【转载】51CTO-参数化查询为什么能够防止SQL注入

很多人都知道SQL注入，也知道SQL参数化查询可以防止SQL注入，可为什么能防止注入却并不是很多人都知道的。本文主要讲述的是这个问题，也许你在部分文章中看到过这块内容，当然了看看也无妨。
首先：我们要了解SQL收到一个指令后所做的事情：
具体细节可以查看文章：Sql Server 编译、重编译与执行计划重用原理
在这里，我简单的表示为： 收到指令 -> 编译SQL生成执行计划 ->选择执行计划 ->执行执行计划。
具体可能有点不一样，但大致的步骤如上所示。
接着我们来分析为什么拼接SQL 字符串会导致SQL注入的风险呢？

首先创建一张表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]



插入一些数据：

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');

假设我们有个用户登录的页面，代码如下：
验证用户登录的sql 如下：

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

这段代码返回Password 和UserName都匹配的用户数量，如果大于1的话，那么就代表用户存在。
本文不讨论SQL 中的密码策略，也不讨论代码规范，主要是讲为什么能够防止SQL注入，请一些同学不要纠结与某些代码，或者和SQL注入无关的主题。
可以看到执行结果：



这个是SQL profile 跟踪的SQL 语句：



注入的代码如下：

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

这里有人将UserName设置为了"'b' or 1=1--"
实际执行的SQL就变成了如下：





可以很明显的看到SQL注入成功了。
很多人都知道参数化查询可以避免上面出现的注入问题，比如下面的代码：

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;
//为每一条数据添加一个参数
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();
}
}
}

实际执行的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--'

可以看到参数化查询主要做了这些事情：
1：参数过滤，可以看到 @UserName='b'' or 1=1—'
2：执行计划重用
因为执行计划被重用，所以可以防止SQL注入。

首先分析SQL注入的本质，
用户写了一段SQL 用来表示查找密码是a的，用户名是b的所有用户的数量。
通过注入SQL，这段SQL现在表示的含义是查找(密码是a的，并且用户名是b的，) 或者1=1 的所有用户的数量。
可以看到SQL的语意发生了改变，为什么发生了改变呢？，因为没有重用以前的执行计划，因为对注入后的SQL语句重新进行了编译，因为重新执行了语法解析。所以要保证SQL语义不变，即我想要表达SQL就是我想表达的意思，不是别的注入后的意思，就应该重用执行计划。
如果不能够重用执行计划，那么就有SQL注入的风险，因为SQL的语意有可能会变化，所表达的查询就可能变化。

在SQL Server 中查询执行计划可以使用下面的脚本：

DBCC FreeProccache
select
total_elapsed_time / execution_count 平均时间,
total_logical_reads/execution_count 逻辑读,
usecounts 重用次数,
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) 语句执行
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;



有篇文章《Sql Server参数化查询之where in和like实现详解》中有这么一段：



这里作者有一句话：”不过这种写法和直接拼SQL执行没啥实质性的区别”
任何拼接SQL的方式都有SQL注入的风险，所以如果没有实质性的区别的话，那么使用exec 动态执行SQL是不能防止SQL注入的。
比如下面的代码：

private static void TestMethod()
{
using (SqlConnection conn = new SqlConnection(connectionString))
{
conn.Open();
SqlCommand comm = new SqlCommand();
comm.Connection = conn;
//使用exec动态执行SQL
//实际执行的查询计划为(@UserID varchar(max))select * from Users(nolock) where UserID in (1,2,3,4)
//不是预期的(@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();
}
}

执行的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语句并没有参数化查询。
如果你将UserID设置为”1,2,3,4); delete from Users;--”,那么执行的SQL就是下面这样：

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;--'

不要以为加了个@UserID 就代表能够防止SQL注入，实际执行的SQL 如下：



任何动态的执行SQL 都有注入的风险，因为动态意味着不重用执行计划，而如果不重用执行计划的话，那么就基本上无法保证你写的SQL所表示的意思就是你要表达的意思。 这就好像小时候的填空题，查找密码是(____) 并且用户名是(____)的用户。不管你填的是什么值，我所表达的就是这个意思。 最后再总结一句：因为参数化查询可以重用执行计划，并且如果重用执行计划的话，SQL所要表达的语义就不会变化，所以就可以防止SQL注入,如果不能重用执行计划，就有可能出现SQL注入，存储过程也是一样的道理，因为可以重用执行计划。