參數化查詢爲什麼能夠防止SQL注入

很多人都知道SQL注入，也知道SQL參數化查詢可以防止SQL注入，可爲什麼能防止注入卻並不是很多人都知道的。

本文主要講述的是這個問題，也許你在部分文章中看到過這塊內容，當然了看看也無妨。

 

首先：我們要了解SQL收到一個指令後所做的事情：

具體細節可以查看文章：Sql Server 編譯、重編譯與執行計劃重用原理

在這裏，我簡單的表示爲： 收到指令 -> 編譯SQL生成執行計劃 ->選擇執行計劃 ->執行執行計劃。

具體可能有點不一樣，但大致的步驟如上所示。

 

接着我們來分析爲什麼拼接SQL 字符串會導致SQL注入的風險呢？

首先創建一張表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]

 

插入一些數據：

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');

 

假設我們有個用戶登錄的頁面，代碼如下：

驗證用戶登錄的sql 如下：

select COUNT(*) from Users where Password = 'a' and UserName = 'b' 

這段代碼返回Password 和UserName都匹配的用戶數量，如果大於1的話，那麼就代表用戶存在。

本文不討論SQL 中的密碼策略，也不討論代碼規範，主要是講爲什麼能夠防止SQL注入，請一些同學不要糾結與某些代碼，或者和SQL注入無關的主題。

 

 

可以看到執行結果：

這個是SQL profile 跟蹤的SQL 語句。

 

注入的代碼如下：

select COUNT(*) from Users where Password = 'a' and UserName = 'b' or 1=1—'

這裏有人將UserName設置爲了 “b' or 1=1 –”.

 

實際執行的SQL就變成了如下：

 

  可以很明顯的看到SQL注入成功了。

 

很多人都知道參數化查詢可以避免上面出現的注入問題，比如下面的代碼：

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;
            //爲每一條數據添加一個參數
            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();
        }
    }
}

 

實際執行的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—'

可以看到參數化查詢主要做了這些事情：

1：參數過濾，可以看到 @UserName='b'' or 1=1—'

2：執行計劃重用

 

因爲執行計劃被重用，所以可以防止SQL注入。

 

首先分析SQL注入的本質，

用戶寫了一段SQL 用來表示查找密碼是a的，用戶名是b的所有用戶的數量。

通過注入SQL，這段SQL現在表示的含義是查找(密碼是a的，並且用戶名是b的，) 或者1=1 的所有用戶的數量。

 

可以看到SQL的語意發生了改變，爲什麼發生了改變呢？，因爲沒有重用以前的執行計劃，因爲對注入後的SQL語句重新進行了編譯，因爲重新執行了語法解析。所以要保證SQL語義不變，即我想要表達SQL就是我想表達的意思，不是別的注入後的意思，就應該重用執行計劃。

 

如果不能夠重用執行計劃，那麼就有SQL注入的風險，因爲SQL的語意有可能會變化，所表達的查詢就可能變化。

 

在SQL Server 中查詢執行計劃可以使用下面的腳本：

DBCC FreeProccache

select total_elapsed_time / execution_count 平均時間,total_logical_reads/execution_count 邏輯讀,
usecounts 重用次數,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) 語句執行 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;

 

博客園有篇文章： Sql Server參數化查詢之where in和like實現詳解

 

在這篇文章中有這麼一段：

 

這裏作者有一句話：”不過這種寫法和直接拼SQL執行沒啥實質性的區別”

任何拼接SQL的方式都有SQL注入的風險，所以如果沒有實質性的區別的話，那麼使用exec 動態執行SQL是不能防止SQL注入的。

 

比如下面的代碼：

private static void TestMethod()
{
    using (SqlConnection conn = new SqlConnection(connectionString))
    {
        conn.Open();
        SqlCommand comm = new SqlCommand();
        comm.Connection = conn;
        //使用exec動態執行SQL　
        //實際執行的查詢計劃爲(@UserID varchar(max))select * from Users(nolock) where UserID in (1,2,3,4)　　
        //不是預期的(@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();
    }
}

 

執行的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語句並沒有參數化查詢。

如果你將UserID設置爲”

1,2,3,4); delete from Users;—-

”,那麼執行的SQL就是下面這樣：

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;--'

 

不要以爲加了個@UserID 就代表能夠防止SQL注入，實際執行的SQL 如下：

 

任何動態的執行SQL 都有注入的風險，因爲動態意味着不重用執行計劃，而如果不重用執行計劃的話，那麼就基本上無法保證你寫的SQL所表示的意思就是你要表達的意思。

這就好像小時候的填空題，查找密碼是(____) 並且用戶名是(____)的用戶。

不管你填的是什麼值，我所表達的就是這個意思。

最後再總結一句：因爲參數化查詢可以重用執行計劃，並且如果重用執行計劃的話，SQL所要表達的語義就不會變化，所以就可以防止SQL注入,如果不能重用執行計劃，就有可能出現SQL注入，
存儲過程也是一樣的道理，因爲可以重用執行計劃。

 

 你好好看看sql執行的個過程

sql語句經過編譯後變成一系列的迭代器，這一系列的迭代器組成一個語法樹

如果使用參數化查詢

參數是在這個語法樹生成之後傳入

不論參數傳進去什麼樣的值都將無法改變語法樹的結構

這樣纔是參數化防止注入的原因。