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参数化查询为什么能够防止SQL注入
 

发布于2013-3-4

 

很多人都知道SQL注入,也知道SQL参数化查询可以防止SQL注入,可为什么能防止注入却并不是很多人都知道的。

本文主要讲述的是这个问题,也许你在部分文章中看到过这块内容,当然了看看也无妨。

首先:我们要了解SQL收到一个指令后所做的事情:

具体细节可以查看文章:Sql Server 编译、重编译与执行计划重用原理

在这里,我简单的表示为:收到指令 -> 编译SQL生成执行计划 ->选择执行计划 ->执行执行计划。

具体可能有点不一样,但大致的步骤如上所示。

接着我们来分析为什么拼接SQL 字符串会导致SQL注入的风险呢?

首先创建一张表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]

插入一些数据:

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');

假设我们有个用户登录的页面,代码如下:

验证用户登录的sql 如下: select COUNT(*) from Users where Password = 'a' and UserName = 'b'

这段代码返回Password 和UserName都匹配的用户数量,如果大于1的话,那么就代表用户存在。

本文不讨论SQL 中的密码策略,也不讨论代码规范,主要是讲为什么能够防止SQL注入,请一些同学不要纠结与某些代码,或者和SQL注入无关的主题。

可以看到执行结果:

这个是SQL profile 跟踪的SQL 语句。

注入的代码如下:

select COUNT(*) from Users where Password = 'a' and UserName = 'b' or 1=1—' 这里有人将UserName设置为了 “b' or 1=1 –”

实际执行的SQL就变成了如下:

可以很明显的看到SQL注入成功了。

很多人都知道参数化查询可以避免上面出现的注入问题,比如下面的代码:

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;
            //为每一条数据添加一个参数
            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();
        }
    }
}

实际执行的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—'

可以看到参数化查询主要做了这些事情:

1:参数过滤,可以看到 @UserName='b'' or 1=1—'

2:执行计划重用

因为执行计划被重用,所以可以防止SQL注入

首先分析SQL注入的本质,

用户写了一段SQL 用来表示查找密码是a的,用户名是b的所有用户的数量。

通过注入SQL,这段SQL现在表示的含义是查找(密码是a的,并且用户名是b的,) 或者1=1 的所有用户的数量。

可以看到SQL的语意发生了改变,为什么发生了改变呢?,因为没有重用以前的执行计划,因为对注入后的SQL语句重新进行了编译,因为重新执行了语法解析。所以要保证SQL语义不变,即我想要表达SQL就是我想表达的意思,不是别的注入后的意思,就应该重用执行计划。

如果不能够重用执行计划,那么就有SQL注入的风险,因为SQL的语意有可能会变化,所表达的查询就可能变化。

在SQL Server 中查询执行计划可以使用下面的脚本:

DBCC FreeProccache

select total_elapsed_time / execution_count 平均时间,total_logical_reads/execution_count 逻辑读,
usecounts 重用次数,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) 语句执行 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;

博客园有篇文章: Sql Server参数化查询之where in和like实现详解

在这篇文章中有这么一段:

这里作者有一句话:”不过这种写法和直接拼SQL执行没啥实质性的区别”

任何拼接SQL的方式都有SQL注入的风险,所以如果没有实质性的区别的话,那么使用exec 动态执行SQL是不能防止SQL注入的。比如下面的代码:

private static void TestMethod()
{
    using (SqlConnection conn = new SqlConnection(connectionString))
    {
        conn.Open();
        SqlCommand comm = new SqlCommand();
        comm.Connection = conn;
        //使用exec动态执行SQL 
        //实际执行的查询计划为(@UserID varchar(max))select * from Users(nolock) where UserID in (1,2,3,4)  
        //不是预期的(@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();
    }
}

执行的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语句并没有参数化查询。 如果你将UserID设置为”

1,2,3,4); delete from Users;—-

”,那么执行的SQL就是下面这样: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;--'

不要以为加了个@UserID 就代表能够防止SQL注入,实际执行的SQL 如下:

任何动态的执行SQL 都有注入的风险,因为动态意味着不重用执行计划,而如果不重用执行计划的话,那么就基本上无法保证你写的SQL所表示的意思就是你要表达的意思。 这就好像小时候的填空题,查找密码是(____) 并且用户名是(____)的用户。不管你填的是什么值,我所表达的就是这个意思. 最后再总结一句:因为参数化查询可以重用执行计划,并且如果重用执行计划的话,SQL所要表达的语义就不会变化,所以就以防止SQL注入,如果不能重用执行计划,就有可能出现SQL注入,存储过程也是一样的道理,因为可以重用执行计划。


 
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