精準SQL注入漏洞批量檢測技術(shù)研究

邊 莉，薛念明，張明巖，謝吉倫，林 秀

（山東魯能軟件技術(shù)有限公司，山東 濟南 250014）

0 引言

隨著計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和信息化建設(shè)的深入，WEB技術(shù)得到飛速發(fā)展。目前以WEB技術(shù)為主的應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展規(guī)模越來越大，相應(yīng)地，針對WEB應(yīng)用漏洞所發(fā)起的攻擊在各類攻擊中占據(jù)的比重也越來越高，帶來了巨大的危害［1-3］。其中以結(jié)構(gòu)化查詢語言（Structured Query Language，SQL）注入為主體的注入漏洞已位居WEB 安全漏洞的榜首，其危害程度和普遍程度都呈現(xiàn)上升的趨勢［4-8］。攻擊者可利用SQL 注入漏洞獲取系統(tǒng)管理權(quán)限、竊取機密資源和敏感數(shù)據(jù)或上傳木馬病毒等，帶來極其嚴重的潛在威脅［9-10］。因此，SQL 注入漏洞檢測與防護是保證WEB應(yīng)用系統(tǒng)安全必不可少的一個重要因素。

目前SQL 注入漏洞檢測技術(shù)分為自動化掃描和手工滲透兩種方式。自動化掃描工具主要由網(wǎng)絡(luò)爬蟲和滲透測試兩部分組成。首先利用網(wǎng)絡(luò)爬蟲搜索目標系統(tǒng)鏈接到服務(wù)器的統(tǒng)一資源定位符（Universal Resource Locator，URL）列表，然后對其進行滲透測試。該方式能夠快速檢測SQL 注入漏洞，但爬蟲所得測試數(shù)據(jù)的覆蓋率影響檢測能力。由于目前爬蟲技術(shù)的限制和不穩(wěn)定性，大部分掃描工具的誤報和漏報概率都比較大，檢測準確率較低［11-16］。手工分析需要測試者對當(dāng)前系統(tǒng)有比較深入的了解，從中過濾出目標測試點，采取手工的方式逐條測試。雖然此種可以保證漏洞檢測的準確度，但對測試人員技術(shù)要求較高，且檢測過程需要消耗大量時間導(dǎo)致效率比較低下［17-20］。

通過分析SQL 注入漏洞檢測技術(shù)，可以得知SQL 注入具有非常復(fù)雜和多變的攻擊方式［21］，而現(xiàn)有的檢測技術(shù)并不能很好地滿足應(yīng)用程序的需求?；诖耍岢鲆环N精準SQL 注入漏洞批量檢測方案。通過此種方案可確保檢測的高效性和準確性，并能最大限度地降低漏測和誤報情況。

1 SQL注入攻擊原理

應(yīng)用程序通過SQL 語句完成與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的交互。未對用戶輸入進行有效的驗證和過濾是SQL注入漏洞產(chǎn)生的主要原因，攻擊者通過控制應(yīng)用程序發(fā)送給服務(wù)端的SQL 輸入，并將該輸入解析為執(zhí)行代碼，進而獲取較高的數(shù)據(jù)庫操作權(quán)限，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的任意操作，達到控制后臺服務(wù)器、獲取重要數(shù)據(jù)信息的目的［22-25］。

圖1 顯示了普通用戶和SQL 注入攻擊者訪問同一個系統(tǒng)的對比。通過圖1 可方便理解SQL 注入原理。登錄時程序使用了Java 數(shù)據(jù)庫連接（Java Data Base Connectivity，JDBC）查詢，且開發(fā)人員使用了語句拼接的方式：select * from user where name=‘$username’and password=‘$password’。

圖1 普通用戶和SQL注入攻擊者訪問系統(tǒng)

對于普通用戶的輸入：$username=admin，$password=admin 此時執(zhí)行的SQL 語句為select *from user where name=‘a(chǎn)dmin’and password=‘a(chǎn)dmin’；服務(wù)端正常返回user 表中用戶名為admin，密碼為admin的用戶信息。

對于攻擊者的輸入：$username=admin’--，$password=123 此時程序執(zhí)行的SQL 語句變?yōu)閟elect* from user where name=‘a(chǎn)dmin’--’and password=‘123’；由于用戶名中的單引號與SQL 語句中前半部分的單引號相匹配，且SQL 后半部分內(nèi)容因“--”進行了注釋，其結(jié)果就是只根據(jù)用戶名就能查出user 表中admin 用戶的所有信息。若數(shù)據(jù)庫中的密碼是用明文顯示的，則可直接查出該用戶的密碼，攻擊者就可以用該用戶的賬號進行進一步的操作。

2 精準SQL注入漏洞批量檢測方案

針對WEB 應(yīng)用程序特點，提出了一種精準SQL注入漏洞批量檢測方案。該方案集數(shù)據(jù)定制化收集和批量自動執(zhí)行于一體，充分結(jié)合自動化掃描和人工滲透分析的優(yōu)點，可兼顧檢測效率和準確性，并且可以減少漏測和誤報情況的發(fā)生。

2.1 精準SQL漏洞批量檢測架構(gòu)設(shè)計

精準SQL 注入漏洞檢測能夠有效地快速識別被測系統(tǒng)中的SQL 注入漏洞，同時結(jié)合響應(yīng)分析設(shè)計，可依據(jù)測試過程數(shù)據(jù)精準定位注入點。相應(yīng)的架構(gòu)設(shè)計方案如圖2所示。

圖2 批量SQL注入漏洞檢測架構(gòu)

1）請求采集與存儲。通過二次開發(fā)的代理工具對瀏覽器進行監(jiān)聽，實現(xiàn)對請求數(shù)據(jù)的精準采集并自動本地存儲。

2）批量執(zhí)行漏洞檢測。集成SQLMAP 漏洞檢測工具，SQL 注入檢測規(guī)則定制模塊自定義導(dǎo)入payload，調(diào)用SQL 注入批量檢測執(zhí)行模塊和測試結(jié)果數(shù)據(jù)存儲模塊，完成批量漏洞檢測執(zhí)行，并對響應(yīng)數(shù)據(jù)進行記錄和存儲。

這時，餐廳的大門突然打開，整個屋里瞬間鴉雀無聲。我回過頭去看，一個年輕人走了進來，周圍一片死寂，連一根針掉到地上都能聽到。他臉上到處都是穿孔，多到數(shù)不過來，一頭長發(fā)又黑又油膩。但讓他看起來很有威脅的還不是這些，而是他掃視一切時的那種冷酷眼神。

3）結(jié)果分析。通過關(guān)鍵字掃描，對測試結(jié)果進行分析，定位存在SQL 注入漏洞的目標數(shù)據(jù)請求位置。

依此綜合實現(xiàn)SQL 注入漏洞的分析、核查、注入等功能。該SQL 注入漏洞檢測模型具有實現(xiàn)代價小、運行效率高，并且誤報率低的優(yōu)勢，可有效提升SQL注入漏洞的檢測能力。

2.2 請求采集與存儲

該過程的關(guān)鍵在于通過對代理工具Fiddler進行二次開發(fā)以高效準確地記錄待測請求數(shù)據(jù)。

Fiddler 是一款HTTP 協(xié)議調(diào)試代理工具，它可以監(jiān)視和記錄客戶端和服務(wù)器之間的所有通信數(shù)據(jù)和請求信息。Fiddler 的代理功能是實現(xiàn)批量漏洞檢測的前提條件，測試者只需要通過前端訪問WEB 應(yīng)用程序的各個輸入點，F(xiàn)iddler 便可通過監(jiān)聽準確收集和記錄測試請求數(shù)據(jù)，為后續(xù)批量滲透檢測提供數(shù)據(jù)輸入，具體操作步驟及原理如圖3所示。

圖3 采用Fiddler代理工具進行請求數(shù)據(jù)采集與本地存儲的原理

1）對Fiddler 代理工具進行二次開發(fā)，修改Fiddler Script Editor 文件，添加命令行save 指令代碼：實現(xiàn)格式化數(shù)據(jù)請求文件保存類型，設(shè)置本地存放路徑以及對目標請求數(shù)據(jù)的一鍵保存功能。

2）調(diào)試開發(fā)完成后，打開Fiddler 對瀏覽器進行監(jiān)聽，用戶可根據(jù)業(yè)務(wù)需求自定義Fiddler 過濾器規(guī)則（包括域名過濾、請求類型過濾及其相應(yīng)狀態(tài)過濾）監(jiān)聽目標請求數(shù)據(jù)。

3）手工瀏覽測試站點，此時Fiddler 會自動記錄根據(jù)步驟2）規(guī)則過濾后的所有客戶端與服務(wù)器通信的HTTP/HTTPS請求。

4）確保遍歷應(yīng)用程序的每項功能后，根據(jù)步驟1）的命令行指令save，導(dǎo)出Fiddler 記錄的所有目標請求數(shù)據(jù)。

使用二次開發(fā)后的Fiddler的代理功能是測試流程的關(guān)鍵步驟，記錄并保存的數(shù)據(jù)請求皆為目標站點請求，有效提高了測試準確率；目的請求數(shù)據(jù)按照特定文件格式保存，為滲透工具提供數(shù)據(jù)輸入，有效提高了測試效率。此種方法可以很好地彌補自動化掃描工具在測試數(shù)據(jù)收集方面的缺點。

2.3 批量執(zhí)行漏洞檢測

由Fiddler 獲取的請求數(shù)據(jù)，通過有效性檢查后連接SQLMAP 批處理檢測程序，完成檢測規(guī)則和配置文件的定義和配置后，由檢測程序向目標請求數(shù)據(jù)進行SQL注入滲透檢測。

1）數(shù)據(jù)有效性檢查。從Fiddler 中收集到的每一個數(shù)據(jù)包都包含一個完整的請求過程，若應(yīng)用程序是需要登錄才能訪問的，則應(yīng)在滲透測試開始前檢查請求中的會話信息是否有效，否則應(yīng)將有效的會話信息替換到每個請求文件中，如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)有效性控制和SQLMAP集成與批處理

2）SQLMAP集成與批量檢測。首先集成SQLMAP開源檢測工具，通過調(diào)用SQLMAP 檢測庫中的既有掃描規(guī)則和自定義payload 進行檢測規(guī)則定制。然后在配置文件中對請求執(zhí)行路徑以及相關(guān)數(shù)據(jù)庫信息進行配置，根據(jù)配置信息啟動批量檢測程序從而實現(xiàn)對目標數(shù)據(jù)請求的批量SQL 注入檢測。為了提高執(zhí)行效率，該過程采用了多進程并發(fā)模式進行批量滲透執(zhí)行，充分利用系統(tǒng)資源，提高了程序的執(zhí)行速度，如圖4所示。

同時SQL 注入批量檢測執(zhí)行過程中產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)會自動保存在本地，每個數(shù)據(jù)請求文件對應(yīng)一個檢測結(jié)果文件，且有唯一編號標識。例如1_Request.txt 數(shù)據(jù)請求文件對應(yīng)檢測結(jié)果文件為1_Request.txt-------Result.txt。

2.4 檢測結(jié)果分析

結(jié)果分析模塊對SQL 注入批量檢測結(jié)果進行關(guān)鍵字掃描，確定存在SQL 注入漏洞的檢測結(jié)果文件，并根據(jù)編號標識定位到對應(yīng)的數(shù)據(jù)請求文件，從而快速定位到存在漏洞的系統(tǒng)URL 地址，如圖5 所示。定位到注入點后可做一步滲透攻擊，從而可獲取數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)和表數(shù)據(jù)等。根據(jù)測試結(jié)果給出系統(tǒng)加固修復(fù)建議。

圖5 結(jié)果分析與漏洞定位模塊操作原理

3 可行性驗證及結(jié)果比對

為了證實新型SQL 注入測試方案的可行性，在內(nèi)網(wǎng)搭建測試環(huán)境部署3個不同復(fù)雜度的WEB應(yīng)用信息系統(tǒng)，分別使用精準SQL 注入漏洞批量檢測方案、自動化掃描工具APPSCAN 和手工滲透3 種方案對3 個WEB 應(yīng)用信息系統(tǒng)進行測試。其中，精準SQL 注入漏洞批量檢測方案對項目2 測試執(zhí)行過程如圖6所示。

圖6 精準SQL注入批量檢測方案執(zhí)行過程

1）使用二次開發(fā)的Fiddler 作為代理工具，收集并格式化保存目標請求數(shù)據(jù)；

2）配置XML文件，集成SQLMAP工具；

3）實現(xiàn)批處理，對有效的目標請求文件執(zhí)行批量SQL注入檢測；

4）結(jié)果分析和SQL注入點定位。

對測試結(jié)果進行統(tǒng)計分析，得到3種方案的SQL注入檢測準確率和執(zhí)行效率對比結(jié)果。其中檢測準確率是指檢測SQL 注入漏洞數(shù)量與實際SQL 注入漏洞數(shù)量的比值。執(zhí)行時間是一次全量應(yīng)用系統(tǒng)SQL注入漏洞檢測所耗費的時間。對比結(jié)果如表1 和表2所示。

表1 3種方案漏洞檢測準確率 單位：%

表2 3種方案漏洞檢測執(zhí)行時間 單位：min

由測試結(jié)果可知，精準SQL 注入漏洞批量檢測方案可快速檢測到WEB 應(yīng)用程序的SQL 注入漏洞；自動化工具因受爬蟲技術(shù)限制，并不能準確定位漏洞的注入點，誤報和漏測率很高；而手工測試在一般的項目測試中，因耗時太長一般不予以使用。

由此得出基于代理模式的SQL 注入檢測方法不僅極大地提高了檢測效率，更能提高檢測準確率，保證測試質(zhì)量。

4 結(jié)語

由于現(xiàn)有的自動化掃描工具受限于檢測模式單一、爬蟲數(shù)據(jù)收集不穩(wěn)定等因素的影響，漏測和誤報現(xiàn)象較為嚴重?；诖耍岢鲆环N精準SQL 注入批量漏洞檢測方案。此方案一方面能保證待測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和全面性，減少對數(shù)據(jù)輸入點的漏測現(xiàn)象；另一方面，借助FIDDLER 監(jiān)聽技術(shù)，準確收集和記錄測試請求數(shù)據(jù)，為后續(xù)批量滲透檢測提供數(shù)據(jù)輸入，確保了漏洞檢測的高效性。

SQL注入是WEB應(yīng)用程序威脅最大的安全漏洞之一，應(yīng)當(dāng)結(jié)合系統(tǒng)業(yè)務(wù)特點和安全事件，進一步優(yōu)化安全檢測技術(shù)，這對于促進WEB 應(yīng)用安全質(zhì)量在各個行業(yè)的推廣，具有積極作用和戰(zhàn)略意義。同時應(yīng)不斷深入學(xué)習(xí)漏洞檢測技術(shù)，科學(xué)結(jié)合現(xiàn)有工具并實現(xiàn)優(yōu)勢互補，適應(yīng)信息安全的動態(tài)發(fā)展趨勢。