2021-09-26

Web安全之 SQL 注入

随着互联网的快速发展，网络安全问题日益受到人们的关注。 SQL 注入是一种常见的网络安全攻击方式，严重威胁着数据库的安全。本文将从 SQL 注入的概念、原理、危害以及防范措施等方面，对网络安全中的 SQL 注入进行深入探讨。

概念

SQL 注入（SQL Injection）是指攻击者在用户输入的数据中注入恶意的 SQL 语句，从而在未经授权的情况下实现对数据库的非法操作。当应用程序没有对用户输入的数据进行有效的验证和过滤时，攻击者可以利用这一漏洞，篡改原始的 SQL 语句，进而窃取、篡改或删除数据库中的数据。

原理

SQL 注入的原理主要基于应用程序对用户输入数据的处理不当。攻击者通过在用户输入的数据中插入恶意的 SQL 语句，使得应用程序在构建 SQL 查询时，将恶意语句作为查询的一部分发送给数据库执行。这样，攻击者就可以绕过应用程序的验证，直接对数据库进行操作。

危害

数据泄露：攻击者可以通过 SQL 注入获取数据库中的敏感信息，如用户密码、身份信息、银行账户等，从而导致数据泄露和用户隐私泄露。
数据篡改：攻击者可以利用 SQL 注入修改数据库中的数据，破坏数据的完整性和准确性。
数据删除：攻击者可以通过 SQL 注入删除数据库中的数据，导致数据丢失和业务受损。
服务器被控制：攻击者还可以通过 SQL 注入获取数据库的完全控制权限，进一步对服务器进行攻击和控制。

案例

下面是一个简单的 Node.js 和 Express 框架中的 SQL 注入案例：

const express = require('express');
const mysql = require('mysql');
const app = express();

// 创建数据库连接
const connection = mysql.createConnection({
  host: 'localhost',
  user: 'root',
  password: 'password',
  database: 'test'
});

connection.connect();

// 定义一个简单的路由处理函数，存在 SQL 注入漏洞
app.get('/users', (req, res) => {
  const username = req.query.username; // 从查询字符串获取用户名

  // 直接将用户名插入 SQL 查询中，没有进行任何过滤或转义
  const query = `SELECT * FROM users WHERE username = '${username}'`;

  connection.query(query, (error, results, fields) => {
    if (error) throw error;
    res.send(results);
  });
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('App listening on port 3000');
});

在上述代码中，我们定义了一个简单的 Express 应用，它监听 /users 路由，并从查询字符串中获取 username 参数。然后，我们直接将 username 插入 SQL 查询语句中。由于没有对 username 进行任何形式的过滤或转义，攻击者可以通过在查询字符串中插入恶意的 SQL 代码来操纵查询结果，甚至执行任意的 SQL 语句。

例如，攻击者可以通过以下 URL 尝试注入攻击：

1	http://localhost:3000/users?username='; DROP TABLE users; --

这个 URL 会导致 SQL 查询变成：

1	SELECT * FROM users WHERE username = ''; DROP TABLE users; --'

如果应用执行了这条查询，它会删除 users 表中的所有数据。

防范措施

为了防止 SQL 注入攻击，你应该：

使用参数化查询

参数化查询可以确保用户输入被当作数据而不是 SQL 代码来处理。在 Node.js 中，可以使用像 mysql 包中的 query 方法的参数化版本，或者使用 ORM（对象关系映射）库如 Sequelize 或者 TypeORM。

在上述的 Node.js 例子中，你可以使用 mysql 包来执行参数化查询。以下是一个使用 mysql 包和参数化查询来预防 SQL 注入的示例：

...

app.get('/users', (req, res) => {
  const username = req.query.username; // 从查询字符串获取用户名

  // 构建 SQL 语句
  const query = `SELECT * FROM users WHERE username = '?'`;

  connection.query(query, [username], (error, results, fields) => {
    if (error) throw error;
    res.send(results);
  });
});

...

在这个例子中，? 是一个参数占位符，代表我们要查询的 username。我们将 username 作为数组 [username] 的元素传递给 query 方法的第二个参数。这样，MySQL 驱动程序就会知道 ? 应该被 username 的值替换。

由于参数化查询确保了用户输入被当作数据处理，而不是作为 SQL 代码的一部分，因此即使 username 包含恶意的 SQL 代码，它也不会被执行。这是预防 SQL 注入攻击的一种有效方式。

使用预编译语句

预编译语句是一种将 SQL 语句和参数分开处理的方式，数据库管理系统会对 SQL 语句进行解析、优化和编译，然后存储起来。每次执行时，只需传递参数，避免了 SQL 注入的风险。

在上述的 Node.js 例子中，你可以使用 mysql 包来执行预编译语句。以下是一个使用 mysql 包和预编译语句来预防 SQL 注入的示例：

...

app.get('/users', (req, res) => {
  const username = req.query.username; // 从查询字符串获取用户名

  // 准备预编译语句
  const prepareQuery = `PREPARE stmt FROM "SELECT * FROM users WHERE username = '?'"`;
  connection.query(prepareQuery, (error, results, fields) => {
    if (error) throw error;

    // 设置参数并执行预编译语句
    const executeQuery = 'EXECUTE stmt USING ?';
    connection.query(executeQuery, [username], (error, results, fields) => {
      if (error) throw error;
      console.log(results);

      // 释放预编译语句
      connection.query('DEALLOCATE PREPARE stmt', (error) => {
        if (error) throw error;
        connection.end();
      });
    });
  });
});

...

在这个预编译语句的例子中，我们首先准备一个预编译语句，其中包含一个占位符 ?。然后，我们使用 PREPARE 语句将其发送到数据库进行编译。之后，我们使用 EXECUTE 语句并传递参数 [username] 来执行预编译的语句。最后，我们使用 DEALLOCATE PREPARE 语句释放预编译语句的资源。

使用预编译语句的好处是，即使参数中包含恶意的 SQL 代码，它也不会被数据库执行。这是因为预编译语句将参数和 SQL 语句分开处理，数据库只会执行预编译的 SQL 语句，并将参数作为数据来处理。

转义用户输入

转义用户输入是另一种防止 SQL 注入攻击的方法。转义用户输入意味着将用户提供的值中的特殊字符（如单引号、双引号等）替换为它们的转义版本，这样在 SQL 语句中它们就会被当作普通文本处理，而不是 SQL 代码的一部分。

虽然参数化查询是首选的方法，因为它提供了更高级别的安全性，但在某些情况下，你可能需要手动转义用户输入。在 Node.js 中，你可以使用 MySQL 驱动程序的 escape 方法来转义用户输入。

以下是一个使用 Node.js 和 mysql 驱动程序手动转义用户输入的例子：

...

app.get('/users', (req, res) => {
  // 从查询字符串获取用户名
  const username = req.query.username;

  // 使用 escape 方法转义用户输入
  const safeUsername = mysql.escape(username);

  // 构建 SQL 语句
  const query = `SELECT * FROM users WHERE username = '${safeUsername}'`;

  connection.query(query, (error, results, fields) => {
    if (error) throw error;
    res.send(results);
  });
});

...

在这个例子中，我们使用了 mysql.escape 方法来转义 username 中的特殊字符。这样，即使 username 包含特殊字符，它也不会被误解为 SQL 语句的一部分。

然而，尽管手动转义用户输入可以提供一定程度的保护，但它仍然不是最安全的做法。原因之一是它可能会导致程序逻辑变得复杂且容易出错，尤其是在构建复杂的 SQL 语句时。因此，推荐使用参数化查询或预编译语句，因为它们提供了更强的安全性保证，并且更容易正确使用。

最小权限原则

确保数据库账户只有执行必要操作的最小权限。例如，如果应用程序只需要从数据库中读取数据，那么就不应该赋予它写入权限。

在 MySQL 中设置只读权限，你需要登录到MySQL数据库，然后为用户创建一个新的角色并授予只读权限。你可以使用GRANT语句来实现这一点。具体如下所示:

-- 登录到MySQL
mysql -u root -p

-- 创建新角色
CREATE ROLE 'readonlyuser'@'localhost';

-- 授予只读权限
GRANT SELECT ON your_database.* TO 'readonlyuser'@'localhost';

-- 刷新权限
FLUSH PRIVILEGES;

-- 退出MySQL
EXIT;

在上面的例子中，your_database 是你想要让用户具有只读权限的数据库名。'readonlyuser'@'localhost' 表示用户名为 readonlyuser ，并且该用户只能从本地主机连接到数据库。如果你希望用户可以从任何主机连接，你可以将 localhost 替换为 '%'。

错误处理

不要将详细的数据库错误信息直接返回给用户。这可以防止攻击者利用这些信息进行更复杂的攻击。

安全审计和测试

使用工具如 SQLMap、OWASP Zap 等进行安全审计和测试，确保应用程序不会受到 SQL 注入攻击。

总结

总之， SQL 注入是一种常见的网络安全攻击方式，对数据库的安全构成严重威胁。为了防范 SQL 注入攻击，我们需要加强用户输入验证、使用参数化查询、存储过程等安全措施，并定期更新和修补数据库管理系统和应用程序。只有这样，我们才能确保数据库的安全，保护用户的数据隐私和业务安全。

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2021-09-26

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