基于约束的SQL攻击

Posted 2020-09-13

前言

值得庆幸的是如今开发者在构建网站时，已经开始注重安全问题了。绝大部分开发者都意识到SQL注入漏洞的存在，在本文我想与读者共同去探讨另一种与SQL数据库相关的漏洞，其危害与SQL注入不相上下，但却不太常见。接下来，我将为读者详细展示这种攻击手法，以及相应的防御策略。

注意：本文不是讲述SQL注入攻击

背景介绍

最近，我遇到了一个有趣的代码片段，开发者尝试各种方法来确保数据库的安全访问。当新用户尝试注册时，将运行以下代码：

<?php
// Checking whether a user with the same username exists
$username = mysql_real_escape_string($_GET[‘username‘]);
$password = mysql_real_escape_string($_GET[‘password‘]);
$query = "SELECT *
          FROM users
          WHERE username=‘$username‘";
$res = mysql_query($query, $database);
if($res) {
  if(mysql_num_rows($res) > 0) {
    // User exists, exit gracefully
    .
    .
  }
  else {
    // If not, only then insert a new entry
    $query = "INSERT INTO users(username, password)
              VALUES (‘$username‘,‘$password‘)";
    .
    .
  }
}

 

使用以下代码验证登录信息：

<?php
$username = mysql_real_escape_string($_GET[‘username‘]);
$password = mysql_real_escape_string($_GET[‘password‘]);
$query = "SELECT username FROM users
          WHERE username=‘$username‘
              AND password=‘$password‘ ";
$res = mysql_query($query, $database);
if($res) {
  if(mysql_num_rows($res) > 0){
      $row = mysql_fetch_assoc($res);
      return $row[‘username‘];
  }
}
return Null;

 

安全考虑:

• 过滤用户输入参数了吗？ — 完成检查

• 使用单引号（’）来增加安全性了吗？ — 完成检查

按理说应该不会出错了啊？

然而，攻击者依然能够以任意用户身份进行登录！

攻击手法

在谈论这种攻击手法之前，首先我们需要了解几个关键知识点。

1. 在SQL中执行字符串处理时，字符串末尾的空格符将会被删除。换句话说“vampire”等同于“vampire ”，对于绝大多数情况来说都是成立的（诸如WHERE子句中的字符串或INSERT语句中的字符串）例如以下语句的查询结果，与使用用户名“vampire”进行查询时的结果是一样的。

   SELECT * FROM users WHERE username=‘vampire     ‘;
   

   但也存在异常情况，最好的例子就是LIKE子句了。注意，对尾部空白符的这种修剪操作，主要是在“字符串比较”期间进行的。这是因为，SQL会在内部使用空格来填充字符串，以便在比较之前使其它们的长度保持一致。

2. 在所有的INSERT查询中，SQL都会根据varchar(n)来限制字符串的最大长度。也就是说，如果字符串的长度大于“n”个字符的话，那么仅使用字符串的前“n”个字符。比如特定列的长度约束为“5”个字符，那么在插入字符串“vampire”时，实际上只能插入字符串的前5个字符，即“vampi”。

现在，让我们建立一个测试数据库来演示具体攻击过程。

vampire@linux:~$ mysql -u root -p
mysql> CREATE DATABASE testing;
Query OK, 1 row affected (0.03 sec)
mysql> USE testing;
Database changed

 

接着创建一个数据表users，其包含username和password列，并且字段的最大长度限制为25个字符。然后，我将向username字段插入“vampire”，向password字段插入“my_password”。

mysql> CREATE TABLE users (
    ->   username varchar(25),
    ->   password varchar(25)
    -> );
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
mysql> INSERT INTO users
    -> VALUES(‘vampire‘, ‘my_password‘);
Query OK, 1 row affected (0.11 sec)
mysql> SELECT * FROM users;
+----------+-------------+
| username | password    |
+----------+-------------+
| vampire  | my_password |
+----------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)

 

为了展示尾部空白字符的修剪情况，我们可以键入下列命令：

mysql> SELECT * FROM users
    -> WHERE username=‘vampire       ‘;
+----------+-------------+
| username | password    |
+----------+-------------+
| vampire  | my_password |
+----------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)

 

现在我们假设一个存在漏洞的网站使用了前面提到的PHP代码来处理用户的注册及登录过程。为了侵入任意用户的帐户（在本例中为“vampire”），只需要使用用户名“vampire[许多空白符]1”和一个随机密码进行注册即可。对于选择的用户名，前25个字符应该只包含vampire和空白字符，这样做将有助于绕过检查特定用户名是否已存在的查询。

mysql> SELECT * FROM users
    -> WHERE username=‘vampire                   1‘;
Empty set (0.00 sec)

 

需要注意的是，在执行SELECT查询语句时，SQL是不会将字符串缩短为25个字符的。因此，这里将使用完整的字符串进行搜索，所以不会找到匹配的结果。接下来，当执行INSERT查询语句时，它只会插入前25个字符。

mysql>   INSERT INTO users(username, password)
    -> VALUES (‘vampire                   1‘, ‘random_pass‘);
Query OK, 1 row affected, 1 warning (0.05 sec)
mysql> SELECT * FROM users
    -> WHERE username=‘vampire‘;
+---------------------------+-------------+
| username                  | password    |
+---------------------------+-------------+
| vampire                   | my_password |
| vampire                   | random_pass |
+---------------------------+-------------+
2 rows in set (0.00 sec)

 

很好，现在我们检索“vampire”的，将返回两个独立用户。注意，第二个用户名实际上是“vampire”加上尾部的18个空格。现在，如果使用用户名“vampire”和密码“random_pass”登录的话，则所有搜索该用户名的SELECT查询都将返回第一个数据记录，也就是原始的数据记录。这样的话，攻击者就能够以原始用户身份登录。这个攻击已经在MySQL和SQLite上成功通过测试。我相信在其他情况下依旧适用。

防御手段

毫无疑问，在进行软件开发时，需要对此类安全漏洞引起注意。我们可采取以下几项措施进行防御：

1. 将要求或者预期具有唯一性的那些列加上UNIQUE约束。实际上这是一个涉及软件开发的重要规则，即使你的代码有维持其完整性的功能，也应该恰当的定义数据。由于’username’列具有UNIQUE约束，所以不能插入另一条记录。将会检测到两个相同的字符串，并且INSERT查询将失败。

2. 最好使用’id’作为数据库表的主键。并且数据应该通过程序中的id进行跟踪

3. 为了更加安全，还可以用手动调整输入参数的限制长度（依照数据库设置）