使用參數(shù)化查詢防止SQL注入

Pangolin(SQL注入-滲透測試工具)v2.5.2.975 綠色多語版

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很多人都知道SQL注入，也知道SQL參數(shù)化查詢可以防止SQL注入，可為什么能防止注入卻并不是很多人都知道的。本文主要講述的是這個問題，也許你在部分文章中看到過這塊內(nèi)容，當然了看看也無妨。

首先：我們要了解SQL收到一個指令后所做的事情：

具體細節(jié)可以查看文章：sql server 編譯、重編譯與執(zhí)行計劃重用原理，在這里，我簡單的表示為： 收到指令 -> 編譯SQL生成執(zhí)行計劃 ->選擇執(zhí)行計劃 ->執(zhí)行執(zhí)行計劃。

具體可能有點不一樣，但大致的步驟如上所示。接著我們來分析為什么拼接SQL 字符串會導致SQL注入的風險呢？

首先創(chuàng)建一張表Users:

CREATE TABLE [dbo].[Users](

[Id] [uniqueidentifier] NOT NULL,

[UserId] [int] NOT NULL,

[UserName] [varchar](50) NULL,

[Password] [varchar](50) NOT NULL,

 CONSTRAINT [PK_Users] PRIMARY KEY CLUSTERED 

(

[Id] ASC

)WITH (PAD_INDEX  = OFF, STATISTICS_NORECOMPUTE  = OFF, IGNORE_DUP_KEY = OFF, ALLOW_ROW_LOCKS  = ON, ALLOW_PAGE_LOCKS  = ON) ON [PRIMARY]

) ON [PRIMARY]

插入一些數(shù)據(jù)：

INSERT INTO [test].[dbo].[Users]([Id],[UserId],[UserName],[Password])VALUES (NEWID(),1,'name1','pwd1');
INSERT INTO [Test].[dbo].[Users]([Id],[UserId],[UserName],[Password])VALUES (NEWID(),2,'name2','pwd2');
INSERT INTO [Test].[dbo].[Users]([Id],[UserId],[UserName],[Password])VALUES (NEWID(),3,'name3','pwd3');
INSERT INTO [Test].[dbo].[Users]([Id],[UserId],[UserName],[Password])VALUES (NEWID(),4,'name4','pwd4');
INSERT INTO [Test].[dbo].[Users]([Id],[UserId],[UserName],[Password])VALUES (NEWID(),5,'name5','pwd5');

假設我們有個用戶登錄的頁面，代碼如下：

驗證用戶登錄的sql 如下：

select COUNT(*) from Users where Password = 'a' and UserName = 'b' 

這段代碼返回Password 和UserName都匹配的用戶數(shù)量，如果大于1的話，那么就代表用戶存在。

本文不討論SQL 中的密碼策略，也不討論代碼規(guī)范，主要是講為什么能夠防止SQL注入，請一些同學不要糾結(jié)與某些代碼，或者和SQL注入無關(guān)的主題。

可以看到執(zhí)行結(jié)果：

這個是SQL profile 跟蹤的SQL 語句。

注入的代碼如下：

select COUNT(*) from Users where Password = 'a' and UserName = 'b' or 1=1—'

這里有人將UserName設置為了 “b' or 1=1 –”.

實際執(zhí)行的SQL就變成了如下：

可以很明顯的看到SQL注入成功了。

很多人都知道參數(shù)化查詢可以避免上面出現(xiàn)的注入問題，比如下面的代碼：

class Program
{
    private static string connectionString = "Data Source=.;Initial Catalog=Test;Integrated Security=True";

    static void Main(string[] args)
    {
        Login("b", "a");
        Login("b' or 1=1--", "a");
    }

    private static void Login(string userName, string password)
    {
        using (SqlConnection conn = new SqlConnection(connectionString))
        {
            conn.Open();
            SqlCommand comm = new SqlCommand();
            comm.Connection = conn;
            //為每一條數(shù)據(jù)添加一個參數(shù)
            comm.CommandText = "select COUNT(*) from Users where Password = @Password and UserName = @UserName";
            comm.Parameters.AddRange(
            new SqlParameter[]{                        
                new SqlParameter("@Password", SqlDbType.VarChar) { Value = password},
                new SqlParameter("@UserName", SqlDbType.VarChar) { Value = userName},
            });

            comm.ExecuteNonQuery();
        }
    }
}

實際執(zhí)行的SQL 如下所示：

exec sp_executesql N'select COUNT(*) from Users where Password = @Password and UserName = @UserName',N'@Password varchar(1),@UserName varchar(1)',@Password='a',@UserName='b'

exec sp_executesql N'select COUNT(*) from Users where Password = @Password and UserName = @UserName',N'@Password varchar(1),@UserName varchar(11)',@Password='a',@UserName='b'' or 1=1—' 

可以看到參數(shù)化查詢主要做了這些事情：

1：參數(shù)過濾，可以看到 @UserName='b'' or 1=1—'

2：執(zhí)行計劃重用

因為執(zhí)行計劃被重用，所以可以防止SQL注入。

首先分析SQL注入的本質(zhì)，用戶寫了一段SQL 用來表示查找密碼是a的，用戶名是b的所有用戶的數(shù)量。通過注入SQL，這段SQL現(xiàn)在表示的含義是查找(密碼是a的，并且用戶名是b的，) 或者1=1 的所有用戶的數(shù)量。

可以看到SQL的語意發(fā)生了改變，為什么發(fā)生了改變呢？，因為沒有重用以前的執(zhí)行計劃，因為對注入后的SQL語句重新進行了編譯，因為重新執(zhí)行了語法解析。所以要保證SQL語義不變，即我想要表達SQL就是我想表達的意思，不是別的注入后的意思，就應該重用執(zhí)行計劃。

如果不能夠重用執(zhí)行計劃，那么就有SQL注入的風險，因為SQL的語意有可能會變化，所表達的查詢就可能變化。

在SQL Server 中查詢執(zhí)行計劃可以使用下面的腳本：

DBCC FreeProccache

select total_elaPSed_time / execution_count 平均時間,total_logical_reads/execution_count 邏輯讀,
usecounts 重用次數(shù),SUBSTRING(d.text, (statement_start_offset/2) + 1,
         ((CASE statement_end_offset 
          WHEN -1 THEN DATALENGTH(text)
          ELSE statement_end_offset END 
            - statement_start_offset)/2) + 1) 語句執(zhí)行 from sys.dm_exec_cached_plans a
cross apply sys.dm_exec_query_plan(a.plan_handle) c
,sys.dm_exec_query_stats b
cross apply sys.dm_exec_sql_text(b.sql_handle) d
--where a.plan_handle=b.plan_handle and total_logical_reads/execution_count>4000
ORDER BY total_elapsed_time / execution_count DESC;

在這篇文章中有這么一段：

這里作者有一句話：”不過這種寫法和直接拼SQL執(zhí)行沒啥實質(zhì)性的區(qū)別”，任何拼接SQL的方式都有SQL注入的風險，所以如果沒有實質(zhì)性的區(qū)別的話，那么使用exec 動態(tài)執(zhí)行SQL是不能防止SQL注入的。

比如下面的代碼：

private static void TestMethod()
{
    using (SqlConnection conn = new SqlConnection(connectionString))
    {
        conn.Open();
        SqlCommand comm = new SqlCommand();
        comm.Connection = conn;
        //使用exec動態(tài)執(zhí)行SQL　
        //實際執(zhí)行的查詢計劃為(@UserID varchar(max))select * from Users(nolock) where UserID in (1,2,3,4)　　
        //不是預期的(@UserID varchar(max))exec('select * from Users(nolock) where UserID in ('+@UserID+')')    
        comm.CommandText = "exec('select * from Users(nolock) where UserID in ('+@UserID+')')";
        comm.Parameters.Add(new SqlParameter("@UserID", SqlDbType.VarChar, -1) { Value = "1,2,3,4" });
        //comm.Parameters.Add(new SqlParameter("@UserID", SqlDbType.VarChar, -1) { Value = "1,2,3,4); delete from Users;--" });
        comm.ExecuteNonQuery();
    }
}

執(zhí)行的SQL 如下：

exec sp_executesql N'exec(''select * from Users(nolock) where UserID in (''+@UserID+'')'')',N'@UserID varchar(max) ',@UserID='1,2,3,4'

可以看到SQL語句并沒有參數(shù)化查詢。

如果你將UserID設置為”

1,2,3,4); delete from Users;—-

”,那么執(zhí)行的SQL就是下面這樣：

exec sp_executesql N'exec(''select * from Users(nolock) where UserID in (''+@UserID+'')'')',N'@UserID varchar(max) ',@UserID='1,2,3,4); delete from Users;--'

不要以為加了個@UserID 就代表能夠防止SQL注入，實際執(zhí)行的SQL 如下：

任何動態(tài)的執(zhí)行SQL 都有注入的風險，因為動態(tài)意味著不重用執(zhí)行計劃，而如果不重用執(zhí)行計劃的話，那么就基本上無法保證你寫的SQL所表示的意思就是你要表達的意思。這就好像小時候的填空題，查找密碼是(____) 并且用戶名是(____)的用戶。不管你填的是什么值，我所表達的就是這個意思。

最后再總結(jié)一句：因為參數(shù)化查詢可以重用執(zhí)行計劃，并且如果重用執(zhí)行計劃的話，SQL所要表達的語義就不會變化，所以就可以防止SQL注入,如果不能重用執(zhí)行計劃，就有可能出現(xiàn)SQL注入，
存儲過程也是一樣的道理，因為可以重用執(zhí)行計劃。