SQL-injektiot ja niiden estäminen

Suurin osa olemassaolevista sovelluksista käyttää tietokannanhallintajärjestelmiä jollain tavalla: tietoa haetaan tietokannasta, tietokannassa olevaa tietoa muokataan, ja tietokantaan tallennetaan tietoa. Tyypillisesti sovelluksiin on myös käyttöliittymä, minkä kautta sovelluksen käyttäjät pääsevät vaikuttamaan kyselyiden sisältöön.

SQL-injektiolla tarkoitetaan epätoivotun ohjelmakoodin syöttämistä osaksi SQL-lausetta, jolloin SQL-lauseessa suoritetaan siihen alunperin kuulumatonta ohjelmakoodia. Alla oleva klassinen sarjakuvaesimerkki kuvaa tilannetta, missä lapsen nimeksi on annettu "Robert'); DROP TABLE Students;--".

Tarkastellaan sarjakuvan esimerkkiä. Oletetaan, että käytössämme on tietokantataulu Students, jossa on sarake name. Tällöin tiedon lisäämiseen käytettävä kysely on (esimerkiksi) seuraava.

INSERT INTO Students (name) VALUES ('Robert');

Mikäli kyselyyn syötetään suoraan sarjakuvassa annettu lapsen nimi, muodostuu kyselystä seuraavanlainen:

INSERT INTO Students (name) VALUES ('Robert'); DROP TABLE Students;--);

Kyselyssä tehdään siis kyselyt (1) lisää tietokantatauluun Students rivi, missä opiskelijan nimi on Robert, ja (2) poista tietokantataulu Students. Lopussa olevat kaksi viivaa aloittavat kommentin, jolloin Students-taulun poistamista seuraavat komennot jätetään huomiotta.

SQL-injektioiden tekeminen onnistuu jos ohjelmoija jättää tietokantaa käsitteleviin kyselyihin ns. käyttäjän mentävän aukon. Tämä onnistuu Javalla siten, että kyselyt luodaan niin, että kyselyihin lisättävät parametrit syötetään kyselyyn suoraan merkkijonona.

Tarkastellaan tätä kahden esimerkin kautta.

Scanner lukija = new Scanner(System.in);
System.out.println("Minkä niminen opiskelija lisätään?");
String nimi = lukija.nextLine();

// ...
Connection connection =
  DriverManager.getConnection("jdbc:h2:./students", "sa", "");
PreparedStatement stmt =
  connection.prepareStatement("INSERT INTO Students (name) VALUES (?)");
statement.setString(1, nimi);

// ...

ResultSet rs = stmt.executeUpdate();

Kysely on turvallinen, sillä merkki asetetaan metodin setString avulla. Metodi setString varmistaa, ettei kyselyssä ole ylimääräistä sisältöä, ja että kyselyssä syötettävä merkkijono asetetaan vain sarakkeen name arvoksi.

Kyselystä saa suhteellisen helposti turvattoman. Seuraavassa esimerkissä on mahdollisuus SQL-injektioon.

Scanner lukija = new Scanner(System.in);
System.out.println("Minkä niminen opiskelija lisätään?");
String nimi = lukija.nextLine();

// ...
Connection connection =
  DriverManager.getConnection("jdbc:h2:./students", "sa", "");
PreparedStatement stmt =
  connection.prepareStatement("INSERT INTO Students (name) VALUES ('" + nimi "')");

// ...

ResultSet rs = stmt.executeUpdate();

Kun käyttäjän syöttämä merkkijono lisätään suoraan osaksi kyselyä, voi käyttäjä yrittää syöttää muitakin SQL-lauseita komentoonsa. Yllä oleva esimerkki toimii vain joissakin tietokannanhallintajärjestelmissä — osassa JDBC-ajureista kyselyjen määrää on rajattu.

Esimerkiksi MySQL-tietokannanhallintajärjestelmä sallii oletuksena vain yhden SQL-kyselyn suorittamisen yhdessä executeUpdate-kutsussa. Mikäli yllä olevan esimerkin haluaa toimimaan sielläkin, tulee yhteyden muodostamiseen lisätä vielä erillinen parametri allowMultiQueries=true, joka antaa luvan useamman kyselyn suorittamiseen.

// ...
Connection connection =
  DriverManager.getConnection("jdbc:mysql:tietokannan_osoite?allowMultiQueries=true", "tunnus", "salasana");
// ...

Tietokantataulujen poistamisen lisäksi SQL-injektiot mahdollistavat kaikenlaisia muita ongelmia. Mikäli tietokantaa käyttävä verkkosivu ei tarkasta tietokannasta haettavaa tietoa ennen sen näyttämistä käyttäjälle, voi tietokantaan syötetty virheellinen tieto mahdollistaa esimerkiksi tietojen kalasteluun käytettävät hyökkäykset. Tällaisessa tilanteessa tietokantaan onkin esimerkiksi tallennettuna lomake, joka pyytää käyttäjältä käyttäjätunnusta ja salasanaa, ja joka lähettää käyttäjän syöttämät tiedot jollekin toiselle palvelimelle.

Yksinkertaisempia hyökkäyksiä ovat esimerkiksi ylimääräisten tietojen hakemiset — mikäli kyselyyn saa syötetty vaikkapa merkkijonon OR 1=1, näytetään tietokannasta paljon enemmän tietoja kuin alunperin on tarkoitettu. Esimerkiksi kysely

SELECT * FROM Students WHERE name = 'Rob' OR 1=1;

Näyttäisi kaikkien opiskelijoiden tiedot, sillä tarkastus 1=1 on aina totta.

Sama simppeli muunnos auttaa ohittamaan useat kirjautumiset. Käyttäjätunnuksen tarkastus tehdään tietokannoissa usein seuraavassa muodossa:

SELECT * FROM Users
  WHERE username = 'tunnus'
    AND password = 'salasana';

Mikäli kyselyyn saa syötettyä ehdon OR 1=1 on kyselyn vastauksena aina joukko käyttäjiä — olettaen, että tietokannassa yleensä ottaen on käyttäjä. Tällöin kirjautuminen onnistuu vaikkei salasanaa tai käyttäjätunnusta tietäisikään.

SELECT * FROM Users
  WHERE username = 'tunnus'
    AND password = 'salasana'
    OR 1=1;

Yksinkertaisin — ja materiaalissa jo käytettykin — tapa SQL-injektioiden estämiseen on parameterisoitujen kyselyiden käyttö. Näissä tietokantakysely muodostetaan siten, että kyselyyn määritellään kohdat, joihin annettavat arvot syötetään. Tämän jälkeen arvot annetaan erikseen parametreina.

Muistathan tarkistaa pistetilanteesi materiaalin oikeassa alareunassa olevasta pallosta!