突破正则匹配：探寻SQL注入绕过WAF的本源之道 – 作者:DD想上学了

前言：网络上SQL注入绕过WAF的帖子文章纷繁多样，良莠不齐，眉毛胡子一把抓，各种姿势让人眼花缭乱。于是，便有学生问我，SQL注入绕过WAF的最本质原理是什么…….

0X01 WAF介绍

要从本质上回答SQL注入绕过WAF的原理就首先要了解WAF。WAF（Web Application Firewal，网站应用级入侵防御系统）是对Web网站实施安全防护和负载均衡的主要工具，是大小网站标配之一，应用范围极其广泛。WAF从产品形态上来划分，可以大致分为三类：硬件WAF、软件WAF和云WAF。三种WAF的特点和具体例子如图所示： 目前，几乎所有的WAF都可以基于规则来识别过滤SQL注入，这是WAF优点，也是我们能够使用多种姿势绕过WAF的前提保证，而基于规则就直接可以理解为基于正则表达式匹配。为说明这个基础判定条件，我们通过公开资料分析主流WAF的详细参数加以佐证。

硬件WAF：从下图可以看出，绿盟硬件WAF中明确指出，多种基于规则的检测基于规则防护来对抗SQL注入，表明硬件WAF采用正则表达式来过滤SQL注入。软件WAF：安全狗作为国内一款低端主流的软件WAF产品，受到众多站长的青睐，其HTTP检测规则中提出防止复杂的and or 方式注入，防止基于时间的注入判断等，这些都表明软件WAF也采用正则表达式过滤SQL注入。云WAF：腾讯云Web防火墙中对于防止SQL注入的描述是基于AI+规则，说明云WAF在防护SQL注入时依然离不开基于规则的正则匹配。因此，WAF使用基于基于规则的防护手段是常态，基于规则就是基于正则匹配，理解了正则表达式有助于我们从原理本质上弄清各种绕过WAF的手段。

0X02 WAF正则匹配原理

正则表达式（regular expression）是使用单个字符串来描述、匹配一系列符合某种句法规则的字符串，广泛应用于各种编程代码中。例如：匹配8位数字的QQ号码的正则表达式可以写成^d{8}$；匹配1开头11位数字的手机号码可以写成 ^1d{10}$；匹配*号是14~18位的数字可以写成^d{14,18}$。正则表达式虽然是一个非常强大的处理字符工具，但其可读性很差、晦涩难懂。完整的正则表达式由两种字符构成：特殊字符（元字符）和普通字符。这里我们用正则表达式提取URL中的各个组成部分的例子来说明其原理： 对于网站管理员来说，在用上面的正则表达式获取到URL链接中的参数提后，下一步要做的是继续使用正则表达式分析参数，过滤掉恶意攻击。为此，网站管理员可以先使用这样的正则表达式：

"[\x22\x27]\s*OR|AND\s*\d+\x3d\d+"

其中，\x22 是双引号”、\x27单引号’、\x3d为=号的ASCII编码。这样是正则表达式在忽略大小写的模式下，可以过滤类似’ or 1=1或者’ and 22=22样式的SQL注入测试，这也是上面某狗SQL注入过滤规则之一的“防止简单and or方式注入”。诚然，这样一个正则表达式太过于简单，很容易被攻击者绕过，于是网络管理员使出浑身力气，构建了一个恶意SQL注入的正则表达式库，部分如下所示：

"(OR|AND)(\s+?).+?=[\x22\x27](\s+?)[\x22\x27]$"
  "(OR|AND)(\s+?).+?=(\s+?)[\x22\x27]$", "([\x22\x27])?(\s+?)--(\s+?)([\x22\x27])?"
 ".+?=[\x22\x27]\*[\x22\x27]\s(AND|OR)\s.+?=[\x22\x27][\x22\x27]", "\x3bDROP"
 "((\x27)|(\x22))\*((\x27)|(\x22))"
 "#.+?WHERE.+?SELECT", "--.+?[\x22\x27]","%27%20","\/\*|\*\/",";.+?$"
 "\w*((\%27)|(\'))(\s?)((\%6F)|(\%4F))((\%72)|(\%52))"
  "\w*((\%27)|(\'))(\s?)((\%6F)|o|(\%4F))((\%72)|r|(\%52))"
  "\w*((\%6F)|(\%4F))((\%72)|(\%52))(\s?)((\%27)|(\'))",".+?(\%2A).+?$"
 ".+?(0x3(a|A)).+?$", ".+?information_schema.+?$"

0X03 从正则匹配角度反观WAF绕过手法

WAF主流绕过手法主要包括关键词替换绕过、编码替换绕过、注释绕过和参数污染等。下面我们对这四种主流的绕过手法，结合正则表达式进行深度分析：

方式一：关键词替换绕过

对于SQL注入中，攻击者常用的关键词有：and, or, union, where, limit, group by, select。

针对这些关键词，WAF可以轻易写出正则匹配规则，从而阻挡攻击。为此，最有效的方法就是使用等价函数替换关键词，如用“||”替换“union”，用“group by user_id having user_id = 1”替换“limit 1”等，常用的等价函数还有：

hex()、bin() ==> ascii()
sleep() ==>benchmark()
concat_ws()==>group_concat()
mid()、substr() ==> substring()
@@user ==> user()
@@datadir ==> datadir()

利用这些等价函数，可以绕过WAF正则匹配对关键词的过滤机制，从而达到攻击目的，网上很多文章大篇幅教你怎么替换关键词，其本质和出发点就在于此。一般来说，WAF都会开启大小写同时过滤机制，尝试使用大小写绕过正则的可能性较小。

方式二：编码替换绕过

目前，常用的编码有URL 编码、Unicode 编码、HTML 实体编码、双重URL编码等。上文已经有了ASCII编码，这里不再赘述。

例如，对于Unicode 编码，单引号: %u0027；空格：%u0020；左括号：%u0028；右括号：%u0029。

URL编码中，空格为%20、单引号为%27、左括号为%28、右括号为%29、*为%2a、/为%2f，%为%25，这些特殊字符的编码一样会被WAF录入正则匹配规则之中，单独使用%2a或者%27的话会触发正则的匹配机制。在探知WAF对特殊字符编码进行匹配过滤后，可以使用编码绕过的“大招”，即构建二次编码绕过WAF,具体如下所示：

攻击端

编码前：page.php?id=?id=1/**/UNION/**/SELECT

二次编码后：page.php?id=1%252f%252a*/UNION%252f%252a*/SELECT

服务器端解析过程：

第一次解码：page.php?id=1%2f%2a*/UNION%2f%2a*/SELECT

第二次解码：page.php?id=?id=1/**/UNION/**/SELECT

使用二次编码绕过正则匹配的可能性极大，优先推荐使用！

方式三：注释绕过

常用的注释的符号有：//, — , /**/, #, –+,– -, ;，–a，使用注释可以规避对空格的依赖或关键字识别，从而突破WAF正则匹配，特别是对于MySQL数据库，还可以使用内联注释，利用其“/*！SQL语句*/”表示注释里面的SQL语句会被执行的特性绕过正则匹配。如union select这种关键词极易被WAF正则匹配拦截，可以使用注释uni/**/on se/**/lect混淆匹配。再比如以下SQL注入语句：

id=1 union select user,password from mysql.user

可以改为：

id=1 /*!union*/ /*!select*/  user,password /*!from*/ mysql.user

甚至还可以再综合利用编码混淆进一步变形为：

id=1 /*!%75nion*/ /*!%53elec%54*/  user,password /*!from*/ mysql.user

在搞清楚WAF的过滤规则之后，综合利用上述三种绕过方式，灵巧搭配，主动变形，绕过WAF将不再困难。

方式四：HTTP 参数污染绕过

HTTP 参数污染绕过的原理主要是服务器在接受到用户传递过来的参数时，WAF仅检查第一个或者前几个参数，而不是将所有的参数都送入WAF进行过滤分析。针对于此，可以在后面参数中构造SQL注入语句。如：

?id=1/**/union/*&id=*/select/*&id=*/pwd/*&id=*/from/*&id=*/users

可以利用解析容器的这一特点，综合上述三种绕过WAF正则的方法，突破WAF的SQL注入限制。

0X04 小结

SQL注入漏洞稳居OWASP Top1榜首之位，其存在范围广，危害程度大。要是用一句话总结本文，就是要如何回答文章开头那位学生的问题，现在可以这么回答：所有的SQL注入变形方式都是为了突破WAF防御，猜解出WAF防御规则就可以针对性绕过WAF，而目前WAF防御还基本依靠正则匹配。因此，SQL注入绕过正则匹配，就可以绕过WAF！

除此之外，在撰写本文的时候，还觉得：

1.目前，主流WAF基本全部依靠正则表达式过滤用户输入，由于需要在业务可用性和安全性之间寻找平衡点，正则表达式必不会穷举所有的攻击形式，只要使用正则，就有被绕过的可能。

2.目前，单一的绕过手段很难突破高级WAF，需要手注几次尝试猜解WAF正则形式，从而综合使用多种绕过手段进行精准突破。

3.网上绕过WAF的帖子教程繁多，在学习过程中，需要根据WAF防御本质，抓住要害，学习效果才能事半功倍。

本文不妥之处，还请各位大牛批评指正，也欢迎童鞋们站内信加我讨论交流，共同提高安全技能！

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来源：freebuf.com 2020-03-20 09:00:00 by: DD想上学了