安卓应用安全指南 4.5.3 使用 SQLite 高级话题

安卓应用安全指南 4.5.3 使用 SQLite 高级话题

原书：Android Application Secure Design/Secure Coding Guidebook

译者：飞龙

协议：CC BY-NC-SA 4.0

4.5.3.1 在 SQL 语句的LIKE断言中使用通配符时，应该实现转义过程

当所使用的字符串包含LIKE断言的通配符（%，_），作为占位符的输入值时，除非处理正确，否则它将用作通配符，因此必须根据需要事先转义处理。 通配符应该用作单个字符（%或_）时，需要转义处理。

根据下面的示例代码，使用ESCAPE子句执行实际的转义过程。

使用LIKE情况下的ESCAPE过程：

//Data search task
public class DataSearchTask extends AsyncTask<String, Void, Cursor> {

    private MainActivity mActivity;
    private SQLiteDatabase mSampleDB;
    private ProgressDialog mProgressDialog;

    public DataSearchTask(SQLiteDatabase db, MainActivity activity) {
        mSampleDB = db;
        mActivity = activity;
    }

    @Override
    protected Cursor doInBackground(String... params) {
        String idno = params[0];
        String name = params[1];
        String info = params[2];
        String cols[] = {"_id", "idno","name","info"};
        Cursor cur;

        [...]

        //Execute like search(partly match) with the condition of info
        //Point:Escape process should be performed on characters which is applied to wild card
        String argString = info.replaceAll("@", "@@"); // Escape $ in info which was received as input
        argString = argString.replaceAll("%", "@%"); // Escape % in info which was received as input
        argString = argString.replaceAll("_", "@_"); // Escape _ in info which was received as input
        String selectionArgs[] = {argString};
        try {
            //Point:Use place holder
            cur = mSampleDB.query("SampleTable", cols, "info LIKE '%' || ? || '%' ESCAPE '@'", selectionArgs, null, null, null);
        } catch (SQLException e) {
            Toast.makeText(mActivity, R.string.SERCHING_ERROR_MESSAGE, Toast.LENGTH_LONG).show();
            return null;
        }
        return cur;
    }

    @Override
    protected void onPostExecute(Cursor resultCur) {
        mProgressDialog.dismiss();
        mActivity.updateCursor(resultCur);
    }
}

4.5.3.2 不能用占位符时，在 SQL 命令中使用外部输入

当执行 SQL 语句，并且过程目标是 DB 对象，如表的创建/删除时，占位符不能用于表名的值。 基本上，数据库不应该使用外部输入的任意字符串来设计，以防占位符不能用于该值。

当由于规范或特性的限制，而无法使用占位符时，无论输入值是否危险，都应在执行前进行验证，并且需要执行必要的过程。

基本上，应该执行：

1. 使用字符串参数时，应该对于字符进行转义或引用处理。
2. 使用数字值参数时，请确认不包含数值以外的字符。
3. 用作标识符或命令时，请验证是否包含不能使用的字符以及(1)。

参考：http://www.ipa.go.jp/security/vuln/documents/website_security_sql.pdf （日文）

4.5.3.3 采取数据库非预期覆盖的对策

通过SQLiteOpenHelper#getReadableDatabase或getWriteableDatabase获取数据库实例时，通过使用任一方法 [14]，DB 将以可读/可写状态打开。 另外，与Context#openOrCreateDatabase，SQLiteDatabase#openOrCreateDatabase相同。这意味着 DB 的内容可能会被应用操作，或实现中的缺陷意外覆盖。 基本上，它可以由应用规范和实现范围来支持，但是当实现仅需要读取功能的功能（如应用的搜索功能等）时，通过只读方式打开数据库，可能会简化设计或检查，从而提高应用质量，因此建议视情况而定。

[14] getReableDatabase()和getWritableDatabase可能返回同一个对象。 它的规范是，如果可写对象由于磁盘满了而无法生成，它将返回只读对象。 （getWritableDatabase()会在磁盘满了的情况下产生错误）

特别是，通过对SQLiteDatabase#openDatabase指定OPEN_READONLY打开数据库。

以只读打开数据库：

[...]
// Open DB(DB should be created in advance)
SQLiteDatabase db
    = SQLiteDatabase.openDatabase(SQLiteDatabase.getDatabasePath("Sample.db"), null, OPEN_READONLY);

参考：http://developer.android.com/reference/android/database/sqlite/SQLiteOpenHelper.html#getReadableDatabase()

4.5.3.4 根据应用需求，验证 DB 的输入输出数据的有效性

SQLite 是类型容错的数据库，它可以将字符类型数据存储到在 DB 中声明为整数的列中。 对于数据库中的数据，包括数值类型的所有数据都作为纯文本的字符数据存储在数据库中。 所以搜索字符串类型，可以对整数类型的列执行（LIKE '%123%'等）。此外，由于在某些情况下，可以输入超过限制的数据，所以对 SQLite 中的值（有效性验证）的限制是不可信的，例如VARCHAR(100)。

因此，使用 SQLite 的应用需要非常小心 DB 的这种特性，并且有必要根据应用需求采取措施，不要将意外的数据存储到数据库，或不要获取意外的数据。 对策是以下两点。

1. 在数据库中存储数据时，请确认类型和长度是否匹配。
2. 从数据库中获取值时，验证数据是否超出假定的类型和长度。

下面是个代码示例，它验证了输入值是否大于 1。

public class MainActivity extends Activity {

    [...]

    //Process for adding
    private void addUserData(String idno, String name, String info) {
        //Check for No
        if (!validateNo(idno, CommonData.REQUEST_NEW)) {
            return;
        }
        //Inserting data process
        DataInsertTask task = new DataInsertTask(mSampleDbyhis);
        task.execute(idno, name, info);
    }

    [...]

    private boolean validateNo(String idno, int request) {
        if (idno == null || idno.length() == 0) {
            if (request == CommonData.REQUEST_SEARCH) {
                //When search process, unspecified is considered as OK.
                return true;
            } else {
                //Other than search process, null and blank are error.
                Toast.makeText(this, R.string.IDNO_EMPTY_MESSAGE, Toast.LENGTH_LONG).show();
                return false;
            }
        }
        //Verify that it's numeric character
        try {
            // Value which is more than 1
            if (!idno.matches("[1-9][0-9]*")) {
                //In case of not numeric character, error
                Toast.makeText(this, R.string.IDNO_NOT_NUMERIC_MESSAGE, Toast.LENGTH_LONG).show();
                return false;
            }
        } catch (NullPointerException e) {
            //It never happen in this case
            return false;
        }
        return true;
    }

    [...]
}

4.5.3.5 考虑 – 储存在数据库中的数据

在 SQLite 视线中，将数据储存到文件是这样：

• 所有包含数值类型的数据，都将作为纯文本的字符数据存储在 DB 文件中。
• 执行 DB 的数据删除时，数据本身不会从 DB 文件中删除。 （只添加删除标记。）
• 更新数据时，更新前的数据未被删除，仍保留在数据库文件中。

因此，“必须”删除的信息仍可能保留在 DB 文件中。 即使在这种情况下，也要根据本指导手册采取对策，并且启用 Android 安全功能时，数据/文件可能不会被第三方直接访问，包括其他应用。 但考虑到通过绕过 Android 的保护系统（如 root 权限）选取文件的情况，如果存储了对业务有巨大影响的数据，则应考虑不依赖于 Android 保护系统的数据保护。

由于上述原因，需要保护的重要数据，不应该存储在 SQLite 数据库中，即使设备取得了 root 权限。 在需要存储重要数据的情况下，有必要采取对策或加密整个数据库。

当需要加密时，有许多问题超出了本指南的范围，比如处理用于加密或代码混淆的密钥，所以目前建议，在开发处理数据的应用，数据对业务有巨大影响时咨询专家。 请参考“4.5.3.6 [参考] 加密 SQLite 数据库（Android SQLCipher）”，这里介绍加密数据库的库。

4.5.3.6 [参考] 加密 SQLite 数据库（Android SQLCipher）

SQLCipher是为数据库提供透明 256 位 AES 加密的 SQLite 扩展。 它是开源的（BSD 许可证），由 Zetetic LLC 维护/管理。 在移动世界中，SQLCipher广泛用于诺基亚/ QT，苹果的 iOS。

Android 项目的SQLCipher旨在支持 Android 环境中的 SQLite 数据库的标准集成加密。 通过为SQLCipher创建标准 SQLite 的 API，开发人员可以使用加密的数据库和平常一样的编码。

参考：https://guardianproject.info/code/sqlcipher/。

如何使用：

应用开发者可以通过以下三个步骤使用SQLCipher。

1. 在应用的lib目录中找到sqlcipher.jar，libdatabase_sqlcipher.so，libsqlcipher_android.so和libstlport_shared.so。
2. 对于所有源文件，将所有android.database.sqlite.*更改为info.guardianproject.database.sqlite.*，它们由import指定。另外，android.database.Cursor可以照原样使用。
3. 在onCreate()中初始化数据库，打开数据库时设置密码。

简单的代码示例：

SQLiteDatabase.loadLibs(this); // First, Initialize library by using context.
SQLiteOpenHelper.getWRITEABLEDatabase(passwoed): // Parameter is password(Suppose that it's string type and It's got in a secure way.)

在撰写本文时，Android 版SQLCipher是 1.1.0 版，现在正在开发 2.0.0 版，现在已经公布了 RC4。 就过去在 Android 中的使用和 API 的稳定性而言，有必要稍后进行验证，但目前还可以看做 SQLite 的加密解决方案，它可以在 Android 中使用。

库的结构

下列 SDK 中包含的文件是使用SQLCipher所必须的。

• assets/icudt46l.zip 2,252KB

当icudt46l.dat不存在于/system/usr/icu/下及其早期版本时，这是必需的。 当找不到icudt46l.dat时，此 zip 需要解压缩并使用。

• libs/armeabi/libdatabase_sqlcipher.so 44KB
• libs/armeabi/libsqlcipher_android.so 1,117KB
• libs/armeabi/libstlport_shared.so 555KB

本地库，它在SQLCipher首次加载（调用SQLiteDatabase#loadLibs()）时被读取。

• libs/commons-codec.jar 46KB
• libs/guava-r09.jar 1,116KB
• libs/sqlcipher.jar 102KB

Java 库调用本地库。sqlcipher.jar是主要的，其它的由sqlcipher.jar引用。

总共大约 5.12MB。但是，当icudt46l.zip解压时，总共大约 7MB。