理解应用程序安全中的注入攻击：类型、工具与示例

注入攻击发生于恶意输入被插入到Web应用程序中，利用未经验证的用户输入漏洞来执行非预期的命令。攻击者精心构造负载，操纵应用程序处理数据的方式，通常会导致未经授权的访问、数据泄露或系统受损。

本文探讨了针对Web应用程序和API的最普遍的注入攻击，研究了导致这些漏洞的安全弱点，并提供了有效的检测和预防策略以降低风险。

理解注入攻击

注入攻击是一类网络威胁，它利用注入漏洞，允许攻击者通过未经验证的用户输入将恶意负载插入到应用程序代码中。这些攻击是应用程序安全中最严重的风险之一，正如OWASP Top 10（2021）所强调的，注入漏洞在Web应用的整体安全风险中排名第三。

虽然注入攻击有多种形式，但它们都有一个共同特征：攻击者操纵应用程序处理数据的方式，可能改变数据库查询、执行JavaScript、运行系统命令，甚至注入本机应用程序代码。根据漏洞和攻击向量的不同，后果可能从轻微的数据泄露到严重的安全漏洞，包括拒绝服务（DoS）、身份验证绕过、权限提升、远程代码执行（RCE）或完全的系统受损。理解和减轻这些风险对于加强应用程序安全和保护敏感数据至关重要。

SQL注入：最普遍的注入攻击

许多Web应用程序依赖使用SQL来存储和检索数据的关系型数据库。SQL注入是一种严重的漏洞，发生在恶意SQL语句被嵌入到用户输入字段时，例如Web表单、查询参数、评论部分或用户可以访问的其他输入通道。如果应用程序未能正确验证或清理用户输入，攻击者就可以操纵SQL查询来提取敏感数据、修改数据库记录，甚至删除整个表。

最常见的SQLi攻击策略之一是注入一条授予特权访问权限的SQL查询，允许攻击者在数据库内创建、修改或提升用户权限。当易受攻击的应用程序不直接返回数据时，可以使用盲SQL注入技术通过间接响应推断数据库信息。

SQL注入漏洞属于CWE-89：SQL命令中使用的特殊元素的不当中和，并在2023年CWE Top 25中排名第三，突显了其在应用程序安全中的严重性。Invicti的DAST工具可以自动检测各种形式的SQL注入，包括带内SQL注入（例如基于UNION的攻击）、盲SQL注入（基于布尔的查询）和带外SQLi技术，帮助组织在漏洞被利用之前发现并修复SQL漏洞。

跨站脚本：关键的脚本注入攻击

尽管其名称不含“注入”，但跨站脚本本质上是一种利用脚本执行漏洞的注入攻击。当Web应用程序未能正确清理用户提供的输入，允许恶意JavaScript（或其他脚本）被注入到应用程序的输出中时，就会发生XSS。如果易受攻击的应用程序处理了这种未经过滤的输入，它可能会在受害者的浏览器中执行攻击者的脚本，导致会话劫持、凭证盗窃或进一步利用。

为了发起XSS攻击，攻击者将恶意脚本嵌入到请求参数、表单输入或URL查询字符串中。应用程序不是将输入视为标准用户数据，而是在用户的浏览器中呈现并执行注入的脚本。虽然XSS有时被认为风险较低，但其影响可能远远超出单个用户会话，特别是当它被用作更大攻击链的一部分时。此外，随着像Node.js这样的全栈JavaScript环境的兴起，XSS漏洞也可能对服务器端应用程序构成风险。

简单的输入过滤不足以防止XSS，因为攻击者可以使用各种技术来规避过滤器。为了减轻XSS风险，开发人员应遵循安全编码实践，执行正确的输入验证和输出编码，并实施内容安全策略来限制未授权脚本的执行。

在CWE分类中，XSS被标识为CWE-79：网页生成期间输入的不当中和，并在2023年CWE Top 25中排名第二。Invicti的DAST工具可以自动检测和验证各种类型的XSS漏洞，包括反射型XSS、存储型XSS和基于DOM的XSS，帮助组织防范这种普遍存在的威胁。

OS命令注入：高风险的系统利用

OS命令注入，也称为shell注入，发生在Web应用程序未能正确清理用户输入，允许攻击者在底层服务器上执行任意系统命令时。有些Web应用程序合法地执行操作系统命令——例如，读取或写入文件、运行系统实用程序或管理服务器进程。但是，如果这些命令中用户可控的输入处理不当，攻击者就可以注入恶意的系统级指令，导致数据暴露、权限提升或完全的系统受损。

成功的命令注入攻击可能具有高度破坏性，使攻击者能够：

• 检索服务器和系统配置详细信息，帮助他们找出漏洞。
• 提升用户权限，获得未经授权的管理访问。
• 执行任意系统命令，可能导致文件操作、恶意软件部署，甚至完全接管服务器。

如何减轻OS命令注入

由于OS命令注入相关的严重风险，应尽可能避免执行包含用户可控数据的系统命令。如果执行系统命令不可避免，开发人员应：

• 严格验证输入，确保只处理预期的值。
• 使用参数化执行，而不是直接将用户输入连接到命令中。
• 将命令执行限制在预定义的函数中，以限制潜在的滥用。

OS命令注入被归类为CWE-78：操作系统命令中使用的特殊元素的不当中和，并在2023年CWE Top 25中排名第五，突显了其高风险性质。Invicti的DAST工具可以检测各种命令注入漏洞，包括盲命令注入和带外命令注入，帮助组织在漏洞被利用之前识别和减轻这些关键的安全威胁。

代码注入（远程代码执行）：终极安全威胁

代码注入，也称为远程代码执行，是Web应用程序中最严重的漏洞之一。它发生在攻击者成功将恶意应用程序代码注入用户输入，并使易受攻击的应用程序执行该代码时。与操纵系统命令的OS命令注入不同，代码注入直接针对应用程序的执行环境，使其成为极其强大的攻击。

代码注入的工作原理

注入的代码必须与应用程序的编程语言匹配。例如：

• 具有代码注入漏洞的基于PHP的应用程序容易受到恶意PHP代码执行的影响。
• 基于Java的Web应用程序可能会被使用基于Java的注入负载进行攻击。
• 如果应用程序漏洞同时允许代码注入和OS命令执行，攻击者可能会从应用程序级别的受损升级到完全的系统控制。

为何RCE被认为是关键漏洞

远程代码执行是最危险的安全漏洞之一，因为它通常会导致完全的系统受损。具有RCE能力的攻击者可以：

• 在服务器上执行任意代码。
• 修改、删除或从应用程序中窃取数据。
• 部署恶意软件或后门以保持持久访问。
• 提升权限并获得对系统的管理控制权。

尽管有些代码注入漏洞需要额外步骤才能利用，但RCE几乎总是被归类为关键漏洞，因为它为攻击者提供了对受损系统的无限制访问。

如何防止代码注入攻击

• 绝不允许用户可控的输入作为代码执行——始终严格验证和清理输入。
• 使用参数化函数或沙盒执行环境来限制代码执行的范围。
• 应用适当的输入过滤和编码，防止执行不受信任的代码。

检测与分类

代码注入被归类为CWE-94：代码生成的不当控制，并且仍然是应用程序安全测试中最受关注的漏洞之一。Invicti的漏洞扫描器能够跨多种编程语言和框架检测并通常自动确认数十种代码执行和评估漏洞，帮助组织在关键安全风险被利用之前识别并修复它们。

XXE注入：利用XML解析器漏洞

排名前五的注入攻击中最后一个是XML外部实体注入，这是一种针对处理XML输入的Web应用程序的漏洞。如果应用程序支持旧版文档类型定义且XML解析器安全性配置薄弱，攻击者可以操纵格式错误的XML文档来执行XXE攻击。这些攻击可能导致目录遍历、服务器端请求伪造，甚至在严重情况下导致远程代码执行。

XXE注入的工作原理

与其他源于用户输入验证失败的注入攻击不同，XXE漏洞源于不安全的XML解析器配置。通过将外部实体引用注入XML文档，攻击者可以欺骗解析器加载外部文件、发起未经授权的请求或暴露敏感的系统数据。

XXE为何危险

• 可用于目录遍历，允许攻击者访问受限文件。
• 支持SSRF攻击，诱骗服务器发起非预期的外部请求。
• 在某些情况下，XXE可能导致远程代码执行，允许完全的系统受损。
• 难以检测，因为它利用了不安全的配置，而非传统的编码缺陷。

预防XXE攻击

如果您的应用程序处理XML数据，防止XXE漏洞的最佳方法是：

• 在XML解析器中完全禁用对DTD的支持。
• 如果需要DTD，则不允许外部实体以防止未经授权的访问。
• 使用遵循现代安全最佳实践的安全XML解析器。

XXE检测与分类

XXE漏洞属于CWE-611：XML外部实体引用的不当限制。虽然XXE在OWASP Top 10（2017）中排名第四，但在2021年OWASP Top 10中被合并到“安全配置错误”类别中，反映了其作为基于配置的漏洞的性质。Invicti的Web漏洞扫描器可以检测和确认多种形式的XXE注入，包括带外XXE攻击，帮助组织保护其XML处理流程并消除有风险的解析器错误配置。

其他值得注意的注入攻击

虽然前五大注入漏洞对Web应用程序和API构成最重大的风险，但还有一些较少见但仍很危险的注入攻击也值得注意。这些攻击类型利用不同的输入通道，并针对各种后端系统，包括数据库、API、模板引擎和HTTP头。

NoSQL注入

类似于SQL注入，NoSQL注入操纵数据库查询——但它不针对基于SQL的关系数据库，而是利用像MongoDB、Cassandra或Elasticsearch这样的NoSQL数据库。由于NoSQL数据库不使用标准查询语言，注入负载必须为每种数据库类型定制，通常利用未经验证的JSON输入或基于JavaScript的查询来提取或操纵数据。

JSON注入

与跨站脚本密切相关，JSON注入允许攻击者操纵Web应用程序发送或接收的JSON数据。这对于REST API尤其重要，因为JSON是主要的数据格式。通过注入或修改JSON负载，攻击者可以改变API行为、窃取敏感数据或执行未经授权的操作。

服务器端模板注入

SSTI攻击利用动态生成HTML或代码的服务器端模板引擎。如果应用程序在模板系统内处理用户输入不当，攻击者可以注入恶意表达式，导致服务器执行任意代码。表达式语言注入是一种相关的攻击，针对Web框架内的表达式解析器而非模板引擎，通常导致代码执行或未经授权的数据访问。

HTTP头注入

HTTP头注入，也称为CRLF（回车换行）注入，发生在应用程序在将用户输入插入HTTP响应头之前未能清理其中的换行字符时。由于HTTP使用换行字符来分隔头部和主体，攻击者可以注入自己的头部或修改响应，可能将页面内容替换为恶意的XSS负载或更改安全策略。

最后思考

虽然这些注入攻击不如SQL注入、XSS、OS命令注入、代码注入和XXE常见，但当应用程序未能正确验证和清理用户输入时，它们仍然构成严重风险。现代安全最佳实践，包括输入验证、输出编码、参数化查询和严格的API安全控制，对于减轻这些威胁至关重要。组织应采用自动化安全测试解决方案，例如Invicti的DAST扫描器，在漏洞被利用之前检测并修复注入漏洞。