Java SQL注入危害这么大，该如何来防止呢?

Posted 2021-04-11 搜云库技术团队

互联网/架构/开发/运维

简介

文章主要内容包括：

• Java 持久层技术/框架简单介绍

• 不同场景/框架下易导致 SQL 注入的写法

• 如何避免和修复 SQL 注入

JDBC

介绍

JDBC：

• 全称 Java Database Connectivity

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

• 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);
  
    
    
  

看到这里，大家肯定会好奇 PreparedStatement 是如何防止 SQL 注入的，来了解一下

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。

Mybatis

介绍

• 首个 class persistence framework

• 介于 JDBC (raw SQL) 和 Hibernate (ORM)

• 简化绝大部分 JDBC 代码、手工设置参数和获取结果

• 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
   
     
     
   
public interface UserMapper {
   
     
     
   
    User getById(int id);
   
     
     
   
}
  
    
    
  

XML 配置文件

  
    
    
  

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

Annotation 例子

  
    
    
  

   
     
     
   
@Mapper
   
     
     
   
public interface UserMapper {
   
     
     
   
    @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

  
    
    
  

   
     
     
   
<select id="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

  
    
    
  

   
     
     
   
<select id="getUserListSortBy" resultType="org.example.User">
   
     
     
   
  SELECT * FROM user 
   
     
     
   
  <if test="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)

  
    
    
  

   
     
     
   
<select id="getUserListSortBy" resultType="org.example.User">
   
     
     
   
  SELECT * FROM user 
   
     
     
   
  <choose>
   
     
     
   
    <when test="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<User> getUserListLike(@Param("name") String name);
  
    
    
  

xml 配置文件

  
    
    
  

   
     
     
   
<select id="getUserListLike" resultType="org.example.User">
   
     
     
   
    <bind name="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.html 

bind 部分使用 SQL concat() 函数

  
    
    
  

   
     
     
   
<select id="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 <foreach> 和 #{}

• Mapper 接口方法

  
    
    
  

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

xml 配置文件

  
    
    
  

   
     
     
   
<select id="selectUserIn" resultType="com.example.User">
   
     
     
   
  SELECT * FROM user WHERE name in
   
     
     
   
  <foreach item="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

• 直接使用 #{} 即可

• Mapper 接口方法

  
    
    
  

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

xml 配置文件

  
    
    
  

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

JPA & Hibernate

介绍

JPA:

• 全称 Java Persistence API

• 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 = new User();
   
     
     
   
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，感兴趣的可以参考：

https://software-security.sans.org/developer-how-to/fix-sql-injection-in-java-persistence-api-jpa

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