管中窥豹——框架下的SQL注入 Java篇
管中窥豹——框架下的SQL注入 Java篇
背景
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SQL注入漏洞应该算是很有年代感的漏洞了，但是现在依然活跃在各大漏洞榜单中，究其原因还是数据和代码的问题。
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SQL 语句在DBMS系统中作为表达式被解析，从存储的内容中取出相应的数据， 而在应用系统中只能作为数据进行处理。
-
各个数据库系统都或多或少的对标准的SQL语句进行了扩展
- Oracle的PL/SQL
- SQL Server的存储过程
- Mysql也作了扩展（PS：不过我不知道这扩展叫什么名字
-
既然问题很清楚是什么了，大佬们的解决方案也不会慢——预编译和ORM框架
从我目前来感觉来看，就是封装，把你可能用到的语句封装起来，明确你数据的位置，再根据SQL语句的语法防止数据影响到真正的语义
ORM框架与预编译
预编译
- 预编译的指令方式用起来多少有点繁琐，大部分都会采用相关的ORM框架来解决问题，但是多少需要了解，另外呢，再尝试编写sql的转义器的时候，我估计我还得读读这些底层的实现作为参考，原因嘛，自然是场景几乎一致，老司机的东西肯定比我拍脑袋的强（PS:实际上我需要的太简单了，预编译对不同类型均有不同的处理）。
JAVA
// Java.sql 包
PreparedStatement preparedStatement=connection.prepareStatement("SELECT * FROM users WHERE name =?;"); // ？号为占位符，表示此处有输入的变量
preparedStatement.setString(1,name); // 通过set的方式设置变量
C#
涉及的类，分别是sqlParameter、DataAdapter、
// 参考：https://www.cnblogs.com/wangwangwangMax/p/5551614.html
public string Getswhere()
{
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.Append("select ID,username,PWD,loginname,qq,classname from Users where 1=1");
//获取到它的用户名
string username = TxtUserName.Text.Trim();
if (!string.IsNullOrEmpty(username))
{
//sb.Append(string.Format("and username='{0}'", username));
//防SQL注入，通过@传参的方式
sb.Append(string.Format("and username=@username"));
//怎么把值传进去，通过sqlParameter数组
//SqlParameter[] para = new SqlParameter[]
//{
// //创建一个SqlParameter对象(第一个传名称，第二个传值)
// new SqlParameter("@username",username)
//};
// para[0]表示数组对象的第一个里面添加
//para[0] = new SqlParameter("@username",username);
para.Add(new SqlParameter("@username", username));
}
if(ddlsclass.SelectedIndex>0)
{
//sb.Append(string.Format("and ClassName='{0}'", ddlsclass.SelectedValue));
sb.Append(string.Format("and ClassName=@ClassName"));
//para[1] = new SqlParameter("@ClassName",ddlsclass.SelectedValue);
para.Add(new SqlParameter("@ClassName", ddlsclass.SelectedValue));
}
return sb.ToString();
}
ORM框架
Java
- Java下目前基本上都是采用了mybatis框架进行处理了吧，反正我目前接触到的都是这个。
mybatis
- 在java代码调用mapper的方法，实现数据库查询，框架将查询的结果映射到xml文件中配置的结果集上，详细的底层原理可以查看图片下方的原文链接。
参考：https://blog.csdn.net/luanlouis/article/details/40422941
- 当然除了xml配置文件的方式，还支持注解，不过目前接触到的主流都是xml，偶尔有在代码中看到几行简单查询的注解。
一般而言${}表示动态拼接——容易导致SQL注入，#{}表示参数绑定——不会导致SQL注入 （后文会尝试从mybatis框架上看看到底什么区别） - xml文件一个个去写，其实也是蛮大的工作量，当然大佬们已经想到这个问题了，基本上都会采用相关的插件来生成一个能满足基本需求的xml文件、mapper类以及实体类（处理输入和输出）
目前我接触到的有两个- mybatis-generator （maven的插件）
- idea mybatis-generator （idea的插件）
mybatis-generator （maven的插件）
- 需要配置 generatorConfig.xml （包含了jdbc的账号和密码，一般会放在resouces目录下）
PS： 可以关注的信息泄露的点 - 生成的实体类包括 tableName 和tableNameExample
tableNameExample作为查询的条件输入类，tableName主要用于结果输出类，两者在功能上做了分离
/**
* This method was generated by MyBatis Generator.
* This method corresponds to the database table asset_group
*
* @mbg.generated Fri Aug 10 18:44:32 CST 2018
*/
List<AssetGroup> selectByExample(AssetGroupExample example);
/**
* This method was generated by MyBatis Generator.
* This method corresponds to the database table asset_group
*
* @mbg.generated Fri Aug 10 18:44:32 CST 2018
*/
AssetGroup selectByPrimaryKey(Integer id);
- tableNameExample作为条件的实现，依赖了动态参数（字段名动态）, 下文会探讨这样做会不会有什么问题
<where>
<foreach collection="oredCriteria" item="criteria" separator="or">
<if test="criteria.valid">
<trim prefix="(" prefixOverrides="and" suffix=")">
<foreach collection="criteria.criteria" item="criterion">
<choose>
<when test="criterion.noValue">
and ${criterion.condition}
</when>
<when test="criterion.singleValue">
and ${criterion.condition} #{criterion.value}
</when>
<when test="criterion.betweenValue">
and ${criterion.condition} #{criterion.value} and #{criterion.secondValue}
</when>
<when test="criterion.listValue">
and ${criterion.condition}
<foreach close=")" collection="criterion.value" item="listItem" open="(" separator=",">
#{listItem}
</foreach>
</when>
</choose>
</foreach>
</trim>
</if>
</foreach>
</where>
idea mybatis-generator （idea的插件）
-
idea是商用的IDE，我先放个图看看
-
与上文的不同，该插件生成的实体类只有两个，但是mapper和xml均生成了两组，有继承关系
tableNameBaseMapper 和 tableNameMapper
（代码里没有体现，实现在使用的时候有，新增的sql语句可以放到tableNameMapper里，看起来比较清爽，点开basemapper对应的xml文件就知道了）
-
实体类中封装了内部类，用于构造复杂的查询条件
-
xml文件也写的完全不一样，因为没有采用动态的方式，所以每个xml都很大。 估计设计上分离就是因为这个原因，如果也在这个文件里，可能会找不到...
<trim prefix="where" suffixOverrides="and | or">
<!-- 基础的字段 省略了很多 -->
<if test="ID != null">
`ID` = #{ID} and
</if>
<if test = "(_parameter instanceof xx.xxx.xxx.xxx.ApplicationFunctions$QueryBuilder) == true">
<!-- 列表类型 -->
<if test="IDList != null">
`ID` in
<foreach collection="IDList" close=")" open="(" separator="," item="item">
#{item}
</foreach> and
</if>
<!-- 模糊查询 -->
<if test ="fuzzyNAME!=null and fuzzyNAME.size()>0">
(
<foreach collection="fuzzyNAME" separator="or" item="item">
`NAME` like concat('%',#{item},'%')
</foreach>
) and
</if>
<if test ="rightFuzzyNAME!=null and rightFuzzyNAME.size()>0">
(
<foreach collection="rightFuzzyNAME" separator="or" item="item">
`NAME` like concat(#{item},'%')
</foreach>
) and
</if>
<!-- 比较 -->
<if test="cREATETIMESt !=null">
`CREATE_TIME` >= #{cREATETIMESt} and
</if>
<if test="cREATETIMEEd!=null">
`CREATE_TIME` <= #{cREATETIMEEd} and
</if>
</if>
</trim>
- mapper里封装的方法
默认生成的以[query|update]{EntityName}[Limit1]? 以及query|update构成的方法名称
python
- django 自带的ORM框架
- Flask flask_sqlalchemy
C#
- 简单搜了下花样比较多...就不写了
mybatis框架解析原理
- SqlSessionFactoryBuilder.build 入口
- 生成DefaultSqlSessionFactory ，调用xmlconfigbuilder进行初始化
- XMLConfigBuilder （org.apache.ibatis.builder.xml）
- 负责解析mapper的配置文件，其中mapperParser.parse();函数会对配置的主体部分（sql语句、mapper节点下的内容）进行解析
- 解析完成后，将Sql节点存放到 Map<String, XNode> sqlFragments 结构上;
- 进一步的解析调用buildStatementFromContext进一步解析
- 最终生成了MappedStatement存储在configuration对象中
- 调用SqlSessionFactory.opensession，默认生成DefaultSqlSession，调用其方法进行查询等操作
MappedStatement ms = configuration.getMappedStatement(statement); // 取出之前生成的mappedstatement return executor.query(ms, wrapCollection(parameter), rowBounds, Executor.NO_RESULT_HANDLER); // 调用执行器，执行 默认将parameter封装成数组， 其他根据其类型支持collection 和 list // 执行器最终会调用preparestatement 通过预编译完成- MappedStatement的getBoundSql方法
DynamicContext context = new DynamicContext(configuration, parameterObject); // 包装输入的参数parameterObject rootSqlNode.apply(context); // 实际上在这个阶段完成SQL预计动态拼接的，同时会调用OGNL表达式获取相关值，根据不同类型的SQLNode不同的拼接方式，文本是直接添加，其他的部分可能调用ognl表达式获取值 // .... SqlSource sqlSource = sqlSourceParser.parse(context.getSql(), parameterType, context.getBindings()); // 参数拼接的函数- #{}类型 -> 转化调用java的预编译
PS： 后续有时间再去了解底层的实现。// parse(...) #{}形式的参数处理， GenericTokenParser parser = new GenericTokenParser("#{", "}", handler); /* 转化成固定的返回 ？ 用于预编译 */ String sql = parser.parse(originalSql); return new StaticSqlSource(configuration, sql, handler.getParameterMappings()); // Class: GenericTokenParser // parse(String) public String parse(String text) { if (text == null || text.isEmpty()) { return ""; } // search open token int start = text.indexOf(openToken, 0); // ..... while (start > -1) { if (start > 0 && src[start - 1] == '\\') { // this open token is escaped. remove the backslash and continue. 如果存在反斜杠的转义自动掠过 // .. } else { // found open token. let's search close token. if (expression == null) { expression = new StringBuilder(); // 实际上就是处理完一些特殊符号后#{}中间的内容 } else { expression.setLength(0); } builder.append(src, offset, start - offset); offset = start + openToken.length(); int end = text.indexOf(closeToken, offset); while (end > -1) { if (end > offset && src[end - 1] == '\\') { // this close token is escaped. remove the backslash and continue. 如果存在反斜杠的转义自动掠过 // ..... } if (end == -1) { // close token was not found. builder.append(src, start, src.length - start); offset = src.length; } else { /* 转化成固定的返回 ？ 用于预编译 // SqlSourceBuilder public String handleToken(String content) { parameterMappings.add(buildParameterMapping(content)); return "?"; } 根据之前声明的参数类型映射prepare相应的set函数，例如setString */ builder.append(handler.handleToken(expression.toString())); offset = end + closeToken.length(); } } start = text.indexOf(openToken, offset); } if (offset < src.length) { builder.append(src, offset, src.length - offset); } return builder.toString(); } // // \t\n\r\f 会被替换成空格，重构sql语句 // org.apache.ibatis.executor.statement // class: PreparedStatementHandler ： instantiateStatement(connection) String sql = boundSql.getSql(); if (mappedStatement.getKeyGenerator() instanceof Jdbc3KeyGenerator) { String[] keyColumnNames = mappedStatement.getKeyColumns(); if (keyColumnNames == null) { return connection.prepareStatement(sql, PreparedStatement.RETURN_GENERATED_KEYS); } else { return connection.prepareStatement(sql, keyColumnNames); } } else if (mappedStatement.getResultSetType() != null) { return connection.prepareStatement(sql, mappedStatement.getResultSetType().getValue(), ResultSet.CONCUR_READ_ONLY); } else { return connection.prepareStatement(sql); // jdbc的预编译 }
常见的安全问题
信息泄露/拒绝服务风险
- 提供空值或者空的对象，导致查询空值条件失效，实现了全库查询，可能造成信息泄露或者DOS风险。
- idea生成的例子如下：
<if test="ID != null">
`ID` = #{ID} and
</if>
<!-- 基本上如上，会包含一个test语句，用于确认当前的条件是否为null，对于字符串还会判断是否为空的字符串，如果为null或者空，当前的条件控制失效
#{}方式如果是字符串会默认添加''，空值的方式可能会差不到数据， null的情况下会查询条件被忽略
-->
- maven generator插件生成的代码由于没有强制的判定，似乎不会造成该风险（仅限select语句）
SQL注入风险
- #{}采用了jdbc的预编译不存在风险，但是${}在构建语句的过程是需要进行表达式的计算的是动态拼接到语句中，如果直接采用这种方式存在SQL注入的风险。
- 在预编译中各个类型都有相应的set函数，还有一些的函数,例如setInternal， 对于输入的变量不做任何处理，如果直接拼接了变量到其中也会存在相应的安全风险
- 对于maven上的generator插件而言，生成的mapper.xml大致如下：
<select id="selectByExample" parameterType="*.*.*Example" resultMap="BaseResultMap">
<!--
WARNING - @mbg.generated
This element is automatically generated by MyBatis Generator, do not modify.
This element was generated on Mon Mar 18 14:12:57 CST 2019.
-->
select
<if test="distinct">
distinct
</if>
<include refid="Base_Column_List" />
from asset_app
<if test="_parameter != null">
<include refid="Example_Where_Clause" />
</if>
<if test="orderByClause != null">
order by ${orderByClause}
<!-- 存在了${}拼接 -->
</if>
</select>
-
其中 order by就存在注入的风险,语句如下:
- mysql 如下：
IF(1=1,1,(select+1+from+information_schema.tables)) updatexml(1,if(1=1,1,user()),1) (CASE+WHEN+(1=1)+THEN+name+ELSE+price+END)- oracle如下：
CASE WHEN (ASCII(SUBSTRC((SELECT NVL(CAST(USER AS VARCHAR(4000)),CHR(32)) FROM DUAL),3,1))>96) THEN DBMS_PIPE.RECEIVE_MESSAGE(CHR(71)||CHR(106)||CHR(72)||CHR(73),1) ELSE 7238 END) order by CASE WHEN 1=1 THEN 1 ELSE 0 END DESC -
另外还有一处如下：
<sql id="Update_By_Example_Where_Clause">
<!--
WARNING - @mbg.generated
This element is automatically generated by MyBatis Generator, do not modify.
This element was generated on Mon Mar 18 14:12:57 CST 2019.
-->
<where>
<foreach collection="example.oredCriteria" item="criteria" separator="or">
<if test="criteria.valid">
<trim prefix="(" prefixOverrides="and" suffix=")">
<foreach collection="criteria.criteria" item="criterion">
<choose>
<when test="criterion.noValue">
<!-- 存在了${}拼接 -->
and ${criterion.condition}
</when>
<when test="criterion.singleValue">
and ${criterion.condition} #{criterion.value}
</when>
<when test="criterion.betweenValue">
and ${criterion.condition} #{criterion.value} and #{criterion.secondValue}
</when>
<when test="criterion.listValue">
and ${criterion.condition}
<foreach close=")" collection="criterion.value" item="listItem" open="(" separator=",">
#{listItem}
</foreach>
</when>
</choose>
</foreach>
</trim>
</if>
</foreach>
</where>
</sql>
不过生成的相关example类的时候已经封装了各种方法，只要不去直接调用addCriterion去尝试对字段名（函数的第一个参数）进行动态设置，不存在安全风险，如下：
public Criteria andIdIsNull() {
addCriterion("ID is null");
return (Criteria) this;
}
public Criteria andIdIsNotNull() {
addCriterion("ID is not null");
return (Criteria) this;
}
public Criteria andIdEqualTo(Integer value) {
addCriterion("ID =", value, "id");
return (Criteria) this;
}
public Criteria andIdNotEqualTo(Integer value) {
addCriterion("ID <>", value, "id");
return (Criteria) this;
}
public Criteria andIdGreaterThan(Integer value) {
addCriterion("ID >", value, "id");
return (Criteria) this;
}
- idea的generator插件生成的mapper中不存在注入的风险，但是也没有提供order by的封装，可能会需要人工去编写相关的语句，在此时就要关注可能存在的注入风险。
删库风险
- 与第一条可能比较像，但是风险不太一样，单独拉了一条。
- 我们看generator插件生成的xml文件中关于delete方法的声明（PS：idea生成的mapper中没有关于delete方法的声明）
<delete id="deleteByExample" parameterType="com.sse.security.sys.entity.VulDetailsExample">
<!--
WARNING - @mbg.generated
This element is automatically generated by MyBatis Generator, do not modify.
This element was generated on Tue Sep 25 15:41:07 CST 2018.
-->
delete from vulnerability_details
<if test="_parameter != null">
<include refid="Example_Where_Clause" />
</if>
</delete>
- _parameter是mybatis的内置变量，代表整个输入的对象，如果对象为null，就会造成删库，但是貌似这种情况条件有一点苛刻。
- 不过对于目前的应用系统而言，delete方式应该处于被弃用的状态，除了针对账号注销的这类场景。
OGNL引入可能带入的后门问题
- 在mybatis的框架中动态参数实际上是采用OGNL表达式进行处理
package org.apache.ibatis.ognl
-
通过getValue定位的相关函数如下：
-
那么可知支持OGNL表达式有以下这些标签或者属性：
-
if/when标签的test属性
-
foreach标签的collection属性
-
#{}或者${}中间的变量部分
-
bind标签的value属性(由name和value组成的变量会注入到context中)
-
注： 参考以下动态节点对应的相关类
-
map.put("trim", new TrimHandler());
map.put("where", new WhereHandler());
map.put("set", new SetHandler());
map.put("foreach", new ForEachHandler());
map.put("if", new IfHandler());
map.put("choose", new ChooseHandler());
map.put("when", new IfHandler());
map.put("otherwise", new OtherwiseHandler());
map.put("bind", new BindHandler());
handleToken,方法
-
尝试过程
- 选择以下payload进行尝试
@java.lang.Runtime@getRuntime().exec('calc')-
在相关位置添加OGNL表达式后测试以下几点
- 在加载配置时能否触发代码
- 在执行语句的能否触发代码
- 在已经启用的应用程序中动态插入能否触发代码（PS：实际测试过程均不行，但是针对不同应用场景下，可能存在热加载的问题）
-
if/when标签的test属性
- 情况1 触发代码
- 情况2 触发代码
- 情况3 无法触发
- PS： when标签放在默认语句的最后一行无法触发，但是第一行却可被触发
-
foreach标签的collection属性
- 情况1 触发代码
- 情况2 触发代码
- 情况3 无法触发
- PS： 由于返回的对象不一定是一个iterable，日志中会有相关的错误提示。影响正常请求的访问
-
bind标签的value属性
- 情况1 触发代码
- 情况2 触发代码
- 情况3 无法触发
-
#{}或者${} PS: #{}无法触发 (会调用get/set方法，没有使用ognl）
- 情况1 触发代码
- 情况2 触发代码
- 情况3 无法触发
-
补充测试，在原来目录下直接添加一个mapper文件查看，是否会被加载
- 不会自动加载
解决方案
- 通用情况
- 对数据进行非空、非null的判断，避免一些条件被规避
- 框架有些地方没办法转换成相应合适的预编译，有条件还是需要去配置一个全局的过滤器
- 针对idea的生成器
- 需要对条件进行分析，哪些的必要条件，哪些不是。必要条件必须对空值和null值判断，可以去修正自动生成的mapper
- 针对maven插件的生成器
- 避免直接调用addCriterion函数，第一个参数避免由外部输入，如果有必要可以通过枚举类结合switch case控制
- orderByClause属性设置时，注意避免外部输入。如果有必要进行动态设置。那么需要采用枚举类结合switch case控制或者对输入的数据进行过滤，仅保留字母数字下划线逗号，至于递增还是递减的控制，通过switch case 控制后拼接字符串常量。
- 后门问题
- 框架实现的机制，没有办法修复。
总结
- mybatis的框架梳理的还比较乱，有机会再理理。
参考
以技入道
