ESAPI.encoder（）.encodeForSQL（codec，name）；

String sql = "select id，no from user where name=" + name；

函數“ESAPI.encoder（）.encodeForSQL（codec，name）”可以把“name”中的一些特殊字符進行轉譯，這樣SQL引擎就不會把“name”中的特殊字符當成SQL命令來進行語法編譯了。

3.4 權限管理

刪除sa用戶，新建一個權限為sa的用戶，用戶名和口令要有較高的復雜性，以防暴力破解。針對web應用，新建一個web連接用戶，去掉所有服務器角色，在用戶映射中加入此用戶要操作的數據庫db_owner和db_public，并另加必須的權限（如insert/delete/select/update等）。

一般的SQL注入都是從網站的前臺網頁尋找漏洞，可針對前臺操作和后臺操作分別建立不同的數據庫操作用戶。只賦予用戶需要的最低權限。后臺用戶的權限也只能是當前數據庫的權限。千萬不能使用root級的賬戶連接數據庫。

3.5 SQL注入防御模型[5-8]

由于針對SQL注入的攻擊方式多種多樣，沒有單獨的一種SQL注入防御技術能夠有效的預防所有的SQL注入攻擊。所以需要將各種防御方法聯(lián)合起來運用，共同建立一個防御模型才能更加有效地防御SQL注入攻擊。

4 總結

本文對SQL注入的幾種方法進行比較詳細的講解。同時從屏蔽關鍵字、語句預編譯、參數類型、用戶權限進行對SQL注入的防御。但是這里并沒有對如何防止繞過防火墻的SQL注入進行研究，還需要進一步的探索。網站開發(fā)與網站管理才是最重要的防御環(huán)節(jié)，管理人員與開發(fā)人員切不可大意馬虎。

[1]OWASPFoundation.OWASPTopTenProject[EB/OL].https://www.owasp.org/index.php/Category:OWASP_Top_Ten_ Project，2015.

[2]陳煒.基于手工SQL注入的Web滲透測試技術研究[D].中北大學，2015.

[3]田玉杰，趙澤茂，王麗君等.基于分類的SQL注入攻擊雙層防御模型研究[J].信息網絡安全，2015.

[4]周敬利，王曉峰，余勝生等.一種新的飯SQL注入策略的研究與實現[J].計算機科學，2006.

[5]田宇杰，趙澤茂，張海川等.二階SQL注入攻擊防御模型[J].信息網絡安全，2014.

[6]李元鵬.SQL注入掃描分析工具的實現與攻擊防范技術研究[D].北京交通大學，2014.

[7]趙陽，郭玉翠.新型SQL注入攻擊的研究與防范[J].計算機系統(tǒng)運用，2016.

[8]沈壽忠.基于網絡爬蟲的SQL注入與XSS漏洞挖掘[D].西安電子科技大學，2009.