预防常见注入类问题的安全设计

1. 常见注入问题

1.1 SQL注入

SQL注入是发生于应用程序与数据库层的安全漏洞，攻击者在输入字符串中注入SQL指令。当程序忽略字符检查时，这些恶意指令会被数据库服务器误认为是正常SQL指令而执行。

1.2 NoSQL注入

NoSQL注入是针对非关系数据库(如MongoDB、Cassandra DB等)的网络攻击。由于NoSQL数据库支持JavaScript等语言，攻击者可通过注入恶意代码获取或篡改数据。

1.3 XSS(跨站脚本攻击)

XSS攻击发生在web应用程序未能清理包含脚本代码(通常是JavaScript)的用户输入时。攻击者提供包含恶意代码的文本字符串，由受害者的浏览器执行而非作为常规参数处理。

1.4 命令注入

当web应用程序需要在底层操作系统中执行系统命令时，如果存在漏洞，攻击者可在用户输入中提供自己的操作系统命令，可能导致系统完全被破坏。

1.5 XXE注入(XML外部实体注入)

当应用程序接受XML输入并配置为支持具有弱XML解析器安全性的遗留DTD时，攻击者可发送特制XML文档执行路径遍历、SSRF甚至远程代码执行。

2. 安全设计解决方案

2.1 预编译解决SQL注入

预编译通过两次交互完成查询：

1. 第一次发送查询语句模板，由SQL引擎解析为AST或Opcode
2. 第二次发送数据，代入AST或Opcode中执行

关键点：

• 使用占位符替代字段值
• 表名和列名不能被占位符替代，若可控则可能引入漏洞
• MyBatis中应使用#{}而非${}

MySQL实现：

• 普通PreparedStatement是假预编译，仅自动转义
• 需在驱动url开启useServerPrepStmts配置实现真正预编译

2.2 XSS防护工具

HTML过滤工具：

• 使用白名单/黑名单过滤用户输入的HTML
• 如DOMPurify工具

响应头设置：

• X-Frame-Options可选值：

  • DENY：页面不能被嵌入任何iframe/frame
  • SAMEORIGIN：只能被本站页面嵌入
  • ALLOW-FROM：允许frame加载

• X-XSS-Protection可选值：

  • 0：关闭XSS防护
  • 1：删除检测到的恶意代码(默认)
  • 1; mode=block：检测到恶意代码时不渲染

2.3 命令注入防护

• 不使用时禁用相应函数
• 尽量避免执行外部应用程序或命令
• 转义命令中的所有shell元字符(#&等)

2.4 XXE防御

Java XXE防护：

DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();
dbf.setExpandEntityReferences(false);
dbf.setFeature("http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl", true);
dbf.setFeature("http://xml.org/sax/features/external-general-entities", false);
dbf.setFeature("http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities", false);

过滤关键词：

• <!DOCTYPE
• <!ENTITY SYSTEM
• PUBLIC

3. 实现示例

3.1 MyBatis预编译示例

select user_id,user_name from t_user where user_id = #{user_id}

MyBatis会将其转换为：

select id, user_name from t_user where id = ?

并在执行时替换为实际值，自动添加单引号。

3.2 XSS过滤示例

<script type="text/javascript" src="dist/purify.min.js"></script>
<script>
const clean = DOMPurify.sanitize(dirty);
</script>

3.3 命令执行示例(Java)

// 不推荐使用
ProcessBuilder builder = new ProcessBuilder(cmdList);
builder.redirectErrorStream(true);
Process process = builder.start();

// 或
Runtime.getRuntime().exec(cmdList);

4. 总结

防护注入攻击的关键在于：

1. 对所有用户输入进行严格验证和清理
2. 使用参数化查询而非字符串拼接
3. 禁用不必要的功能和协议
4. 实施最小权限原则
5. 使用安全框架和库处理潜在危险操作

通过多层次防御策略，可有效降低各类注入攻击的风险。