SQL注入原理以及Spring Boot如何防止SQL注入（含详细示例代码）

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1. 什么是SQL注入

SQL注入是一种针对数据库的攻击技术，攻击者通过在应用程序的输入字段中插入或“注入”恶意的SQL代码，从而在数据库服务器上执行非授权的SQL查询。这种攻击可能导致数据泄露、数据篡改、甚至执行任意命令。

1.1 SQL注入原理

SQL注入的原理是攻击者通过在应用程序的输入字段中插入或“注入”恶意的SQL代码，从而绕过应用程序的安全机制，直接对数据库进行查询或操作。当应用程序没有对用户输入进行适当的验证和过滤时，攻击者可以注入恶意的SQL代码，导致应用程序执行非预期的数据库操作。

具体来说，当应用程序使用动态SQL语句构建查询时，它会将用户输入直接拼接到SQL语句中。如果应用程序没有对用户输入进行适当的验证和过滤，攻击者可以注入恶意的SQL代码片段，改变原始SQL语句的结构和意图。通过注入恶意的SQL代码，攻击者可以绕过应用程序的身份验证、读取敏感数据、修改数据、执行任意命令等。

1.2 SQL注入攻击步骤

SQL注入攻击步骤的主要步骤如下：

1. 发现漏洞：攻击者寻找应用程序中可能存在注入漏洞的地方，通常是表单输入、URL参数、cookies等。
2. 注入代码：攻击者在输入字段中插入恶意的SQL代码，这些代码通常包括SQL语法结构，如' OR '1'='1（绕过身份验证）或DROP TABLE tablename（删除表）。
3. 执行查询：当应用程序将用户输入的数据拼接到SQL查询中时，恶意的SQL代码被执行，导致非授权的数据库操作。
4. 获取数据：攻击者可以通过注入代码来获取、修改或删除数据库中的数据。
5. 利用结果：攻击者利用从数据库中获取的数据进行各种非法操作，如身份盗用、诈骗等。

SQL注入攻击的危害包括但不限于：

• 数据泄露：攻击者可以获取数据库中的敏感信息，如用户密码、信用卡信息等。
• 数据篡改：攻击者可以修改数据库中的数据，如更改用户信息、篡改交易记录等。
• 权限提升：如果攻击者能够注入足够复杂的代码，他们甚至可能获得对整个数据库服务器的控制权。
• 安全漏洞：即使攻击者没有立即获得数据，SQL注入也可能导致安全漏洞，使数据库容易受到其他攻击。

为了防止SQL注入攻击，开发人员应该采取以下措施：

• 参数化查询：使用参数化查询可以确保用户输入被正确处理，而不是直接拼接到SQL查询中。
• 使用存储过程：存储过程可以减少应用程序与数据库之间的直接交互，减少注入的风险。
• 验证和清理输入：对所有用户输入进行验证和清理，确保没有恶意代码。
• 最小权限原则：数据库账号不应有不必要的权限，只给予应用程序执行必要操作的最小权限。
• 错误处理：不要向用户显示详细的数据库错误信息，这可能泄露敏感信息。
• 保持更新：确保数据库管理系统和应用框架保持最新状态，及时修补安全漏洞。

2. springboot如何防止SQL注入

防止SQL注入的最佳实践是使用参数化查询和预编译的SQL语句。Spring Boot框架提供了对JdbcTemplate和Spring Data JPA的支持，这两个工具都可以帮助我们更安全地与数据库交互。

2.1 使用JdbcTemplate

JdbcTemplate 是一个用于简化数据库访问和错误处理的类。它可以帮助你避免直接使用字符串拼接来构建SQL语句，从而减少SQL注入的风险。

以下为示例代码，它演示了如何使用JdbcTemplate防止SQL注入。通过使用预编译的SQL语句和PreparedStatementCreator工厂类，我们将参数作为预编译语句的参数进行处理，避免了直接将用户输入拼接到SQL语句中，从而降低了SQL注入的风险。在UserRowMapper中，我们根据数据库字段名将结果集映射到User对象的属性上。

1、首先，我们定义一个User实体类：

public class User {  
    private Long id;  
    private String firstName;  
    private String lastName;  
    // 省略getter和setter方法  
}

2、接下来，我们创建一个UserRepository接口，并使用JdbcTemplate进行查询：

import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;  
import org.springframework.stereotype.Repository;  
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;  
  
@Repository  
public class UserRepository {  
    private final JdbcTemplate jdbcTemplate;  
  
    public UserRepository(JdbcTemplate jdbcTemplate) {  
        this.jdbcTemplate = jdbcTemplate;  
    }  
  
    @Transactional  
    public List<User> findUsersByLastName(String lastName) {  
        // 构建预编译的SQL语句，使用参数化查询来防止SQL注入  
        String sql = "SELECT * FROM users WHERE last_name = ?";  
        // 使用JdbcTemplate的query方法执行查询，并传入一个PreparedStatementCreator作为参数  
        return jdbcTemplate.query(new PreparedStatementCreator() {  
            @Override  
            public PreparedStatement createPreparedStatement(Connection con) throws SQLException {  
                PreparedStatement ps = con.prepareStatement(sql);  
                ps.setString(1, lastName); // 设置参数值  
                return ps;  
            }  
        }, new UserRowMapper()); // 自定义的RowMapper，用于将结果集转换为User对象列表  
    }  
}

3、最后是UserRowMapper的实现：

import org.springframework.jdbc.core.RowMapper;  
import java.sql.ResultSet;  
import java.sql.SQLException;  
import java.util.List;  
import javax.annotation.Nullable;  
import org.springframework.stereotype.Component;  
import com.example.demo.model.User;  
import java.util.*;  
@Component  
public class UserRowMapper implements RowMapper<User> {  
    @Override public User mapRow(ResultSet rs, int rowNum) throws SQLException {  
        User user = new User();  
        user.setId(rs.getLong("id")); // 根据数据库字段名设置属性值  
        user.setFirstName(rs.getString("first_name")); // 同上  
        user.setLastName(rs.getString("last_name")); // 同上  
        return user; // 返回User对象列表中的一个对象  
    }
}

2.2 使用Spring Data JPA

Spring Data JPA 是一个为Spring框架提供存储库接口和查询方法的框架。它支持自定义查询，并且对存储库接口的方法进行自动映射。由于它是基于JPA的，因此它还可以防止SQL注入。

当使用Spring Data JPA时，可以通过以下步骤来防止SQL注入：

1、定义Repository接口:

首先，创建一个继承了JpaRepository的接口，并定义需要执行的方法。Spring Data JPA会自动为您生成实现。

import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;  
import org.springframework.stereotype.Repository;  
  
@Repository  
public interface UserRepository extends JpaRepository<User, Long> {  
    List<User> findByLastName(String lastName);  
}

2、使用Repository:

在服务类中，注入UserRepository并使用它来查询数据。由于Spring Data JPA使用了JPA的查询方法，因此它会自动处理SQL查询的构建，并且能够防止SQL注入。

import org.springframework.stereotype.Service;  
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;  
  
@Service  
public class UserService {  
    private final UserRepository userRepository;  
  
    public UserService(UserRepository userRepository) {  
        this.userRepository = userRepository;  
    }  
  
    @Transactional  
    public List<User> findUsersByLastName(String lastName) {  
        return userRepository.findByLastName(lastName);  
    }  
}

3、自定义查询:
如果您需要执行自定义的JPA查询，而不是使用Spring Data JPA提供的查询方法，可以使用EntityManager或JpaRepository的createNativeQuery方法。但是，请确保您正确处理查询参数，以防止SQL注入。例如：

List<User> users = userRepository.createNativeQuery(  
    "SELECT u FROM User u WHERE u.lastName = :lastName",   
    new QueryParameter("lastName", String.class),   
    1, // maxResults (optional)  
    Sort.by("firstName") // sort (optional)  
).getResultList();

这里使用createNativeQuery时，通过将参数作为一个命名参数（:lastName）传递，而不是直接将其拼接到查询字符串中，从而避免了SQL注入的风险。同时，Spring Data JPA还会自动为您处理查询结果的映射。

2.3 使用ORM框架Hibernate

1、首先，确保已经添加了Hibernate的依赖。例如，在Maven项目中，可以在pom.xml文件中添加以下依赖：

<dependency>  
    <groupId>org.hibernate</groupId>  
    <artifactId>hibernate-core</artifactId>  
    <version>5.6.10.Final</version>  
</dependency>

2、接下来，创建一个实体类，例如User：

import javax.persistence.Entity;  
import javax.persistence.Id;  
  
@Entity  
public class User {  
    @Id  
    private Long id;  
    private String firstName;  
    private String lastName;  
    // 省略getter和setter方法  
}

3、创建一个DAO接口，例如UserDao：

import org.hibernate.Session;  
import org.hibernate.SessionFactory;  
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;  
import org.springframework.stereotype.Repository;  
  
@Repository  
public class UserDao {  
    @Autowired  
    private SessionFactory sessionFactory;  
  
    public List<User> findUsersByLastName(String lastName) {  
        // 获取当前线程的Session实例  
        Session session = sessionFactory.getCurrentSession();  
        // 使用HQL查询，避免SQL注入攻击  
        String hql = "FROM User WHERE lastName = :lastName";  
        Query query = session.createQuery(hql);  
        query.setParameter("lastName", lastName); // 使用参数绑定，而不是直接拼接字符串构建查询语句  
        return query.list(); // 执行查询并返回结果列表  
    }  
}

在上述示例中，我们使用了Hibernate的查询语言（HQL）来执行查询。HQL允许使用占位符来设置参数，避免了直接拼接字符串构建查询语句，从而防止了SQL注入攻击。在示例中，我们使用setParameter方法将参数绑定到查询中，而不是直接将参数拼接到查询字符串中。这样，Hibernate会使用预编译的SQL语句来执行查询，从而提高了查询的性能和安全性。

2.4 使用Mybatis

使用MyBatis防止SQL注入的完整示例代码如下：

1、首先，确保已经添加了MyBatis的依赖。例如，在Maven项目中，可以在pom.xml文件中添加以下依赖：

<dependency>  
    <groupId>org.mybatis</groupId>  
    <artifactId>mybatis</artifactId>  
    <version>3.x</version>  
</dependency>

2、接下来，创建一个实体类，例如User：

public class User {  
    private int id;  
    private String name;  
    // 省略getter和setter方法  
}

3、创建一个Mapper接口，例如UserMapper：

import org.apache.ibatis.annotations.Select;  
import org.apache.ibatis.annotations.Update;  
  
public interface UserMapper {  
    @Select("SELECT * FROM user WHERE id = #{id}")  
    User getUserById(int id);  
  
    @Update("UPDATE user SET name = #{name} WHERE id = #{id}")  
    int updateName(int id, String name);  
}

在上述代码中，我们使用了#{id}和#{name}占位符来代替查询和更新中的参数。MyBatis会自动将参数值绑定到占位符上，避免了直接拼接字符串构建查询语句，从而防止了SQL注入攻击。

4、接下来，创建一个MyBatis的配置类，例如MyBatisConfig：

import org.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;  
import org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean;  
import org.springframework.context.annotation.Bean;  
import org.springframework.context.annotation.Configuration;  
import javax.sql.DataSource;

@Configuration  
public class MyBatisConfig {  
  
    @Bean  
    public SqlSessionFactory sqlSessionFactory(DataSource dataSource) throws Exception {  
        SqlSessionFactoryBean factory = new SqlSessionFactoryBean();  
        factory.setDataSource(dataSource);  
        return factory.getObject();  
    }  
}

在上述代码中，我们使用了Spring框架的SqlSessionFactoryBean来创建SqlSessionFactory实例，然后通过SqlSessionFactory来获取SqlSession实例。由于MyBatis已经为我们处理了参数绑定和SQL语句的构建，因此我们可以放心地使用Mapper接口的方法，而不用担心SQL注入攻击的问题。

最后，创建一个Service类，例如UserService，来调用Mapper接口的方法：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;  
import org.springframework.stereotype.Service;  
  
@Service  
public class UserService {  
    @Autowired  
    private UserMapper userMapper;  
  
    public User getUserById(int id) {  
        return userMapper.getUserById(id);  
    }  
  
    public int updateName(int id, String name) {  
        return userMapper.updateName(id, name);  
    }  
}

在上述代码中，我们使用了Spring框架的@Autowired注解来注入UserMapper实例。然后，我们可以通过UserMapper实例来调用查询和更新方法，而不需要关心SQL语句的构建和参数绑定的问题，因为MyBatis已经为我们处理了这些。

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