Luận văn Thạc sĩ An toàn thông tin: Chống tấn công SQL Injection sử dụng các khuôn mẫu tổng quát

Chia sẻ: Nhân Nhân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:55

Thêm vào BST

Báo xấu

59
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn đề xuất một cơ chế hoạt động mới cho SDriver, làm giảm khả năng phát hiện nhầm các chuỗi truy vấn hợp lệ thành truy vấn tấn công. Cơ chế hoạt động thay đổi tập trung vào xử lý thành phần chú thích được cho là không cần thiết trong câu truy vấn và chuỗi ký tự do người dùng nhập vào.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ An toàn thông tin: Chống tấn công SQL Injection sử dụng các khuôn mẫu tổng quát

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN QUANG CHUNG CHỐNG TẤN CÔNG SQL INJECTION SỬ DỤNG CÁC KHUÔN MẪU TỔNG QUÁT LUẬN VĂN THẠC SĨ AN TOÀN THÔNG TIN Hà Nội – 11/2019
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TRẦN QUANG CHUNG CHỐNG TẤN CÔNG SQL INJECTION SỬ DỤNG CÁC KHUÔN MẪU TỔNG QUÁT Ngành: An toàn thông tin Chuyên ngành: An toàn thông tin Mã số: 8480102.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ AN TOÀN THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN ĐẠI THỌ Hà Nội – 11/2019
1 MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TẤN CÔNG TIÊM NHIỄM SQL.................. 12 1.1. Khái niệm tấn công tiêm nhiễm SQL ................................................ 12 1.2. Phân loại tấn công tiêm nhiễm SQL .................................................. 13 1.2.1. Order Wise. ...................................................................................... 14 1.2.2. Blind SQL Injection ......................................................................... 15 1.2.3. Against Database .............................................................................. 16 1.3. Các phương pháp ngăn chặn tấn công tiêm nhiễm SQL .................... 18 1.4. Kết chương ....................................................................................... 21 CHƯƠNG 2: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CHỐNG TẤN CÔNG TIÊM NHIỄM SQL SỬ DỤNG KHUÔN MẪU TỔNG QUÁT ............................................... 23 2.1. Phương pháp chống tấn công tiêm nhiễm SQL sử dụng các khuôn mẫu hợp lệ theo bối cảnh, SDriver ......................................................................... 23 2.1.1. Kiến trúc của SDriver ....................................................................... 23 2.1.2. Cách thức hoạt động của SDriver ..................................................... 24 2.1.3. Stack trace ........................................................................................ 26 2.2. SDriver cải tiến của luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thanh Liêm .............. 30 2.2.1. Những lỗ hổng trong SDriver ........................................................... 30 2.2.2. SDriver cải tiến của luận văn Nguyễn Thanh Liêm........................... 34 2.3. Kết chương ....................................................................................... 35 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CỦA CHÚNG TÔI ................................................... 37 3.1. Phân tích hoạt động của SDriver cải tiến ........................................... 37 3.2. Giải thuật đề xuất .............................................................................. 38 3.2.1. Cơ chế hoạt động mới ....................................................................... 39 3.2.2. Triển khai giải thuật đề xuất ............................................................. 41 3.3. Mô phỏng thực nghiệm giải thuật đề xuất ......................................... 42 3.4. Đánh giá hoạt động giải thuật đề xuất ............................................... 48 3.4.1. Đánh giá về chi phí ........................................................................... 48 3.4.2. Đánh giá về độ chính xác ................................................................. 49 3.4.3. Một số hạn chế ................................................................................. 51
2 3.5. Kết chương ....................................................................................... 51 KẾT LUẬN ...................................................................................................... 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 53
3 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Đại Thọ. Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, của tôi, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và pháp luật Việt Nam. Mọi tài liệu tham khảo đều được tôi trích dẫn nguồn đầy đủ. Hà Nội, ngày… tháng… năm Học viên Trần Quang Chung
4 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin cảm ơn tất cả các thầy, cô trường Đại học Công Nghệ - Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại trường. Tiếp theo, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Nguyễn Đại Thọ, người thầy đã nhiệt tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi để đi đến thành quả cuối cùng. Tuy tôi đã rất cố gắng để hoàn thiện luận văn này, nhưng không thể không mắc những thiếu sót. Do đó, tôi rất mong được sự góp ý và nhận xét chân thành nhất của các thầy cô và các bạn. Hà Nội, ngày…. tháng …. năm …. Học viên Trần Quang Chung
5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT STT Ký hiệu Ý nghĩa 1 CSDL Cơ sở dữ liệu 2 DBMS Database Management System – Hệ quản trị cơ sở dữ liệu 3 SQL Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc (Structured Query Language)
6 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Qui trình thực hiện tấn công tiêm nhiễm SQL.................................... 13 Hình 1.2 Phân loại tấn công tiêm nhiễm SQL ................................................... 14 Hình 2.1 Kiến trúc đề xuất của SDriver [2, tr.5] ............................................... 23 Hình 2.2 Kiến trúc thực tế của Sdriver [2, tr.8] ................................................. 24 Hình 2.3 Chế độ huấn luyện của SDriver ......................................................... 25 Hình 2.4 Chế độ thực thi của SDriver ............................................................... 27 Hình 2.5 Ví dụ vai trò của stack trace.[1,tr.25] ................................................. 28 Hình 2.6 Ví dụ tấn công tautologies thành công ............................................... 32 Hình 2.7 Ví dụ tấn công UNION thành công .................................................... 33 Hình 2.8 Ví dụ tấn công Piggy-Backed thành công .......................................... 34 Hình 2.9 Cơ chế rút gọn câu truy vấn của SDriver cải tiến ............................... 36 Hình 3.1 Truy vấn hợp lệ bị nhận nhầm trong SDriver cải tiến......................... 38 Hình 3.2 Mẫu SQL rút gọn trong CSDL anomaly – SDriver cải tiến ................ 39 Hình 3.3 Chế độ huấn luyện trong giải thuật đề xuất ........................................ 40 Hình 3.4 Chế độ thực thi trong giải thuật đề xuất ............................................. 41 Hình 3.5 Cấu trúc bảng Anomaly ..................................................................... 42 Hình 3.6 Tiến hành huấn luyện cho hệ thống.................................................... 43 Hình 3.7 Hệ thống không phát hiện ra bất thường ............................................ 43 Hình 3.8 Hệ thống nhận định đúng câu truy vấn hợp lệ .................................... 44 Hình 3.9 Hệ thống phát hiện tautologies sử dụng cùng chú thích ..................... 45 Hình 3.10 Hệ thống phát hiện Union sử dụng cùng chú thích ........................... 45 Hình 3.11 Hệ thống phát hiện Piggy-Backed sử dụng cùng chú thích............... 46 Hình 3.12 Hệ thống phát hiện chuỗi tấn công tại trường Password ................... 47 Hình 3.13 Dữ liệu bảng anomaly ...................................................................... 47 Hình 3.14 Phát hiện tấn công dựa vào dữ liệu bảng anomaly............................ 48
7 Hình 3.15 Giao diện Burp Suite ....................................................................... 49 Hình 3.16 Ví dụ lấy thông tin POST................................................................. 50
8 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3-1 Thời gian thực thi truy vấn ................................................................ 49 Bảng 3-2 Kết quả ngăn chặn tấn công tiêm nhiễm SQL ................................... 50
9 MỞ ĐẦU Trong xu hướng phát triển bùng nổ thông tin ngày nay, các ứng dụng web đang trở thành một phần thiết yếu của cuộc sống hàng ngày. Các ứng dụng web có mặt tại khắp nơi, thực hiện các nhiệm vụ quan trọng và xử lý rất nhiều dữ liệu nhạy cảm của người dùng. Vì vậy mà nó trở thành mục tiêu tấn công ưa thích của tin tặc. Các hình thức tấn công rất đa dạng như thay đổi nội dung của trang web, tấn công từ chối dịch vụ khiến cho việc truy cập trang web không thể thực hiện hoặc rất khó thực hiện, chiếm quyền điều khiển trang web, lấy cắp thông tin nhạy cảm của khách hàng, … Hầu hết những tấn công đó đều dựa trên những lỗ hổng bảo mật của ứng dụng web. Theo OWASP (Open Web Application Security Project), mười lỗ hổng bảo mật ứng dụng web bị tấn công nhiều nhất, năm 2017, tiêm nhiễm (injection) luôn là mối đe dọa số một đối với các ứng dụng web, trong đó có tiêm nhiễm SQL (Structured Query Language) - Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc [3]. Do sự nguy hại của tấn công tiêm nhiễm SQL, các phương pháp phát hiện, phòng chống luôn được hoàn thiện kể từ khi nó xuất hiện. Về cơ bản các phương pháp sẽ được áp dụng ở hai vị trí. Một là ngay tại phía ứng dụng web, tiêu biểu là phương pháp sử dụng các câu lệnh tham số. Nó được sử dụng rộng rãi, thậm chí còn được xây dựng thành framework, tiêu chuẩn an toàn với đội ngũ phát triển ứng dụng web. Hai là nằm trung gian giữa ứng dụng web và cơ sở dữ liệu như là xây dựng tường lửa cơ sở dữ liệu, xây dựng các bộ lọc truy vấn. Phương pháp này tập trung xây dựng tập hợp các khuôn mẫu tấn công tiêm nhiễm hoặc các khuôn mẫu hợp lệ, sau đó tiến hành so sánh với truy vấn đến cơ sở dữ liệu trong thực tế. Từ đó, đưa ra quyết định ngăn chặn hoặc tiếp tục cho phép kết nối đến cơ sở dữ liệu. Trong hai tập mẫu, xây dựng tập các mẫu hợp lệ dễ dàng thực hiện hơn, mặc dù có thể phát hiện nhầm truy vấn hợp lệ thành tấn công nhưng cũng hạn chế nhỏ nhất khả năng cơ sở dữ liệu bị tấn công. Tùy theo mục đích hoạt động của toàn hệ thống (cơ sở dữ liệu và ứng dụng web) mà có thể lựa chọn phương pháp phù hợp. Một trong những giải pháp được xây dựng ở trung gian giữa ứng dụng web và cơ sở dữ liệu là SDriver. SDriver được đề xuất trong kỹ thuật chống tấn công tiêm nhiễm SQL bằng khuôn mẫu hợp lệ theo bối cảnh (Location-specific signatures prevent SQL injection attack) [2] của Dr. Dimitris Mitropoulos và Prof. Diomidis Spinellis. SDriver được thêm vào giữa ứng dụng web và trình điều khiển kết nối tới cơ sở dữ liệu. SDriver chịu trách nhiệm phát hiện và ngăn chặn tấn công tiêm nhiễm SQL thông qua một cơ sở dữ liệu những câu truy vấn
10 hợp lệ được gắn với bối cảnh. Phần thực hiện không cần thay đổi mã nguồn của ứng dụng, không ảnh hưởng nhiều đến hiệu năng của toàn hệ thống. SDriver được mô tả là một kỹ thuật đơn giản, hiệu quả trong phát hiện và ngăn chặn tấn công tiêm nhiễm SQL. Trong phạm vi nghiên cứu SDriver, tại trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội, luận văn của Thạc sỹ Nguyễn Thanh Liêm [1], chuyên ngành Truyền dữ liệu và Mạng máy tính đã phát hiện ra lỗ hổng của SDriver mà kẻ tấn công có thể lợi dụng để vượt qua. Luận văn đã đề ra được phương pháp khắc phục được lỗ hổng phát hiện trên cũng như cải tiến, nâng cao hiệu quả phát hiện tiêm nhiễm SQL. Thạc sỹ Nguyễn Thanh Liêm đã đề ra phương pháp xây dựng một tập dữ liệu các cấu trúc tấn công, được đặt phía trước SDriver và thay đổi cơ chế trong SDriver. Tuy nhiên, phần xây dựng bảng dữ liệu độc hại chưa thật sự mang ý nghĩa hỗ trợ SDriver do cùng thu thập cấu trúc đặc trưng của truy vấn SQL. Ngoài ra, do thay đổi cơ chế hoạt động của SDriver mà dẫn đến tỷ lệ phát hiện nhầm truy vấn hợp lệ thành truy vấn tấn công và ngăn chặn không cho phép kết nối đến cơ sở dữ liệu của ứng dụng. Xét từ mức độ nguy hại của lỗ hổng và hoàn cảnh thực tế đó, luận văn tập trung nghiên cứu: “Chống tấn công SQL injection sử dụng các khuôn mẫu tổng quát”. Luận văn đề xuất một cơ chế hoạt động mới cho SDriver, làm giảm khả năng phát hiện nhầm các chuỗi truy vấn hợp lệ thành truy vấn tấn công. Cơ chế hoạt động thay đổi tập trung vào xử lý thành phần chú thích được cho là không cần thiết trong câu truy vấn và chuỗi ký tự do người dùng nhập vào. Luận văn đưa phương pháp xây dựng một bảng dữ liệu chứa các chuỗi ký tự tấn công tiêm nhiễm SQL. Bên cạnh những chuỗi ký tự có trong bảng dữ liệu độc hại ban đầu, trong quá trình hoạt động, dựa trên phát hiện của SDriver, nếu chuỗi truy vấn đến bị nhận định là tấn công thì chuỗi ký tự tấn công tiêm nhiễm nằm trong chuỗi truy vấn đó sẽ được lọc ra và thêm vào bảng dữ liệu độc hại. Qui trình phát hiện tấn công tiêm nhiễm thay đổi có thêm một bước xử lý đầu tiên là khi nhận được câu truy vấn, hệ thống sẽ tiến hành lọc ra các chuỗi ký tự nghi là tấn công trong đó và tiến hành so sánh với bảng dữ liệu độc hại. Nếu phát hiện có trùng lặp, hệ thống thông báo tấn công và chặn lại, không cần thực hiện kiểm tra khuôn mẫu hợp lệ. Nhìn chung, luận văn đã khắc phục được lỗi phát hiện nhầm của SDriver cải tiến và có xây dựng được một giải pháp hỗ trợ phát hiện tấn công tiêm nhiễm SQL.
11 Tuy nhiên, trong quá trình xây dựng, triển khai, luận văn vẫn còn một số hạn chế trong việc kiểm tra chuỗi do ký tự người dùng nhập vào và lọc chuỗi ký tự tấn công ( nếu có) trong đó. Phần tiếp theo của luận văn được trình bày theo bố cục sau: Chương 1: Tổng quan về tấn công tiêm nhiễm SQL. Chương này đề cập tổng quan về tấn công tiêm nhiễm SQL, cách thức tấn công, các phương pháp phòng chống một cách tổng quát. Chương 2: Một số phương pháp chống tấn công tiêm nhiễm SQL sử dụng các khuôn mẫu tổng quát. Chương này giới thiệu về phương pháp chống tấn công tiêm nhiễm SQL sử dụng các khuôn mẫu hợp lệ theo bối cảnh. Những lỗ hổng phát hiện trong SDriver, đề xuất cải tiến của luận văn Thạc sỹ Nguyễn Thanh Liêm, tạm gọi là SDriver cải tiến Chương 3: Đề xuất của chúng tôi. Chương này luận văn đề xuất phương pháp, tối ưu trình điều khiển SDriver và xây dựng tập các mẫu độc hại hỗ trợ. Kết quả mô phỏng, đánh giá giải thuật mới.
12 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TẤN CÔNG TIÊM NHIỄM SQL 1.1. Khái niệm tấn công tiêm nhiễm SQL Tiêm nhiễm SQL (còn gọi là SQL Injection) không còn là khái niệm quá mới, nhưng nó vẫn là một trong những kiểu tấn công mạng khá phổ biến. Tấn công tiêm nhiễm SQL là một kỹ thuật tấn công vào hệ thống cơ sở dữ liệu của ứng dụng (web, mobile hoặc desktop …) thông qua việc kẻ tấn công lợi dụng lỗ hổng để tiến hành tiêm nhiễm mã độc vào câu truy vấn SQL và thi hành các câu lệnh SQL bất hợp pháp trên cơ sở dữ liệu (CSDL) đằng sau ứng dụng web. Thay vì nhập dữ liệu hợp lệ, kẻ tấn cống sẽ nhập một câu lệnh truy vấn độc hại bất kỳ vào, có khả năng gây ra một số thiệt hại nghiêm trọng đối với cơ sở dữ liệu và toàn bộ hệ thống. Kẻ tấn công có thể lấy cắp được thông tin nhạy cảm của khách hàng, người dùng như tên, tuổi, địa chỉ, số tài khoản, số điện thoại … Ngoài ra, tấn công tiêm nhiễm SQL có thể cho phép những kẻ tấn công thực hiện các thao tác xóa, sửa, chèn, cập nhật trên CSDL của ứng dụng, thậm chí là máy chủ mà ứng dụng đó đang chạy. Lỗi này thường xãy ra trên các ứng dụng web có dữ liệu được quản lý bằng các hệ quản trị cơ sở dữ liệu như SQL Server, MySQL, Oracle, DB2, Sysbase... Hình 1.1 từ [4] là mô tả cho qui trình một cuộc Tấn công tiêm nhiễm SQL. Các bước thực hiện như sau: Bước 1: Kẻ tấn công dò quét lỗ hổng của ứng dụng web. Khi phát hiện lỗ hổng, hắn tiến hành tiêm nhiễm chuỗi ký tự độc hại, gửi đến CSDL thông qua ứng dụng web. Bước 2: Máy chủ web tiếp nhận truy vấn tiêm nhiễm và gửi nó đến máy chủ ứng dụng web (Application server). Bước 3: Tại máy chủ ứng dụng web, truy vấn tiêm nhiễm sẽ tiếp tục được chấp nhận do kẻ tấn công đã khai thác lỗ hổng của chính ứng dụng web. Nó tiếp tục được gửi đến máy chủ CSDL (Database server). Bước 4: Tại máy chủ CSDL, truy vấn tiêm nhiễm được thực thi. Dữ liệu chứa thông tin nhạy cảm của người dùng sẽ được trả về và hiển thị trên ứng dụng web. Bước 5: Kẻ tấn công nhận được thông tin nhạy cảm. Sau đó, kẻ tấn công tiếp tục thực hiện các tấn công tiêm nhiễm SQL khác.
13 Trên đây là qui trình thực hiện tấn công tiêm nhiễm SQL. Sau khi thực hiện tấn công tiêm nhiễm CSDL, kẻ tấn công đã thu thập được thông tin nhạy cảm của người dùng hợp lệ như User ID, Password,… Kẻ tấn công có thể sử dụng chính những thông tin này để thực hiện các cuộc tấn công khác như leo thang, chiếm quyền điều khiển máy chủ CSDL. Hình 1.1 Qui trình thực hiện tấn công tiêm nhiễm SQL 1.2. Phân loại tấn công tiêm nhiễm SQL Tấn công tiêm nhiễm SQL được phân chia thành nhiều loại khác nhau tùy theo tiêu chí đánh giá. Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn, tấn công tiêm nhiễm SQL có thể chia làm 3 loại như sau: - Order Wise - Blind SQL Injection
14 - Against Database Hình 1.2 Phân loại tấn công tiêm nhiễm SQL 1.2.1. Order Wise. Kết quả của tấn công tiêm nhiễm SQL có thể thấy được ngay sau khi tiêm nhiễm hoặc phản hồi sau một thời gian tiêm nhiễm. Dựa trên thời gian phản hồi đó, có thể phân chia tấn công tiêm nhiễm SQL thành 3 loại sau: Tiêm nhiễm First Order: Kẻ tấn công nhận được kết quả mong muốn ngay lập tức, bằng các phản hồi trực tiếp từ ứng dụng đang tương tác hoặc một số cơ chế phản hồi khác, chẳng hạn như email… Triển khai - Kẻ tấn công có thể gửi liên kết / tệp dưới dạng tệp đính kèm với email, khi người dùng nhấp vào liên kết / tệp này, tệp thực thi được xử lý trên hệ thống của người dùng và tệp thực thi này tấn công ứng dụng / hệ thống. Nó có thể lưu trữ mã độc trên máy chủ để khởi chạy chuỗi các cuộc tấn công. Xem xét một ví dụ khác khi kẻ tấn công sử dụng mệnh đề LIKE thì cơ sở dữ liệu sẽ trả về các nội dung phù hợp. Ví dụ: “SELECT email, password, login-id FROM members WHERE email = '' OR fullname LIKE '%harry%';” Tại đây, CSDL sẽ trả về thông tin của bất kỳ người dùng nào có tên có chứa "harry". Khi đó, kẻ tấn công nhận được kết quả ngay lập tức, đó là lý do tại sao đó là cuộc tấn công Tiêm nhiễm First Order. Tiêm nhiễm Second Order: Việc thực hiện mã độc được kẻ tấn công tiêm vào ứng dụng, nhưng không được ứng dụng kích hoạt ngay lập tức. Các đầu vào độc hại được kẻ tấn công gieo vào hệ thống hoặc CSDL. Điều này được sử dụng để gián tiếp kích hoạt tấn công tiêm nhiễm SQL sau này. Nên khi cuộc tấn công xảy ra, câu truy vấn bị thay đổi không phải từ người dùng mà từ chính bên trong hệ thống.
15 Tiêm nhiễm Lateral: Kẻ tấn công khai thác thủ tục PL/Query (Ngôn ngữ truy vấn cấu trúc). Các biến có kiểu dữ liệu DATE hoặc NUMBER không nhận bất kỳ đầu vào nào từ người dùng và do đó thường không được coi là có thể khai thác tấn công. Nó phụ thuộc vào kỹ thuật của kẻ tấn công. 1.2.2. Blind SQL Injection Tấn công tiêm nhiễm SQL ‘mù’ được sử dụng khi mà một ứng dụng web được cấu hình không hiển thị thông báo lỗi hay chỉ hiển thị những thông báo lỗi chung chung, không hiển thị ra lỗi của SQL. Hai biến thể chính thực hiện tấn công tiêm nhiễm SQL “mù” là: Tấn công dựa vào nội dung phản hồi và Tấn công dựa vào độ trễ thời gian phản hồi. Tấn công dựa vào nội dung phản hồi: Kẻ tấn công thêm các biểu thức TRUE/ FALSE vào các truy vấn SQL khác nhau gửi đến CSDL ứng dụng web. Sau đó, kết quả phản hồi của ứng dụng sẽ được phân tích. Ví dụ: “SELECT book from PRODUCTS WHERE category = 'harry potter' AND 1 = 1;” Truy vấn trên được thêm vào một mệnh đề luôn đúng “AND 1 = 1” . Hệ thống trả về thông tin book phù hợp. “SELECT book from PRODUCTS WHERE category = 'harry potter’ AND 1 = 2;” Truy vấn trên được thêm vào một mệnh đề luôn sai “AND 1 = 2” . Điều này sẽ đánh giá TRUE hoặc FALSE. Nếu kết quả trả về là một trang lỗi được hiển thị thì điều đó chứng tỏ rằng ứng dụng web dễ bị tấn công tiêm nhiễm. Các cuộc tấn công còn có thể thực hiện trên thanh địa chỉ của ứng dụng web. Tấn công dựa vào độ trễ thời gian phản hồi: cuộc tấn công thực hiện phân tích thời gian phản hồi của hệ thống sau mỗi truy vấn SQL gửi đến. Kẻ tấn công gửi truy vấn làm CSDL thực hiện một hành động tốn thời gian. Nếu hệ thống không trả về phản hồi ngay lập tức thì ứng dụng này dễ bị tấn công tiêm nhiễm SQL. Kẻ tấn công có thể đưa ra một truy vấn như bên dưới để đánh giá hệ thống. “SELECT book from PRODUCTS WHERE category = 'harry potter’ AND if(1=1, sleep(10), false);”
16 Nếu hệ thống có lỗ hổng tiêm nhiễm SQL thì phản hồi sẽ bị trễ 10 giây với truy vấn trên. 1.2.3. Against Database Có nhiều kỹ thuật tấn công Against Database. Một số kỹ thuật tấn công tiêu biểu như sau: Tautologies: Mục đích của một cuộc tấn công dựa trên tautology là tiêm mã vào một hoặc nhiều câu lệnh điều kiện luôn đúng. Trong loại tấn công SQL này, kẻ tấn công khai thác tiêm nhiễm vào mệnh đề WHERE, tức là các truy vấn luôn trả về kết quả khi đánh giá tham số điều kiện tại mệnh đề WHERE. Tất cả các hàng trong bảng cơ sở dữ liệu được truy vấn trả về khi chuyển đổi điều kiện thành một tautology. Ví dụ: Kẻ tấn công có thể nhập chuỗi “‘or ‘1’ = ‘1 “. Truy vấn kết quả là: “SELECT * FROM user_account WHERE user_name = ’adm’ AND password = ’’or ‘1’ = ’1’;” Khi thực thi truy vấn, mệnh đề ‘1’ = ’1’ là luôn đúng nên CSDL sẽ trả về kết quả là toàn bộ dữ liệu trong bảng user_account mà không cần quan tâm đến user_name và password. Như vậy là kẻ tấn công có thể có dữ liệu truy cập của toàn bộ người dùng. Với trường hợp đăng nhập hệ thống, ở đây kẻ tấn công đã vượt qua được xác thực. Chú thích cuối dòng: Kẻ tấn công lợi dụng việc CSDL sẽ bỏ qua chuỗi đằng sau dấu chú thích dòng, ví dụ như “--” hay “# “, khi thực thi truy vấn. Bằng cách chèn dấu chú thích vào vị trí thích hợp của câu truy vấn, kẻ tấn công sẽ lừa được CSDL thực thi câu truy vấn đã bị thay đổi. Ví dụ, kẻ tấn công tiến hành chèn dấu chú thích vào trường user_name, câu truy vấn sẽ trở thành như sau: “SELECT * FROM user_account WHERE user_name = ’admin’ -- AND password = ’’;” Như vậy, khi kiểm tra, CSDL sẽ tiến hành đăng nhập với tài khoản là admin. Tuy nhiên với trường hợp, trong bảng user_account không có user_name nào là admin thì kẻ tấn công cũng không thể xâm nhập vào cơ sở dữ liệu.
17 Ngoài ra, kẻ tấn công có thể kết hợp với tautologies để lấy được dữ liệu. Ví dụ, kẻ tấn công thêm “‘ or 1=1--“ vào trường user_name. Câu truy vấn sẽ như sau: “SELECT * FROM user_account WHERE user_name = ’’ or 1=1 -- ' AND password = ’’;” Kết quả tương tự như tautologies. Dấu chú thích ở đây được chèn vào cho phù hợp với cú pháp SQL. Suy luận: Trong cuộc tấn công này, truy vấn được sửa đổi thành dạng thực hiện dựa trên câu trả lời cho câu hỏi true /false về các giá trị dữ liệu trong CSDL. Trong kiểu tiêm nhiễm này, đối tượng là các trang web có đủ bảo mật để chống lại các tấn công tiêm nhiễm hiện thời. Kẻ tấn công phải sử dụng một phương pháp khác để có được phản hồi từ CSDL. Ở đây, kẻ tấn công tiêm nhiễm các lệnh vào trang web và sau đó quan sát cách trang web phản hồi. Bằng cách quan sát cẩn thận hành vi thay đổi của trang web, kẻ tấn công có thể ngoại suy không chỉ các tham số dễ bị tổn thương mà còn có thêm thông tin về các giá trị trong cơ sở dữ liệu. Các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng với những kỹ thuật này, họ đã có thể đạt được tốc độ trích xuất dữ liệu là 1B / s. Xem xét hai chuỗi tiêm nhiễm có thể thêm vào trường đăng nhập. Đầu tiên là “admin’ and 1 = 0 --” và “admin’ and 1 = 1 --". Điều này dẫn đến hai truy vấn sau: “SELECT * FROM user_account WHERE user_name = ’admin’ and 1=0 -- ' AND password = ’abc123’;” “SELECT * FROM user_account WHERE user_name = ’admin’ and 1=1 -- ' AND password = ’abc123’;” Trong trường hợp đầu tiên, ứng dụng được bảo mật và đầu vào để đăng nhập được xác thực chính xác. Cả hai truy vấn sẽ trả về thông báo lỗi đăng nhập và kẻ tấn công sẽ biết rằng tham số đăng nhập không dễ bị tấn công. Trong kịch bản thứ hai, ứng dụng không an toàn và tham số đăng nhập dễ bị tiêm nhiễm. Kẻ tấn công gửi chuỗi tiêm nhiễm đầu tiên và nhận được thông báo lỗi đăng nhập, vì nó luôn bị đánh giá là sai. Tuy nhiên, kẻ tấn công không biết liệu đây có phải là do ứng dụng xác thực đầu vào chính xác và ngăn chặn tấn công hay do chính cuộc tấn công gây ra lỗi đăng nhập. Kẻ tấn công sau đó gửi truy vấn thứ hai, kèm mệnh đề luôn đúng. Nếu trong trường hợp này không
18 có thông báo lỗi đăng nhập, thì kẻ tấn công biết rằng cuộc tấn công đã đi qua và tham số đăng nhập dễ bị tiêm nhiễm. Truy vấn Union: Với kỹ thuật này, kẻ tấn công lợi dụng lỗ hổng tham số để thay đổi bộ dữ liệu trả về cho một câu truy vấn. Với câu truy vấn hợp lệ bên trên, kẻ tấn công có thể tiêm nhiễm vào trường login là “’ UNION SELECT bankNumber FROM Bank WHERE ID =101--”. Lúc này câu truy vấn sẽ trở thành: “SELECT * FROM user_account WHERE user_name = ’’ UNION SELECT bankNumber FROM Bank WHERE ID = 101 - -' AND password = ’’;” Với câu truy vấn đã bị thay đổi trên, CSDL dù không tìm thấy bản ghi login nào phù hợp với “user_name = ’’”nhưng vẫn sẽ tìm thấy bản ghi bankNumber phù hợp với “ID = 101”. CSDL sẽ tiến hành hợp 2 bộ kết quả, và bankNumber vẫn sẽ được trả về cho ứng dụng. Truy vấn Piggy-Backed: Kỹ thuật tấn công này dựa vào máy chủ CSDL được cấu hình để thực thi nhiều câu truy vấn khác nhau trên cùng 1 dòng mã và được ngăn cách bởi dấu “;”. Kẻ tấn công sẽ chèn thêm các câu truy vấn trái phép vào câu truy vấn ban đầu với mục đích trích xuất dữ liệu, thay đổi dữ liệu, thực hiện từ chối dịch vụ hay thực thi lệnh từ xa. Ví dụ, kẻ tấn công có thể nhập mã độc “’; SHUTDOWN --” vào trường user_name. Câu truy vấn lúc này sẽ là “SELECT * FROM user_account WHERE user_name = ’’; SHUTDOWN -- ‘; AND password =’’;” Khi thực thi câu truy vấn trên, CSDL sẽ thực thi luôn câu lệnh “SHUTDOWN”, CSDL sẽ bị tắt, một loạt các truy vấn hợp lệ sau đó sẽ không kết nối được. 1.3. Các phương pháp ngăn chặn tấn công tiêm nhiễm SQL Các nhà nghiên cứu đã đề xuất ra rất nhiều các biện pháp phòng chống và ngăn chặn tấn công tiêm nhiễm SQL. Các biện pháp được thực thi ở các mức khác nhau từ ứng dụng web, trung gian đến CSDL. Các biện pháp ngăn chặn tấn công tiêm nhiễm SQL có thể kể đến như sau: Tham số hóa truy vấn: Sử dụng tham số hóa truy vấn là một trong những cách tốt nhất để ngăn chặn việc tiêm nhiễm SQL. Nó cũng đơn giản để viết và