網絡攻擊技術：SQL Injection（sql注入） 網絡攻擊技術開篇——SQL Injection

網絡攻擊技術開篇——SQL Injection

 

1.1.1 摘要

      日前，國內最大的程序員社區CSDN網站的用戶數據庫被黑客公開發布，600萬用戶的登陸名及密碼被公開泄露，隨後又有多家網站的用戶密碼被流傳於網絡，連日來引起衆多網民對本身帳號、密碼等互聯網信息被盜取的廣泛擔心。

     網絡安全成爲了如今互聯網的焦點，這也偏偏觸動了每一位用戶的神經，因爲設計的漏洞致使了不可收拾的惡果，驗證了一句話「出來混的，早晚是要還的」，因此我想經過專題博文介紹一些經常使用的攻擊技術和防範策略。

     SQL Injection也許不少人都知道或者使用過，若是沒有了解或徹底沒有聽過也沒有關係，由於接下來咱們將介紹SQL Injection。

 

1.1.2 正文

      SQL Injection：就是經過把SQL命令插入到Web表單遞交或輸入域名或頁面請求的查詢字符串，最終達到欺騙服務器執行惡意的SQL命令。

      具體來講，它是利用現有應用程序，將（惡意）的SQL命令注入到後臺數據庫引擎執行的能力，它能夠經過在Web表單中輸入（惡意）SQL語句獲得一個存在安全漏洞的網站上的數據庫，而不是按照設計者意圖去執行SQL語句。

      首先讓咱們瞭解何時可能發生SQL Injection。

      假設咱們在瀏覽器中輸入URL www.sample.com，因爲它只是對頁面的簡單請求無需對數據庫動進行動態請求，因此它不存在SQL Injection，當咱們輸入www.sample.com?testid=23時，咱們在URL中傳遞變量testid，而且提供值爲23，因爲它是對數據庫進行動態查詢的請求（其中?testid＝23表示數據庫查詢變量），因此咱們能夠該URL中嵌入惡意SQL語句。

     如今咱們知道SQL Injection適用場合，接下來咱們將經過具體的例子來講明SQL Injection的應用，這裏咱們以pubs數據庫做爲例子。

     咱們經過Web頁面查詢job表中的招聘信息，job表的設計以下：

 

圖1 jobs表

 

     接着讓咱們實現Web程序，它根據工做Id（job_id）來查詢相應的招聘信息，示意代碼以下：

 

/// <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();
        }
    }
}

 

      如今咱們已經完成了Web程序，接下來讓咱們查詢相應招聘信息吧。

 

圖2 job表查詢結果

 

      如圖所示，咱們要查詢數據庫中工做Id值爲1的工做信息，並且在頁面顯示了該工做的Id，Description，Min Lvl和Max Lvl等信息。

      如今要求咱們實現根據工做Id查詢相應工做信息的功能，想必你們很快能夠給出解決方案，SQL示意代碼以下：

 

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

 

      假設如今要求咱們獲取Department表中的全部數據，並且必須保留WHERE語句，那咱們只要確保WHERE恆真就OK了，SQL示意代碼以下：

 

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

 

    上面咱們使得WHERE恆真，因此該查詢中WHERE已經不起做用了，其查詢結果等同於如下SQL語句。

 

SELECT     job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
FROM         jobs

 

   SQL查詢代碼實現以下：

 

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

 

    如今咱們要經過頁面請求的方式，讓數據庫執行咱們的SQL語句，咱們要在URL中嵌入惡意表達式1=1（或2=2等等），以下URL所示：

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

 

   等效SQL語句以下：

 

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

 

圖3 job表查詢結果

 

      如今咱們把job表中的全部數據都查詢出來了，僅僅經過一個簡單的恆真表達式就能夠進行了一次簡單的攻擊。

      雖然咱們把job表的數據都查詢出來了，但數據並無太大的價值，因爲咱們把該表臨時命名爲job表，因此接着咱們要找出該表真正表名。

      首先咱們假設表名就是job，而後輸入如下URL：

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

 

      等效SQL語句以下：

 

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

 

 

圖4 job表查詢結果

 

      當咱們輸入了以上URL後，結果服務器返回咱們錯誤信息，這證實了咱們的假設是錯誤的，那咱們該感受到挫敗嗎？不，其實這裏返回了不少信息，首先它證實了該表名不是job，並且它還告訴咱們後臺數據庫是SQL Server，不是MySQL或Oracle，這也設計一個漏洞把錯誤信息直接返回給了用戶。

     接下假定表名是jobs，而後輸入如下URL：

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

 

    等效SQL語句以下：

 

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

 

圖5 job表查詢結果

 

     如今證實了該表名是jobs，這能夠邁向成功的一大步，因爲咱們知道了表名就能夠對該表進行增刪改操做了，並且咱們還能夠猜想出更多的表對它們做出修改，一旦修改爲功那麼這將是一場災難。

     如今你們已經對SQL Injection的攻擊有了初步的瞭解了，接下讓咱們學習如何防止SQL Injection。

     總的來講有如下幾點：

1.永遠不要信任用戶的輸入，要對用戶的輸入進行校驗，能夠經過正則表達式，或限制長度，對單引號和雙"-"進行轉換等。

2.永遠不要使用動態拼裝SQL，可使用參數化的SQL或者直接使用存儲過程進行數據查詢存取。

3.永遠不要使用管理員權限的數據庫鏈接，爲每一個應用使用單獨的權限有限的數據庫鏈接。

4.不要把機密信息明文存放，請加密或者hash掉密碼和敏感的信息。

5.應用的異常信息應該給出儘量少的提示，最好使用自定義的錯誤信息對原始錯誤信息進行包裝，把異常信息存放在獨立的表中。

 

經過正則表達校驗用戶輸入

      首先咱們能夠經過正則表達式校驗用戶輸入數據中是包含：對單引號和雙"-"進行轉換等字符。

      而後繼續校驗輸入數據中是否包含SQL語句的保留字，如：WHERE，EXEC，DROP等。

      如今讓咱們編寫正則表達式來校驗用戶的輸入吧，正則表達式定義以下：

 

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);

      上面咱們定義了一個正則表達式對象RegSystemThreats，而且給它傳遞了校驗用戶輸入的正則表達式。

      因爲咱們已經完成了對用戶輸入校驗的正則表達式了，接下來就是經過該正則表達式來校驗用戶輸入是否合法了，因爲.NET已經幫咱們實現了判斷字符串是否匹配正則表達式的方法——IsMatch()，因此咱們這裏只需給傳遞要匹配的字符串就OK了。

      示意代碼以下：

 

/// <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);
}

 

     如今咱們完成了校驗用的正則表達式，接下來讓咱們須要在頁面中添加校驗功能。

/// <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");
            }
        }
    }
}

 

     當咱們再次執行如下URL時，被嵌入的惡意語句被校驗出來了，從而在必定程度上防止了SQL Injection。

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

 

圖6 添加校驗查詢結果

 

      但使用正則表達式只能防範一些常見或已知SQL Injection方式，並且每當發現有新的攻擊方式時，都要對正則表達式進行修改，這但是吃力不討好的工做。

 

經過參數化存儲過程進行數據查詢存取

      首先咱們定義一個存儲過程根據jobId來查找jobs表中的數據。

 

-- =============================================
-- 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

 

    接着修改咱們的Web程序使用參數化的存儲過程進行數據查詢。

 

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(); 
}

 

    如今咱們經過參數化存儲過程進行數據庫查詢，這裏咱們把以前添加的正則表達式校驗註釋掉。

 

圖7 存儲過程查詢結果

 

      你們看到當咱們試圖在URL中嵌入惡意的SQL語句時，參數化存儲過程已經幫咱們校驗出傳遞給數據庫的變量不是整形，並且使用存儲過程的好處是咱們還能夠很方便地控制用戶權限，咱們能夠給用戶分配只讀或可讀寫權限。

     但咱們想一想真的有必要每一個數據庫操做都定義成存儲過程嗎？並且那麼多的存儲過程也不利於平常的維護。

 

參數化SQL語句

     仍是回到以前動態拼接SQL基礎上，咱們知道一旦有惡意SQL代碼傳遞過來，並且被拼接到SQL語句中就會被數據庫執行，那麼咱們是否能夠在拼接以前進行判斷呢？——命名SQL參數。

 

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(); 
}

圖8 參數化SQL查詢結果

      這樣咱們就能夠避免每一個數據庫操做（尤爲一些簡單數據庫操做）都編寫存儲過程了，並且當用戶具備數據庫中jobs表的讀權限才能夠執行該SQL語句。

 

添加新架構

      數據庫架構是一個獨立於數據庫用戶的非重複命名空間，您能夠將架構視爲對象的容器（相似於.NET中的命名空間）。

      首先咱們右擊架構文件夾，而後新建架構。

 

圖9 添加HumanResource架構

 

    上面咱們完成了在pubs數據庫中添加HumanResource架構，接着把jobs表放到HumanResource架構中。

 

圖 10 修改jobs表所屬的架構

 

      當咱們再次執行如下SQL語句時，SQL Server提示jobs無效，這是究竟什麼緣由呢？以前還運行的好好的。

 

SELECT job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl FROM jobs

 

圖 11 查詢輸出

 

    當咱們輸入完整的表名「架構名.對象名」（HumanResource.jobs）時，SQL語句執行成功。

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

 

 

      爲何以前咱們執行SQL語句時不用輸入完整表名dbo.jobs也能夠執行呢？

      這是由於默認的架構（default schema）是dbo，當只輸入表名時，Sql Server會自動加上當前登陸用戶的默認的架構（default schema）——dbo。

      因爲咱們使用自定義架構，這也下降了數據庫表名被猜想出來的可能性。

 

LINQ to SQL

      前面使用了存儲過程和參數化查詢，這兩種方法都是很是經常使用的，而針對於.NET Framework的ORM框架也有不少，如：NHibernate，Castle和Entity Framework，這裏咱們使用比較簡單LINQ to SQL。

 

 

圖 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();
}

 

     相比存儲過程和參數化查詢，LINQ to SQL咱們只需添加jobs.dbml，而後使用LINQ對錶進行查詢就OK了。

 

1.1.3 總結

      咱們在本文中介紹了SQL Injection的基本原理，經過介紹什麼是SQL Injection，怎樣進行SQL Injection和如何防範SQL Injection。經過一些程序源碼對SQL的攻擊進行了細緻的分析，使咱們對SQL Injection機理有了一個深刻的認識，做爲一名Web應用開發人員，必定不要盲目相信用戶的輸入，而要對用戶輸入的數據進行嚴格的校驗處理，不然的話，SQL Injection將會不期而至。

     最後，祝你們新年快樂，身體健康，Code with pleasure。

 

參考

http://en.wikipedia.org/wiki/SQL_injection

http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/bb153640%28v=SQL.90%29.aspx