SQL 注入

我们的团队项目中有课程名称输入框，其中的内容会拼接到类sql查询语句中。

所以可能会产生类sql注入的问题，我们团队采用了利用正则表达式判断输入内容的形式来规避这类注入。

下面简单介绍一下sql注入

原文地址：http://www.cnblogs.com/rush/archive/2011/12/31/2309203.html

1.1.1 摘要

日前，国内最大的程序员社区CSDN网站的用户数据库被黑客公开发布，600万用户的登录名及密码被公开泄露，随后又有多家网站的用户密码被流传于网络，连日来引发众多网民对自己账号、密码等互联网信息被盗取的普遍担忧。

网络安全成为了现在互联网的焦点，这也恰恰触动了每一位用户的神经，由于设计的漏洞导致了不可收拾的恶果，验证了一句话“出来混的，迟早是要还的”，所以我想通过专题博文介绍一些常用的攻击技术和防范策略。

SQL Injection也许很多人都知道或者使用过，如果没有了解或完全没有听过也没有关系，因为接下来我们将介绍SQL Injection。

1.1.2 正文

SQL Injection：就是通过把SQL命令插入到Web表单递交或输入域名或页面请求的查询字符串，最终达到欺骗服务器执行恶意的SQL命令。

具体来说，它是利用现有应用程序，将（恶意）的SQL命令注入到后台数据库引擎执行的能力，它可以通过在Web表单中输入（恶意）SQL语句得到一个存在安全漏洞的网站上的数据库，而不是按照设计者意图去执行SQL语句。

首先让我们了解什么时候可能发生SQL Injection。

假设我们在浏览器中输入URL www.sample.com，由于它只是对页面的简单请求无需对数据库动进行动态请求，所以它不存在SQL Injection，当我们输入www.sample.com?testid=23时，我们在URL中传递变量testid，并且提供值为23，由于它是对数据库进行动态查询的请求（其中?testid＝23表示数据库查询变量），所以我们可以该URL中嵌入恶意SQL语句。

现在我们知道SQL Injection适用场合，接下来我们将通过具体的例子来说明SQL Injection的应用，这里我们以pubs数据库作为例子。

我们通过Web页面查询job表中的招聘信息，job表的设计如下：

图1 jobs表

接着让我们实现Web程序，它根据工作Id（job_id）来查询相应的招聘信息，示意代码如下：

/// <summary>
/// Handles the Load event of the Page control.
/// </summary>
/// <param name="sender">The source of the event.</param>
/// <param name="e">The <see cref="System.EventArgs"/> instance containing the event data.</param>
protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
    if (!IsPostBack)
    {
        // Gets departmentId from http request.
        string queryString = Request.QueryString["departmentID"];
        if (!string.IsNullOrEmpty(queryString))
        {
            // Gets data from database.
            gdvData.DataSource = GetData(queryString.Trim());

            // Binds data to gridview.
            gdvData.DataBind();
        }
    }
}

现在我们已经完成了Web程序，接下来让我们查询相应招聘信息吧。

图2 job表查询结果

如图所示，我们要查询数据库中工作Id值为1的工作信息，而且在页面显示了该工作的Id，Description，Min Lvl和Max Lvl等信息。

现在要求我们实现根据工作Id查询相应工作信息的功能，想必大家很快可以给出解决方案，SQL示意代码如下：

SELECT     job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
FROM         jobs
WHERE     (job_id = 1)

假设现在要求我们获取Department表中的所有数据，而且必须保留WHERE语句，那我们只要确保WHERE恒真就OK了，SQL示意代码如下：

SELECT     job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
FROM         jobs
WHERE     (job_id = 1) OR 1 = 1

上面我们使得WHERE恒真，所以该查询中WHERE已经不起作用了，其查询结果等同于以下SQL语句。

SELECT     job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
FROM         jobs

SQL查询代码实现如下：

string sql1 = string.Format(
    "SELECT job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl FROM jobs WHERE job_id='{0}'", jobId);

现在我们要通过页面请求的方式，让数据库执行我们的SQL语句，我们要在URL中嵌入恶意表达式1=1（或2=2等等），如下URL所示：

http://localhost:3452/ExcelUsingXSLT/Default.aspx?jobid=1'or'1'='1

等效SQL语句如下：

SELECT     job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
FROM         jobs
WHERE     job_id = '1' OR '1' = 1'

图3 job表查询结果

现在我们把job表中的所有数据都查询出来了，仅仅通过一个简单的恒真表达式就可以进行了一次简单的攻击。

虽然我们把job表的数据都查询出来了，但数据并没有太大的价值，由于我们把该表临时命名为job表，所以接着我们要找出该表真正表名。

首先我们假设表名就是job，然后输入以下URL：

http://localhost:3452/ExcelUsingXSLT/Default.aspx?jobid=1'or 1=(select count(*) from job)--

等效SQL语句如下：

SELECT       job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
FROM         jobs
WHERE      job_id='1'or 1=(select count(*) from job) --'

图4 job表查询结果

当我们输入了以上URL后，结果服务器返回我们错误信息，这证明了我们的假设是错误的，那我们该感觉到挫败吗？不，其实这里返回了很多信息，首先它证明了该表名不是job，而且它还告诉我们后台数据库是SQL Server，不是MySQL或Oracle，这也设计一个漏洞把错误信息直接返回给了用户。

接下假定表名是jobs，然后输入以下URL：

http://localhost:3452/ExcelUsingXSLT/Default.aspx?jobid=1'or1=(select count(*) from jobs) --

等效SQL语句如下：

SELECT       job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
FROM         jobs
WHERE      job_id='1'or 1=(select count(*) from jobs) --'

图5 job表查询结果

现在证明了该表名是jobs，这可以迈向成功的一大步，由于我们知道了表名就可以对该表进行增删改操作了，而且我们还可以猜测出更多的表对它们作出修改，一旦修改成功那么这将是一场灾难。

现在大家已经对SQL Injection的攻击有了初步的了解了，接下让我们学习如何防止SQL Injection。

总的来说有以下几点：

1.永远不要信任用户的输入，要对用户的输入进行校验，可以通过正则表达式，或限制长度，对单引号和双"-"进行转换等。

2.永远不要使用动态拼装SQL，可以使用参数化的SQL或者直接使用存储过程进行数据查询存取。

3.永远不要使用管理员权限的数据库连接，为每个应用使用单独的权限有限的数据库连接。

4.不要把机密信息明文存放，请加密或者hash掉密码和敏感的信息。

5.应用的异常信息应该给出尽可能少的提示，最好使用自定义的错误信息对原始错误信息进行包装，把异常信息存放在独立的表中。

通过正则表达校验用户输入

首先我们可以通过正则表达式校验用户输入数据中是包含：对单引号和双"-"进行转换等字符。

然后继续校验输入数据中是否包含SQL语句的保留字，如：WHERE，EXEC，DROP等。

现在让我们编写正则表达式来校验用户的输入吧，正则表达式定义如下：

private static readonly Regex RegSystemThreats =
        new Regex(@"\s?or\s*|\s?;\s?|\s?drop\s|\s?grant\s|^'|\s?--|\s?union\s|\s?delete\s|\s?truncate\s|" +
            @"\s?sysobjects\s?|\s?xp_.*?|\s?syslogins\s?|\s?sysremote\s?|\s?sysusers\s?|\s?sysxlogins\s?|\s?sysdatabases\s?|\s?aspnet_.*?|\s?exec\s?",
            RegexOptions.Compiled | RegexOptions.IgnoreCase);

上面我们定义了一个正则表达式对象RegSystemThreats，并且给它传递了校验用户输入的正则表达式。

由于我们已经完成了对用户输入校验的正则表达式了，接下来就是通过该正则表达式来校验用户输入是否合法了，由于.NET已经帮我们实现了判断字符串是否匹配正则表达式的方法——IsMatch()，所以我们这里只需给传递要匹配的字符串就OK了。

示意代码如下：

/// <summary>
/// A helper method to attempt to discover [known] SqlInjection attacks.
/// </summary>
/// <param name="whereClause">string of the whereClause to check</param>
/// <returns>true if found, false if not found </returns>
public static bool DetectSqlInjection(string whereClause)
{
    return RegSystemThreats.IsMatch(whereClause);
}

/// <summary>
/// A helper method to attempt to discover [known] SqlInjection attacks.
/// </summary>
/// <param name="whereClause">string of the whereClause to check</param>
/// <param name="orderBy">string of the orderBy clause to check</param>
/// <returns>true if found, false if not found </returns>
public static bool DetectSqlInjection(string whereClause, string orderBy)
{
    return RegSystemThreats.IsMatch(whereClause) || RegSystemThreats.IsMatch(orderBy);
}

现在我们完成了校验用的正则表达式，接下来让我们需要在页面中添加校验功能。

/// <summary>
/// Handles the Load event of the Page control.
/// </summary>
/// <param name="sender">The source of the event.</param>
/// <param name="e">The <see cref="System.EventArgs"/> instance containing the event data.</param>
protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
    if (!IsPostBack)
    {
        // Gets departmentId from http request.
        string queryString = Request.QueryString["jobId"];
        if (!string.IsNullOrEmpty(queryString))
        {
            if (!DetectSqlInjection(queryString) && !DetectSqlInjection(queryString, queryString))
            {
                // Gets data from database.
                gdvData.DataSource = GetData(queryString.Trim());

                // Binds data to gridview.
                gdvData.DataBind();
            }
            else
            {
                throw new Exception("Please enter correct field");
            }
        }
    }
}

当我们再次执行以下URL时，被嵌入的恶意语句被校验出来了，从而在一定程度上防止了SQL Injection。

http://localhost:3452/ExcelUsingXSLT/Default.aspx?jobid=1'or'1'='1

图6 添加校验查询结果

但使用正则表达式只能防范一些常见或已知SQL Injection方式，而且每当发现有新的攻击方式时，都要对正则表达式进行修改，这可是吃力不讨好的工作。

通过参数化存储过程进行数据查询存取

首先我们定义一个存储过程根据jobId来查找jobs表中的数据。

-- =============================================
-- Author:        JKhuang
-- Create date: 12/31/2011
-- Description:    Get data from jobs table by specified jobId.
-- =============================================
ALTER PROCEDURE [dbo].[GetJobs]
    -- ensure that the id type is int
    @jobId INT
AS
BEGIN
--    SET NOCOUNT ON;
    SELECT job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
    FROM dbo.jobs
    WHERE job_id = @jobId
    GRANT EXECUTE ON GetJobs TO pubs
END

接着修改我们的Web程序使用参数化的存储过程进行数据查询。

using (var com = new SqlCommand("GetJobs", con))
{
    // Uses store procedure.
    com.CommandType = CommandType.StoredProcedure;

    // Pass jobId to store procedure.
    com.Parameters.Add("@jobId", SqlDbType.Int).Value = jobId;
    com.Connection.Open();
    gdvData.DataSource = com.ExecuteScalar();
    gdvData.DataBind();
}

现在我们通过参数化存储过程进行数据库查询，这里我们把之前添加的正则表达式校验注释掉。

图7 存储过程查询结果

大家看到当我们试图在URL中嵌入恶意的SQL语句时，参数化存储过程已经帮我们校验出传递给数据库的变量不是整形，而且使用存储过程的好处是我们还可以很方便地控制用户权限，我们可以给用户分配只读或可读写权限。

但我们想想真的有必要每个数据库操作都定义成存储过程吗？而且那么多的存储过程也不利于日常的维护。

参数化SQL语句

还是回到之前动态拼接SQL基础上，我们知道一旦有恶意SQL代码传递过来，而且被拼接到SQL语句中就会被数据库执行，那么我们是否可以在拼接之前进行判断呢？——命名SQL参数。

string sql1 = string.Format("SELECT job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl FROM jobs WHERE job_id = @jobId");
using (var con = new SqlConnection(ConfigurationManager.ConnectionStrings["SQLCONN1"].ToString()))
using (var com = new SqlCommand(sql1, con))
{
    // Pass jobId to sql statement.
    com.Parameters.Add("@jobId", SqlDbType.Int).Value = jobId;
    com.Connection.Open();
    gdvData.DataSource = com.ExecuteReader();
    gdvData.DataBind();
}

图8 参数化SQL查询结果

这样我们就可以避免每个数据库操作（尤其一些简单数据库操作）都编写存储过程了，而且当用户具有数据库中jobs表的读权限才可以执行该SQL语句。

添加新架构

数据库架构是一个独立于数据库用户的非重复命名空间，您可以将架构视为对象的容器（类似于.NET中的命名空间）。

首先我们右击架构文件夹，然后新建架构。

图9 添加HumanResource架构

上面我们完成了在pubs数据库中添加HumanResource架构，接着把jobs表放到HumanResource架构中。

图 10 修改jobs表所属的架构

当我们再次执行以下SQL语句时，SQL Server提示jobs无效，这是究竟什么原因呢？之前还运行的好好的。

SELECT job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl FROM jobs

图 11 查询输出

当我们输入完整的表名“架构名.对象名”（HumanResource.jobs）时，SQL语句执行成功。

SELECT job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl FROM HumanResource.jobs

为什么之前我们执行SQL语句时不用输入完整表名dbo.jobs也可以执行呢？

这是因为默认的架构（default schema）是dbo，当只输入表名时，Sql Server会自动加上当前登录用户的默认的架构（default schema）——dbo。

由于我们使用自定义架构，这也降低了数据库表名被猜测出来的可能性。

LINQ to SQL

前面使用了存储过程和参数化查询，这两种方法都是非常常用的，而针对于.NET Framework的ORM框架也有很多，如：NHibernate，Castle和Entity Framework，这里我们使用比较简单LINQ to SQL。

图 12 添加jobs.dbml文件

var dc = new pubsDataContext();
int result;

// Validates jobId is int or not.
if (int.TryParse(jobId, out result))
{
    gdvData.DataSource = dc.jobs.Where(p => p.job_id == result);
    gdvData.DataBind();
}

相比存储过程和参数化查询，LINQ to SQL我们只需添加jobs.dbml，然后使用LINQ对表进行查询就OK了。

1.1.3 总结

我们在本文中介绍了SQL Injection的基本原理，通过介绍什么是SQL Injection，怎样进行SQL Injection和如何防范SQL Injection。通过一些程序源码对SQL的攻击进行了细致的分析，使我们对SQL Injection机理有了一个深入的认识，作为一名Web应用开发人员，一定不要盲目相信用户的输入，而要对用户输入的数据进行严格的校验处理，否则的话，SQL Injection将会不期而至。