PHP安全编程:防止SQL注入

SQL注入的原理以及防御措施
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SQL 注入是PHP应用中最常见的漏洞之一。事实上令人惊奇的是,开发者要同时犯两个错误才会引发一个SQL注入漏洞,一个是没有对输入的数据进行过滤(过滤输入),还有一个是没有对发送到数据库的数据进行转义(转义输出)。这两个重要的步骤缺一不可,需要同时加以特别关注以减少程序错误。

对于攻击者来说,进行SQL注入攻击需要思考和试验,对数据库方案进行有根有据的推理非常有必要(当然假设攻击者看不到你的源程序和数据库方案),考虑以下简单的登录表单:

<form action="/login.php" method="POST">
<p>Username: <input type="text" name="username" /></p>
<p>Password: <input type="password" name="password" /></p>
<p><input type="submit" value="Log In" /></p>
</form>

作为一个攻击者,他会从推测验证用户名和密码的查询语句开始。通过查看源文件,他就能开始猜测你的习惯。

比如命名习惯。通常会假设你表单中的字段名为与数据表中的字段名相同。当然,确保它们不同未必是一个可靠的安全措施。

第一次猜测,一般会使用下面例子中的查询:

<?php
 
$password_hash = md5($_POST['password']);
 
$sql = "SELECT count(*)
      FROM   users
      WHERE  username = '{$_POST['username']}'
      AND    password = '$password_hash'";
 
?>

使用用户密码的MD5值原来是一个通行的做法,但现在并不是特别安全了。最近的研究表明MD5算法有缺陷,而且大量MD5数据库降低了MD5反向破解的难度。请访问http://md5.rednoize.com/ 查看演示(原文如此,山东大学教授王小云的研究表明可以很快的找到MD5的“碰撞”,就是可以产生相同的MD5值的不同两个文件和字串。MD5是信息摘要算法,而不是加密算法,反向破解也就无从谈起了。不过根据这个成果,在上面的特例中,直接使用md5是危险的。)。

最好的保护方法是在密码上附加一个你自己定义的字符串,例如:

<?php
 
$salt = 'SHIFLETT';
$password_hash = md5($salt . md5($_POST['password'] . $salt));
 
?>

当然,攻击者未必在第一次就能猜中,他们常常还需要做一些试验。有一个比较好的试验方式是把单引号作为用户名录入,原因是这样可能会暴露一些重要信息。有很多开发人员在Mysql语句执行出错时会调用函数mysql_error()来报告错误。见下面的例子:

<?php
 
mysql_query($sql) or exit(mysql_error());
 
?>

虽然该方法在开发中十分有用,但它能向攻击者暴露重要信息。如果攻击者把单引号做为用户名,mypass做为密码,查询语句就会变成:

<?php
 
$sql = "SELECT *
      FROM   users
      WHERE  username = '''
      AND    password = 'a029d0df84eb5549c641e04a9ef389e5'";
 
?>

当该语句发送到MySQL后,系统就会显示如下错误信息:

You have an error in your SQL syntax. Check the manual that corresponds to your
MySQL server version for the right syntax to use near 'WHERE username = ''' AND
password = 'a029d0df84eb55

不费吹灰之力,攻击者已经知道了两个字段名(username和password)以及他们出现在查询中的顺序。除此以外,攻击者还知道了数据没有正确进行过滤(程序没有提示非法用户名)和转义(出现了数据库错误),同时整个WHERE条件的格式也暴露了,这样,攻击者就可以尝试操纵符合查询的记录了。

在这一点上,攻击者有很多选择。一是尝试填入一个特殊的用户名,以使查询无论用户名密码是否符合,都能得到匹配:

myuser' or 'foo' = 'foo' --

假定将mypass作为密码,整个查询就会变成:

<?php
 
$sql = "SELECT *
      FROM   users
      WHERE  username = 'myuser' or 'foo' = 'foo' --
      AND    password = 'a029d0df84eb5549c641e04a9ef389e5'";
 
?>

由于中间插入了一个SQL注释标记,所以查询语句会在此中断。这就允许了一个攻击者在不知道任何合法用户名和密码的情况下登录。

如果知道合法的用户名,攻击者就可以该用户(如chris)身份登录。只要chris是合法的用户名,攻击者就可以控制该帐号。原因是查询变成了下面的样子:

<?php
$sql = "SELECT *
      FROM   users
      WHERE  username = 'chris' --
      AND    password = 'a029d0df84eb5549c641e04a9ef389e5'";
?>

幸运的是,SQL注入是很容易避免的。正如前面所提及的,你必须坚持过滤输入和转义输出。

虽然两个步骤都不能省略,但只要实现其中的一个就能消除大多数的SQL注入风险。如果你只是过滤输入而没有转义输出,你很可能会遇到数据库错误(合法的数据也可能影响SQL查询的正确格式),但这也不可靠,合法的数据还可能改变SQL语句的行为。另一方面,如果你转义了输出,而没有过滤输入,就能保证数据不会影响SQL语句的格式,同时也防止了多种常见SQL注入攻击的方法。

当然,还是要坚持同时使用这两个步骤。过滤输入的方式完全取决于输入数据的类型(见第一章的示例),但转义用于向数据库发送的输出数据只要使用同一个函数即可。对于MySQL用户,可以使用函数mysql_real_escape_string( ):

<?php
 
$clean = array();
$mysql = array();
 
$clean['last_name'] = "O'Reilly";
$mysql['last_name'] = mysql_real_escape_string($clean['last_name']);
 
$sql = "INSERT
      INTO   user (last_name)
      VALUES ('{$mysql['last_name']}')";
 
?>

尽量使用为你的数据库设计的转义函数。如果没有,使用函数addslashes()是最终的比较好的方法。

当所有用于建立一个SQL语句的数据被正确过滤和转义时,实际上也就避免了SQL注入的风险。如果你正在使用支持参数化查询语句和占位符的数据库操作类(如PEAR::DB, PDO等),你就会多得到一层保护。见下面的使用PEAR::DB的例子:

<?php
$sql = 'INSERT
      INTO   user (last_name)
      VALUES (?)';
$dbh->query($sql, array($clean['last_name']));
?>

由于在上例中数据不能直接影响查询语句的格式,SQL注入的风险就降低了。PEAR::DB会自动根据你的数据库的要求进行转义,所以你只需要过滤输出即可。

如果你正在使用参数化查询语句,输入的内容就只会作为数据来处理。这样就没有必要进行转义了,尽管你可能认为这是必要的一步(如果你希望坚持转义输出习惯的话)。实际上,这时是否转义基本上不会产生影响,因为这时没有特殊字符需要转换。在防止SQL注入这一点上,参数化查询语句为你的程序提供了强大的保护。

注:关于SQL注入,不得不说的是现在大多虚拟主机都会把magic_quotes_gpc选项打开,在这种情况下所有的客户端GET和POST的数据都会自动进行addslashes处理,所以此时对字符串值的SQL注入是不可行的,但要防止对数字值的SQL注入,如用intval()等函数进行处理。但如果你编写的是通用软件,则需要读取服务器的magic_quotes_gpc后进行相应处理。

延伸阅读

此文章所在专题列表如下:

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  4. PHP安全编程:可用性与数据跟踪
  5. PHP安全编程:过滤用户输入
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  10. PHP安全编程:跨站脚本攻击的防御
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