Java SQL注入学习笔记

1 简介

文章主要内容包括：

• java 持久层技术/框架简单介绍
• 不同场景/框架下易导致 sql 注入的写法
• 如何避免和修复 sql 注入

2 jdbc

介绍

jdbc：

• 全称 java database connectivity

• 是 java 访问数据库的 api，不依赖于特定数据库 ( database-independent )

• 所有 java 持久层技术都基于 jdbc

更多请参考 http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/jdbc/index.html

说明

直接使用 jdbc 的场景，如果代码中存在拼接 sql 语句，那么很有可能会产生注入，如

// concat sql
string sql = "select * from users where name ='"+ name + "'";
statement stmt = connection.createstatement();
resultset rs = stmt.executequery(sql);

安全的写法是使用 参数化查询 ( parameterized queries )，即 sql 语句中使用参数绑定( ? 占位符 ) 和 preparedstatement，如

// use ? to bind variables
string sql = "select * from users where name= ? ";
preparedstatement ps = connection.preparestatement(sql);
// 参数 index 从 1 开始
ps.setstring(1, name);

还有一些情况，比如 order by、column name，不能使用参数绑定，此时需要手工过滤，如通常 order by 的字段名是有限的，因此可以使用白名单的方式来限制参数值

这里需要注意的是，使用了 preparedstatement 并不意味着不会产生注入，如果在使用 preparedstatement 之前，存在拼接 sql 语句，那么仍然会导致注入，如

// 拼接 sql
string sql = "select * from users where name ='"+ name + "'";
preparedstatement ps = connection.preparestatement(sql);

看到这里，大家肯定会好奇 preparedstatement 是如何防止 sql 注入的，来了解一下

正常情况下，用户的输入是作为参数值的，而在 sql 注入中，用户的输入是作为 sql 指令的一部分，会被数据库进行编译/解释执行。当使用了 preparedstatement，带占位符 ( ? ) 的 sql 语句只会被编译一次，之后执行只是将占位符替换为用户输入，并不会再次编译/解释，因此从根本上防止了 sql 注入问题。

更详细和准确的回答，请参考：

• how does a preparedstatement avoid or prevent sql injection?

• how to fix sql injection using java preparedstatement & callablestatement

3 mybatis

介绍

• 首个 class persistence framework
• 介于 jdbc (raw sql) 和 hibernate (orm)
• 简化绝大部分 jdbc 代码、手工设置参数和获取结果
• 灵活，使用者能够完全控制 sql，支持高级映射

更多请参考 http://www.mybatis.org/

说明

在 mybatis 中，使用 xml 文件 或 annotation 来进行配置和映射，将 interfaces 和 java pojos (plain old java objects) 映射到 database records

xml 例子

mapper interface

@mapper
public interface usermapper {
    user getbyid(int id);
}

xml 配置文件

<select id="getbyid" resulttype="org.example.user">
	select * from user where id = #{id}
</select>

annotation 例子

@mapper
public interface usermapper {
    @select("select * from user where id= #{id}")
    user getbyid(@param("id") int id);
}

可以看到，使用者需要自己编写 sql 语句，因此当使用不当时，会导致注入问题

与使用 jdbc 不同的是，mybatis 使用 #{} 和 ${} 来进行参数值替换

使用 #{} 语法时，mybatis 会自动生成 preparedstatement ，使用参数绑定 (?) 的方式来设置值，上述两个例子等价的 jdbc 查询代码如下：

string sql = "select * from users where id = ?";
preparedstatement ps = connection.preparestatement(sql);
ps.setint(1, id);

因此 #{} 可以有效防止 sql 注入，详细可参考 http://www.mybatis.org/mybatis-3/sqlmap-xml.html string substitution 部分

而使用 ${} 语法时，mybatis 会直接注入原始字符串，即相当于拼接字符串，因而会导致 sql 注入，如

<select id="getbyname" resulttype="org.example.user">
	select * from user where name = '${name}' limit 1
</select>

name 值为 ' or '1'='1，实际执行的语句为

select * from user where name = '' or '1'='1' limit 1 

因此建议尽量使用 #{}，但有些时候，如 order by 语句，使用 #{} 会导致出错，如

order by #{sortby}

sortby 参数值为 name ，替换后会成为

order by "name"

即以字符串 “name” 来排序，而非按照 name 字段排序，详细可参考 https://*.com/a/32996866/6467552。

这种情况就需要使用 ${}

order by ${sortby}

使用了 ${}后，使用者需要自行过滤输入，方法有：

• 代码层使用白名单的方式，限制 sortby 允许的值，如只能为 name, email 字段，异常情况则设置为默认值 name

• 在 xml 配置文件中，使用 if 标签来进行判断

  mapper 接口方法

  list<user> getuserlistsortby(@param("sortby") string sortby);

  xml 配置文件

  <select id="getuserlistsortby" resulttype="org.example.user">
    select * from user 
    <if test="sortby == 'name' or sortby == 'email'">
  	order by ${sortby}
    </if>
  </select>

  因为 mybatis 不支持 else，需要默认值的情况，可以使用 choose (when, otherwise)

  <select id="getuserlistsortby" resulttype="org.example.user">
    select * from user 
    <choose>
      <when test="sortby == 'name' or sortby == 'email'">
        order by ${sortby}
      </when>
      <otherwise>
        order by name
      </otherwise>     
   </choose>
  </select>

更多场景

除了 order by 之外，还有一些可能会使用到 ${} 情况，可以使用其他方法避免，如

like 语句

如需要使用通配符 ( wildcard characters % 和 _) ，可以

• 在代码层，在参数值两边加上 %，然后再使用 #{}

• 使用 bind 标签来构造新参数，然后再使用 #{}

  mapper 接口方法

  list<user> getuserlistlike(@param("name") string name);

  xml 配置文件

  <select id="getuserlistlike" resulttype="org.example.user">
      <bind name="pattern" value="'%' + name + '%'" />
      select * from user 
      where name like #{pattern}
  </select>

  <bind> 语句内的 value 为 ognl expression，具体可参考 http://www.mybatis.org/mybatis-3/dynamic-sql.html bind 部分

• 使用 sql concat() 函数

  <select id="getuserlistlikeconcat" resulttype="org.example.user">
  	select * from user where name like concat ('%', #{name}, '%')
  </select>

除了注入问题之外，这里还需要对用户的输入进行过滤，不允许有通配符，否则在表中数据量较多的时候，假设用户输入为 %%，会进行全表模糊查询，严重情况下可导致 dos，参考 http://www.tothenew.com/blog/sql-wildcards-is-your-application-safe/

in 条件

使用 <foreach> 和 #{}

mapper 接口方法

list<user> getuserlistin(@param("namelist") list<string> namelist);

xml 配置文件

<select id="selectuserin" resulttype="com.example.user">
  select * from user where name in
  <foreach item="name" collection="namelist" 
           open="(" separator="," close=")">
        #{name}
  </foreach>
</select>

具体可参考 http://www.mybatis.org/mybatis-3/dynamic-sql.html foreach 部分

limit 语句

直接使用 #{} 即可

mapper 接口方法

list<user> getuserlistlimit(@param("offset") int offset, @param("limit") int limit);

xml 配置文件

<select id="getuserlistlimit" resulttype="org.example.user">
	select * from user limit #{offset}, #{limit}
</select>

4 jpa & hibernate

介绍

jpa:

• 全称 java persistence api

• orm (object-relational mapping) 持久层 api，需要有具体的实现

更多请参考 https://en.wikipedia.org/wiki/java_persistence_api

hibernate:

• jpa orm 实现

更多请参考 http://hibernate.org/

说明

这里有一种错误的认识，使用了 orm 框架，就不会有 sql 注入。而实际上，在 hibernate 中，支持 hql (hibernate query language) 和 native sql 查询，前者存在 hql 注入，后者和之前 jdbc 存在相同的注入问题，来具体看一下

hql

hql 查询例子

query<user> query = session.createquery("from user where name = '" + name + "'", user.class);
user user = query.getsingleresult();

这里的 user 为类名，和原生 sql 类似，拼接会导致注入

正确的用法：

• 位置参数 (positional parameter)

query<user> query = session.createquery("from user where name = ?", user.class);
query.setparameter(0, name);

• 命名参数 (named parameter)

query<user> query = session.createquery("from user where name = :name", user.class);
query.setparameter("name", name);

• 命名参数 list (named parameter list)

query<user> query = session.createquery("from user where name in (:namelist)", user.class);
query.setparameterlist("namelist", arrays.aslist("lisi", "zhaowu"));

• 类实例 (javabean)

user user = new user();
user.setname("zhaowu");
query<user> query = session.createquery("from user where name = :name", user.class);
// user 类需要有 getname() 方法
query.setproperties(user);

native sql

存在 sql 注入

string sql = "select * from user where name = '" + name + "'";
// deprecated
// query query = session.createsqlquery(sql);
query query = session.createnativequery(sql);

使用参数绑定来设置参数值

string sql = "select * from user where name = :name";
// deprecated
// query query = session.createsqlquery(sql);
query query = session.createnativequery(sql);
query.setparameter("name", name);

jpa

jpa 中使用 jpql (java persistence query language)，同时也支持 native sql，因此和 hibernate 存在类似的问题，这里就不再细说，感兴趣的可以参考 how to how to fix sql injection using the java persistence api (jpa)