SQL Injection

Viele Entwickler sind sich nicht bewusst, wie man sich an SQL Abfragen zu schaffen machen kann und nehmen an, dass eine SQL Abfrage ein vertrauenswürdiges Kommando ist. Das heißt, dass SQL Abfragen Zugriffskontrollen hinters Licht führen, und dadurch Standard Authentifizierungs- und Authorisationschecks umgehen können, und manchmal können SQL Abfragen sogar Zugriff zu Kommandos auf Betriebssystemebene erlauben.

Direkt SQL Command Injection ist eine Technik, wo ein Angreifer SQL Kommandos erstellt oder existierende verändert, um versteckte Daten sichtbar zu machen, wertvolle Daten zu überschreiben, oder sogar gefährliche Kommandos auf Systemebene des Datenbank-Hosts auszuführen. Dies wird durch die Applikation erreicht, welche den Input des Benutzers mit statischen Parametern kombiniert, um eine SQL Abfrage zu erstellen. Die folgenden Beispiele basieren - leider - auf wahren Begebenheiten.

Dank dem Mangel an Input Validierungen, und dem Verbinden zum Datenbankserver als ein Superuser oder jemand der Benutzer anlegen kann, kann ein Angreifer einen Superuser in Ihrer Datenbank anlegen.

Beispiel #1 Die Ergebnisliste in mehrere Seiten aufsplitten ... und Superuser anlegen (PostgreSQL and MySQL)

$offset = $argv[0]; // Vorsicht, keine Validierung des Input !
$query  = "SELECT id, name FROM products ORDER BY name LIMIT 20 OFFSET $offset;";
// mit PostgreSQL
$result = pg_query($conn, $query);
// mit MySQL
$result = mysql_query($query);
Normale Benutzer klicken auf die 'nächste' bzw. 'vorige' Links, wo $offset in der URL enthalten ist. Das Skript erwartet, dass die ankommende $offset einen Dezimalwert enthält. Ganz gleich, jemand versucht einzubrechen, indem er das folgende in einer urlencode()'d Form an die URL anhängt 
// Im Fall von PostgreSQL
0;
insert into pg_shadow(usename,usesysid,usesuper,usecatupd,passwd)
    select 'crack', usesysid, 't','t','crack'
    from pg_shadow where usename='postgres';
--

// Im Fall von MySQL
0;
UPDATE user SET Password=PASSWORD('crack') WHERE user='root';
FLUSH PRIVILEGES;
Wenn es passiert ist, würde ihm das Skript einen Zugriff als Superuser präsentieren. Beachten Sie, dass 0; ein gültiges Offset zur ursprünglichen Abfrage liefert, und sie beendet.

Hinweis:

Es ist eine übliche Technik, den SQL Parser mittels dem Kommentarzeichen in SQL -- zu zwingen, den Rest der vom Entwickler geschriebenen Abfrage zu ignorieren.

Ein gangbarer Weg um Passwörter zu finden ist, Ihre Seiten mit den Suchergebnissen hinters Licht zu führen. Der Angreifer braucht nur zu probieren, ob irgendeine übertragene Variable, die in dem SQL Statement verwendet wird, nicht richtig gehandhabt wird. Diese Filter können gewöhnlich in einer vorausgehenden Form gesetzt werden, indem WHERE, ORDER BY, LIMIT und OFFSET Klauseln in SELECT Statements umgebaut werden. Wenn Ihre Datenbank das UNION Konstrukt unterstützt, kann der Angreifer versuchen, eine komplette Abfrage an das Original anzuhängen, um Paßwörter aus einer willkürlichen Tabelle aufzulisten. Die Verwendung von verschlüsselten Passwortfeldern wird ausdrücklich empfohlen.

Beispiel #2 Artikel auflisten ... und ein paar Passwörter (irgendein Datenbankserver)

$query  = "SELECT id, name, inserted, size FROM products
           WHERE size = '$size'";
$result = odbc_exec($conn, $query);
Der statische Teil der Abfrage kann mit einem anderen SELECT Statement kombiniert werden, welches alle Passwörter preisgibt 
'
union select '1', concat(uname||'-'||passwd) as name, '1971-01-01', '0' from usertable;
--
Wenn diese Abfrage (mit dem ' und --) einer der in $query verwendeten Variablen zugewiesen würde, wäre das "Abfragebiest" erwacht.

SQL UPDATEs sind ebenfalls ein Anlass, Ihre Datenbank anzugreifen. Diese Abfragen sind auch durch das Ändern und Anhängen einer komplett neuen Abfrage gefährdet. Aber der Angreifer könnte auch mit der SET Klausel herumspielen. In diesem Fall muss eine Schemainformation vorhanden sein, um die Abfrage erfolgreich manipulieren zu können. Diese kann durch Untersuchen der Variablennamen im Formular, oder simpel mittels brute force gesammelt werden. Es gibt nicht so viele Namenskonventionen für Felder, welche Passwörter oder Benutzernamen speichern.

Beispiel #3 Vom Zurücksetzen eines Passwortes ... zum Erlangen von mehr Rechten (irgendein Datenbankserver)

$query = "UPDATE usertable SET pwd='$pwd' WHERE uid='$uid';";
Aber ein böswilliger Benutzer übermittelt den Wert ' or uid like'%admin% zu $uid, um das Administrator Passwort zu ändern, oder setzt einfach $pwd auf hehehe', trusted=100, admin='yes, um mehr Rechte zu erhalten. Dann wird die Abfrage verdreht:
// $uid: ' or uid like '%admin%
$query = "UPDATE usertable SET pwd='...' WHERE uid='' or uid like '%admin%';";

// $pwd: hehehe', trusted=100, admin='yes
$query = "UPDATE usertable SET pwd='hehehe', trusted=100, admin='yes' WHERE
...;";

Ein furchterregendes Beispiel, wie der Zugriff auf Kommandos auf Betriebssystemebene bei manchen Datenbankservern erfolgen kann.

Beispiel #4 Angriff auf das Betriebssystem des Datenbank Hosts (MSSQL Server)

$query  = "SELECT * FROM products WHERE id LIKE '%$prod%'";
$result = mssql_query($query);
Wenn ein Angreifer den Wert a%' exec master..xp_cmdshell 'net user test testpass /ADD' -- zu $prod überträgt, wird $query zu:
$query  = "SELECT * FROM products
           WHERE id LIKE '%a%'
           exec master..xp_cmdshell 'net user test testpass /ADD' --%'";
$result = mssql_query($query);
Der MSSQL Server führt die SQL Statements in dem Batch aus, inklusive einem Kommando zum Anlegen eines neuen Benutzers in der Datenbank Accounts. Würde diese Applikation als sa und der MSSQLSERVER Service mit genügend Rechten laufen, hätte der Angreifer nun ein Konto, mit welchem er Zugriff auf diese Maschine hätte.

Hinweis:

Manche der obigen Beispiele sind an einen spezifischen Datenbankserver gebunden. Das heißt jedoch nicht, dass nicht ein ähnlicher Angriff auf andere Produkte möglich wäre. Ihr Datenbankserver könnte auf andere Weise genauso verwundbar sein.

Ein ausgearbeitetes Beispiel der Folgen von SQL Injection
Bild mit freundlicher Genehmigung von » xkcd

Techniken zur Vermeidung

Obwohl es offensichtlich ist, dass ein Angreifer zumindest ein wenig Kenntnis der genutzten Datenbankarchitektur besitzen muss, um einen erfolgreichen Angriff durchzuführen, ist das Erlangen dieser Informationen oft sehr einfach. Wenn die Datenbank zum Beispiel Teil eines Open Source oder anderweitig öffentlich verfügbaren Paketes mit einer Standard Installation ist, dann ist diese Information vollkommen frei zugänglich. Diese Information kann auch durch Closed Source Code - selbst wenn dieser kodiert, verschleiert oder kompiliert ist - und sogar durch ihren ureigenen Code durch die Anzeige von Fehlermeldungen. Andere Methoden beinhalten die Nutzung typischer Tabellen und Spalten Namen. Ein Login Formular etwa, dass eine Tabelle 'users' mit den Spaltennamen 'id', 'username' und 'password' nutzt.

Diese Angriffe basieren hauptsächlich auf dem Ausnutzen des Codes, welcher ohne Bedenken auf die Sicherheit geschrieben wurde. Vertrauen Sie nie auf irgendeine Art von Input, speziell wenn er von der Clientseite kommt, selbst wenn er von einer Auswahlbox, einem versteckten Eingabefeld, oder einem Cookie kommt. Das erste Beispiel zeigt, dass solch eine untadelige Abfrage ein Disaster anrichten kann.

  • Stellen Sie nie als Superuser oder Owner einer Datenbank eine Verbindung zur Datenbank her. Verwenden Sie immer speziell angelegte Benutzer mit sehr limitierten Rechten.
  • Verwenden Sie Prepared Statements mit gebundenden Variablen. Sie werden von PDO, MySQLi und anderen Bibliotheken angeboten.
  • Prüfen Sie, ob der gegebene Input dem erwarteten Datentyp entspricht. PHP bietet eine große Auswahl an Funktionen zum Validieren des Input, von den einfachsten unter Variablenfunktionen und Character Type Functions (z.B. is_numeric() bzw. ctype_digit()), bis hin zu den Perl kompatiblen Regulären Ausdrücken.

  • Wenn die Applikation numerischen Input erwartet, erwägen Sie die Prüfung der Daten mit ctype_digit(), oder die Änderung des Typs mit settype(), oder verwenden Sie die numerische Repräsentation mittels sprintf().

    Beispiel #5 Ein sicherer Weg, eine Abfrage zu erstellen

    settype($offset, 'integer');
    $query = "SELECT id, name FROM products ORDER BY name LIMIT 20 OFFSET $offset;";

    // Beachten Sie %d im Formatstring, %s zu verwenden wäre sinnlos
    $query = sprintf("SELECT id, name FROM products ORDER BY name LIMIT 20 OFFSET %d;",
                     $offset);

  • Unterstützt der Datenbank-Layer das Binden von Variablen nicht, so maskieren Sie jede nicht numerische Benutzereingabe, welche zur Datenbank weitergereicht werden soll mit der jeweiligen datenbankspezifischen Escape-Funktion (z.B. mysql_real_escape_string(), sqlite_escape_string() usw.). Generische Funktionen wie addslashes() sind nur in einer sehr spezifischen Umgebung nüztlich (z.B. MySQL mit einem Single Byte Zeichensatz bei deaktiviertem NO_BACKSLASH_ESCAPES), so dass es besser ist diese zu vermeiden.
  • Geben Sie keinerlei datenbankspezifische Informationen aus, speziell über das Schema, egal wie (auf ehrliche oder unehrliche Weise). Siehe auch Fehlerbehandlung und Error Handling and Logging Functions.
  • Sie können stored procedures und vorher definierte Cursor verwenden, um den Datenzugriff zu abstrahieren, sodass Benutzer nicht direkt auf Tabellen oder Views zugreifen, aber diese Lösung hat andere Auswirkungen.

Abgesehen davon profitieren Sie von einer Protokollierung der Abfragen entweder in Ihrem Skript, oder durch die Datenbank selbst, wenn es hilft. Klar, die Protokollierung kann nicht irgendeinen schädlichen Versuch verhindern, aber es kann helfen herauszufinden, welche Applikation umgangen wurde. Das Log ist durch die in ihm enthaltene Information nützlich, und je mehr Details es enthält, desto besser ist es im Allgemeinen.