日前，國內最大的程式設計師社群CSDN網站的使用者資料庫被黑客公開發布，600萬用戶的登入名及密碼被公開洩露，隨後又有多家網站的使用者密碼被流傳於網路，連日來引發眾多網民對自己賬號、密碼等網際網路資訊被盜取的普遍擔憂。

網路安全成為了現在網際網路的焦點，這也恰恰觸動了每一位使用者的神經，由於設計的漏洞導致了不可收拾的惡果，驗證了一句話“出來混的，遲早是要還的”，所以我想通過專題博文介紹一些常用的攻擊技術和防範策略。

SQL Injection也許很多人都知道或者使用過，如果沒有了解或完全沒有聽過也沒有關係，因為接下來我們將介紹SQL Injection。

1.1.2 正文

SQL Injection：就是通過把SQL命令插入到Web表單遞交或輸入域名或頁面請求的查詢字串，最終達到欺騙伺服器執行惡意的SQL命令。

具體來說，它是利用現有應用程式，將（惡意）的SQL命令注入到後臺資料庫引擎執行的能力，它可以通過在Web表單中輸入（惡意）SQL語句得到一個存在安全漏洞的網站上的資料庫，而不是按照設計者意圖去執行SQL語句。

首先讓我們瞭解什麼時候可能發生SQL Injection。

假設我們在瀏覽器中輸入URL www.sample.com，由於它只是對頁面的簡單請求無需對資料庫動進行動態請求，所以它不存在SQL Injection，當我們輸入www.sample.com?testid=23時，我們在URL中傳遞變數testid，並且提供值為23，由於它是對資料庫進行動態查詢的請求（其中?testid＝23表示資料庫查詢變數），所以我們可以該URL中嵌入惡意SQL語句。

現在我們知道SQL Injection適用場合，接下來我們將通過具體的例子來說明SQL Injection的應用，這裡我們以pubs資料庫作為例子。

我們通過Web頁面查詢job表中的招聘資訊，job表的設計如下：

圖1 jobs表

接著讓我們實現Web程式，它根據工作Id（job_id）來查詢相應的招聘資訊，示意程式碼如下：

/// <summary>
/// Handles the Load event of the Page control.
/// </summary>
/// <param name="sender">The source of the event.
 
</param>
/// <param name="e">The <see cref="System.EventArgs"/> instance containing the event data.</param>
protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
    if (!IsPostBack)
    {
        // Gets departmentId from http request.
        string queryString = Request.QueryString["departmentID"];
        if (!string.IsNullOrEmpty(queryString))
        {
            // Gets data from database.
            gdvData.DataSource = GetData(queryString.Trim());

            // Binds data to gridview.
            gdvData.DataBind();
        }
    }
}

現在我們已經完成了Web程式，接下來讓我們查詢相應招聘資訊吧。

圖2 job表查詢結果

如圖所示，我們要查詢資料庫中工作Id值為1的工作資訊，而且在頁面顯示了該工作的Id，Description，Min Lvl和Max Lvl等資訊。

現在要求我們實現根據工作Id查詢相應工作資訊的功能，想必大家很快可以給出解決方案，SQL示意程式碼如下：

SELECT     job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
FROM         jobs
WHERE     (job_id = 1)

假設現在要求我們獲取Department表中的所有資料，而且必須保留WHERE語句，那我們只要確保WHERE恆真就OK了，SQL示意程式碼如下：

SELECT     job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
FROM         jobs
WHERE     (job_id = 1) OR 1 = 1

上面我們使得WHERE恆真，所以該查詢中WHERE已經不起作用了，其查詢結果等同於以下SQL語句。

SELECT     job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
FROM         jobs

SQL查詢程式碼實現如下：

string sql1 = string.Format(
    "SELECT job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl FROM jobs WHERE job_id='{0}'", jobId);

現在我們要通過頁面請求的方式，讓資料庫執行我們的SQL語句，我們要在URL中嵌入惡意表示式1=1（或2=2等等），如下URL所示：

等效SQL語句如下：

SELECT     job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
FROM         jobs
WHERE     job_id = '1' OR '1' = 1'

圖3 job表查詢結果

現在我們把job表中的所有資料都查詢出來了，僅僅通過一個簡單的恆真表示式就可以進行了一次簡單的攻擊。

雖然我們把job表的資料都查詢出來了，但資料並沒有太大的價值，由於我們把該表臨時命名為job表，所以接著我們要找出該表真正表名。

首先我們假設表名就是job，然後輸入以下URL：

等效SQL語句如下：

SELECT       job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl 
FROM         jobs 
WHERE      job_id='1'or 1=(select count(*) from job) --'

圖4 job表查詢結果

當我們輸入了以上URL後，結果伺服器返回我們錯誤資訊，這證明了我們的假設是錯誤的，那我們該感覺到挫敗嗎？不，其實這裡返回了很多資訊，首先它證明了該表名不是job，而且它還告訴我們後臺資料庫是SQL Server，不是MySQL或Oracle，這也設計一個漏洞把錯誤資訊直接返回給了使用者。

接下假定表名是jobs，然後輸入以下URL：

等效SQL語句如下：

SELECT       job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl 
FROM         jobs 
WHERE      job_id='1'or 1=(select count(*) from jobs) --'

圖5 job表查詢結果

現在證明了該表名是jobs，這可以邁向成功的一大步，由於我們知道了表名就可以對該表進行增刪改操作了，而且我們還可以猜測出更多的表對它們作出修改，一旦修改成功那麼這將是一場災難。

現在大家已經對SQL Injection的攻擊有了初步的瞭解了，接下讓我們學習如何防止SQL Injection。

總的來說有以下幾點：

1.永遠不要信任使用者的輸入，要對使用者的輸入進行校驗，可以通過正則表示式，或限制長度，對單引號和雙"-"進行轉換等。

2.永遠不要使用動態拼裝SQL，可以使用引數化的SQL或者直接使用儲存過程進行資料查詢存取。

3.永遠不要使用管理員許可權的資料庫連線，為每個應用使用單獨的許可權有限的資料庫連線。

4.不要把機密資訊明文存放，請加密或者hash掉密碼和敏感的資訊。

5.應用的異常資訊應該給出儘可能少的提示，最好使用自定義的錯誤資訊對原始錯誤資訊進行包裝，把異常資訊存放在獨立的表中。

通過正則表達校驗使用者輸入

首先我們可以通過正則表示式校驗使用者輸入資料中是包含：對單引號和雙"-"進行轉換等字元。

然後繼續校驗輸入資料中是否包含SQL語句的保留字，如：WHERE，EXEC，DROP等。

現在讓我們編寫正則表示式來校驗使用者的輸入吧，正則表示式定義如下：

private static readonly Regex RegSystemThreats =
        new Regex(@"\s?or\s*|\s?;\s?|\s?drop\s|\s?grant\s|^'|\s?--|\s?union\s|\s?delete\s|\s?truncate\s|" +
            @"\s?sysobjects\s?|\s?xp_.*?|\s?syslogins\s?|\s?sysremote\s?|\s?sysusers\s?|\s?sysxlogins\s?|\s?sysdatabases\s?|\s?aspnet_.*?|\s?exec\s?",
            RegexOptions.Compiled | RegexOptions.IgnoreCase);

上面我們定義了一個正則表示式物件RegSystemThreats，並且給它傳遞了校驗使用者輸入的正則表示式。

由於我們已經完成了對使用者輸入校驗的正則表示式了，接下來就是通過該正則表示式來校驗使用者輸入是否合法了，由於.NET已經幫我們實現了判斷字串是否匹配正則表示式的方法——IsMatch()，所以我們這裡只需給傳遞要匹配的字串就OK了。

示意程式碼如下：

/// <summary>
/// A helper method to attempt to discover [known] SqlInjection attacks.  
/// </summary>
/// <param name="whereClause">string of the whereClause to check</param>
/// <returns>true if found, false if not found </returns>
public static bool DetectSqlInjection(string whereClause)
{
    return RegSystemThreats.IsMatch(whereClause);
}

/// <summary>
/// A helper method to attempt to discover [known] SqlInjection attacks.  
/// </summary>
/// <param name="whereClause">string of the whereClause to check</param>
/// <param name="orderBy">string of the orderBy clause to check</param>
/// <returns>true if found, false if not found </returns>
public static bool DetectSqlInjection(string whereClause, string orderBy)
{
    return RegSystemThreats.IsMatch(whereClause) || RegSystemThreats.IsMatch(orderBy);
}

現在我們完成了校驗用的正則表示式，接下來讓我們需要在頁面中新增校驗功能。

/// <summary>
/// Handles the Load event of the Page control.
/// </summary>
/// <param name="sender">The source of the event.</param>
/// <param name="e">The <see cref="System.EventArgs"/> instance containing the event data.</param>
protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
    if (!IsPostBack)
    {
        // Gets departmentId from http request.
        string queryString = Request.QueryString["jobId"];
        if (!string.IsNullOrEmpty(queryString))
        {
            if (!DetectSqlInjection(queryString) && !DetectSqlInjection(queryString, queryString))
            {
                // Gets data from database.
                gdvData.DataSource = GetData(queryString.Trim());

                // Binds data to gridview.
                gdvData.DataBind();
            }
            else
            {
                throw new Exception("Please enter correct field");
            }
        }
    }
}

當我們再次執行以下URL時，被嵌入的惡意語句被校驗出來了，從而在一定程度上防止了SQL Injection。

圖6 新增校驗查詢結果

但使用正則表示式只能防範一些常見或已知SQL Injection方式，而且每當發現有新的攻擊方式時，都要對正則表示式進行修改，這可是吃力不討好的工作。

通過引數化儲存過程進行資料查詢存取

首先我們定義一個儲存過程根據jobId來查詢jobs表中的資料。

-- =============================================
-- Author:        JKhuang
-- Create date: 12/31/2011
-- Description:    Get data from jobs table by specified jobId.
-- =============================================
ALTER PROCEDURE [dbo].[GetJobs]
    -- ensure that the id type is int
    @jobId INT
AS
BEGIN
--    SET NOCOUNT ON;
    SELECT job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl
    FROM dbo.jobs
    WHERE job_id = @jobId
    GRANT EXECUTE ON GetJobs TO pubs 
END

接著修改我們的Web程式使用引數化的儲存過程進行資料查詢。

using (var com = new SqlCommand("GetJobs", con))
{
    // Uses store procedure.
    com.CommandType = CommandType.StoredProcedure;

    // Pass jobId to store procedure.
    com.Parameters.Add("@jobId", SqlDbType.Int).Value = jobId;
    com.Connection.Open();
    gdvData.DataSource = com.ExecuteScalar();
    gdvData.DataBind(); 
}

現在我們通過引數化儲存過程進行資料庫查詢，這裡我們把之前新增的正則表示式校驗註釋掉。

圖7 儲存過程查詢結果

大家看到當我們試圖在URL中嵌入惡意的SQL語句時，引數化儲存過程已經幫我們校驗出傳遞給資料庫的變數不是整形，而且使用儲存過程的好處是我們還可以很方便地控制使用者許可權，我們可以給使用者分配只讀或可讀寫許可權。

但我們想想真的有必要每個資料庫操作都定義成儲存過程嗎？而且那麼多的儲存過程也不利於日常的維護。

引數化SQL語句

還是回到之前動態拼接SQL基礎上，我們知道一旦有惡意SQL程式碼傳遞過來，而且被拼接到SQL語句中就會被資料庫執行，那麼我們是否可以在拼接之前進行判斷呢？——命名SQL引數。

string sql1 = string.Format("SELECT job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl FROM jobs WHERE job_id = @jobId");
using (var con = new SqlConnection(ConfigurationManager.ConnectionStrings["SQLCONN1"].ToString()))
using (var com = new SqlCommand(sql1, con))
{
    // Pass jobId to sql statement.
    com.Parameters.Add("@jobId", SqlDbType.Int).Value = jobId;
    com.Connection.Open();
    gdvData.DataSource = com.ExecuteReader();
    gdvData.DataBind(); 
}

圖8 引數化SQL查詢結果

這樣我們就可以避免每個資料庫操作（尤其一些簡單資料庫操作）都編寫儲存過程了，而且當用戶具有資料庫中jobs表的讀許可權才可以執行該SQL語句。

新增新架構

資料庫架構是一個獨立於資料庫使用者的非重複名稱空間，您可以將架構視為物件的容器（類似於.NET中的名稱空間）。

首先我們右擊架構資料夾，然後新建架構。

圖9 新增HumanResource架構

上面我們完成了在pubs資料庫中新增HumanResource架構，接著把jobs表放到HumanResource架構中。

圖 10 修改jobs表所屬的架構

當我們再次執行以下SQL語句時，SQL Server提示jobs無效，這是究竟什麼原因呢？之前還執行的好好的。

SELECT job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl FROM jobs

圖 11 查詢輸出

當我們輸入完整的表名“架構名.物件名”（HumanResource.jobs）時，SQL語句執行成功。

SELECT job_id, job_desc, min_lvl, max_lvl FROM HumanResource.jobs

為什麼之前我們執行SQL語句時不用輸入完整表名dbo.jobs也可以執行呢？

這是因為預設的架構（default schema）是dbo，當只輸入表名時，Sql Server會自動加上當前登入使用者的預設的架構（default schema）——dbo。

由於我們使用自定義架構，這也降低了資料庫表名被猜測出來的可能性。

LINQ to SQL

前面使用了儲存過程和引數化查詢，這兩種方法都是非常常用的，而針對於.NET Framework的ORM框架也有很多，如：NHibernate，Castle和Entity Framework，這裡我們使用比較簡單LINQ to SQL。

圖 12 新增jobs.dbml檔案

var dc = new pubsDataContext();
int result;

// Validates jobId is int or not.
if (int.TryParse(jobId, out result))
{
    gdvData.DataSource = dc.jobs.Where(p => p.job_id == result);
    gdvData.DataBind();
}

相比儲存過程和引數化查詢，LINQ to SQL我們只需新增jobs.dbml，然後使用LINQ對錶進行查詢就OK了。

1.1.3 總結

我們在本文中介紹了SQL Injection的基本原理，通過介紹什麼是SQL Injection，怎樣進行SQL Injection和如何防範SQL Injection。通過一些程式原始碼對SQL的攻擊進行了細緻的分析，使我們對SQL Injection機理有了一個深入的認識，作為一名Web應用開發人員，一定不要盲目相信使用者的輸入，而要對使用者輸入的資料進行嚴格的校驗處理，否則的話，SQL Injection將會不期而至。

最後，祝大家新年快樂，身體健康，Code with pleasure。