Think Like a Hacker! : Injection이란?

Overview

이번 포스팅에서는 Injection공격에 대해서 설명해보도록 하겠습니다.

Injection?

OWASP top10에서 2013, 2017 연속으로 1위를 차지한 만큼 굉장히 위험한 공격기법입니다.
쉬운 공격 난이도에 비해 파괴력이 어마어마하기 때문에 보안에 손을 한번이라도 담궈본 사람들은 무조건 들어봤을겁니다.

Code Injection은 공격자에 의해서 취약한 컴퓨터 프로그램 코드를 삽입하고 실행을 변경하는 방식으로 이용되고, 어플리케이션이 인터프리터에 신뢰할 수 없는 데이터를 보낼 때 발생합니다.

Code Injection에는 여러 종류가 있는데 오늘은 OS Command Injection과 SQL Injection에 대해서 알아보겠습니다.

OS Command Injection

시스템의 명령어를 쿼리문에 주입하여 서버 운영체제에 접근하는 공격 즉, 웹페이지에 시스템 명령어를 주입하여 쉘을 획득하는 공격!

예를 들어 아래와 같이 nslookup으로 입력된 주소의 dns를 확인하는 웹 페이지가 있습니다.

해당 페이지는 php로 짜져있고, dns lookup을 하기위해 파라미터를 commandi로 받아 shell_exec로 실행시키고 있습니다.

그런데 command로 실행시킬 파라미터를 plain하게 받아오는것부터가 뭔가 찜찜하지 않으십니까?

아래 사진과 같이 주소옆에 파이프(‘|‘)를 붙이고 파일의 리스트를 출력하는 ls command를 입력하였더니 정상적으로 dns리스트가 출력되는 것이 아니라 웹서버 내 파일들이 출력되는 것을 확인할 수 있습니다.

더 나아가서는 웹서버의 서버 계정을 탈취될 위험성이 있으며

이를 토대로 웹서버로의 원격 접속까지 시도될 수 있습니다.

OS Command Injection으로 발생할 수 있는 문제들:

• 전체 시스템 탈취
• 서비스거부
• 서버 내 중요한 정보 유출(password, 암호키 등)
• 다른 시스템에 대한 공격용 패드
• Botnet 또는 cryptomining을 위한 시스템으로 전락

OS Command Injection 예방하기

1. OS command를 실행시키지 말자!

OS Command를 사용하면 쉽고 빠르게 문제를 해결할 수 있습니다.
하지만 완벽한 validation없이는 치명적인 문제를 안고 있기 때문에 아예 사용하지 않는 것을 권장하고 있습니다.

하지만 서버단의 액션이 필요한 경우에는 os command 대신 3rd party의 라이브러리를 사용하는 것을 추천합니다.

예를들어 파일을 지우는 command를 실행해야 한다면,
rm 대신 java.nio.file.Files.deleteIfExists(file),
파일을 복사해야한다면
cp대신 java.nio.file.Files.copy(source, destination) 과 같은 라이브러리를 사용하도록 합니다.

2. 최소한의 권한으로만 실행하기

os command를 피치못하게 사용해야할 경우, 실행 권한을 root가 아닌 제한된 권한을 가진 user로 실행하게 하는 방법입니다.

예를 들어 rm -rf /가 실행되는 경우(실행되면 안되겠지만!) root유저로써 실행되는 것보다 tomcat유저로써 실행되는것이 피해를 줄일 수 있습니다.

3. command를 shell interpreter를 통해서 실행시키지 말 것

보통 shell interpreter로는 sh, bash, cmd, powershell등을 사용하는데 이런 interpreter로 command를 돌리게되면 원래 목적과는 맞지 않은 명령어들을 실행할 가능성이 있습니다.

예를들어 rm -rf을 command injection 했다고 했을 때,
sh로 실행했을 때에는 rm -rf 파이프 구문이 실행됩니다.

/bin/sh -c "/bin/rm/var/app/logs/x;rm –rf /"

반면 sh가아니라 rm바이너리 파일로 명령어를 실행시킨다면 전체 명령어가 실행되지 않을 것입니다. (rm명령어 포맷에 맞지 않기 때문)

/bin/rm /var/app/logs/x;rm -rf /

4. system command를 실행할 때 안전한 function사용하기

웹에서 시스템 command를 실행시킬 때 사용하는 명령어중 하나인 Runtime.getRuntime().exec()입니다.

Runtime.getRuntime().exec("/usr/bin/nmap " + ipAddress);

위 경우, 변수 ipAddress가 설계자의 의도대로 ip주소 하나만 적을 수도 있지만 파이프를 통해 여러 malicious한 코드를 적는다면?
exec 명령어는 여러개의 파라미터로 인식하고 파이프로 이어진 코드들을 의심없이 실행시킬 것입니다.

하지만 아래와 같이 exec의 파라미터를 String Array로 감싼다면,

Runtime.getRuntime().exec(new String[]{"/usr/bin/nmap",ipAddress});

두 개의 배열(“/usr/bin/nmap”, “ipAddress”)로만 인식되어 여러 malicious코드를 실행시킬 가능성을 배제시킬 수 있습니다.

5. (가능하면) 사용자의 입력이 command실행에 영향을 끼치지 못하게 하라

예를 들어 파일을 삭제하는 액션을 설계해야하는 경우,
유저와 파일의 매핑테이블같은 것을 만들어서 파일의 id만을 입력하게 하는겁니다.

realName = getRealFileName(fileID);
Runtime.getRuntime().exec(new String[]{"/bin/rm","/var/app/logs/"+realName});

위 코드에서는 유저의 입력(fileID)을 받아서 getRealFileName함수로 매핑테이블에서 검색을 하고 진짜 file이름을 반환하게 됩니다.
이런 과정하에서는 해커가 malicious한 코드를 input에 끼워넣어도 getRealFileName함수에서 일치하는 파일 명을 찾을 수 없으니 무용지물이 되게 됩니다.

6. Input validation (Whitelist사용! Blacklistㄴㄴ)

이전포스팅에서도 설명했다시피 blacklist로는 기상천외한 공격들을 완벽하게 막을 수 없기 때문에 Whitelist를 사용하는 것을 강력하게 권고하고 있습니다.

예를 들어 파일이름의 whitelist 같은 경우 [A-Za-z0-9.]+과 같이 제한을 둘 수 있습니다.

SQL Injection

웹 어플리케이션이 뒷단의 Database에 SQL쿼리를 질의하는 과정 사이에 발생하는 Injection공격입니다.
주로 인풋값을 제대로 필터링하거나 이스케이핑 하지 못했을 경우에 발생하며 공격난이도에 비해 파괴력이 무시무시하기 때문에 DB관리자, 웹 개발자라면 반드시 알아야 할 보안 위협입니다.

공격 유형

1. Error-based

가장 많이 쓰이는 대중적인 유형입니다.

예를 들어 로그인 화면이 있다고 가정해봅시다.

뒷단의 로그인을 위한 쿼리는 다음과 비슷하게 짜져 있을 겁니다.

stmt.executeQuery("SELECT * FROM users WHERE user='"+user+"' AND pass='"+pass+"'")

정상 쿼리 :

SELECT * FROM users WHERE user='bob' AND pass='secret'

정상적으로 user이름과 password가 들어가 있습니다.

SQL Injection 쿼리:

SELECT * FROM users WHERE user='' OR 1=1;--' AND pass=''

user이름에 “' OR 1=1;--”, password에 “null“을 넣어,

• OR 1=1 : WHERE 절을 모두 참으로 만듬
• ;-- : 뒤의 구문을 모두 주석처리 결과적으로 users 테이블의 모든 정보를 조회함으로써 가장 먼저 만들어진 계정으로 로그인에 성공하게 됩니다.

보통 관리자 계정을 가장 먼저 생성하므로, 관리자 계정이 탈취되어 다른 피해를 야기시킬 수도 있습니다.

2. UNION-based

SQL에서 UNION은 두 개의 쿼리문을 통합하여 하나의 테이블로 보여주게 하는 키워드 입니다.

SELECT name, text FROM log WHERE date='2018-04-01'UNION SELECT user, password FROM users --'

원래는 log테이블에서 설정한 date에 맞춰 name과 text를 출력하는 구문이지만,

SQL Injection으로 date항목에 2018-04-01'UNION SELECT user, password FROM users --구문을 끼워넣었습니다.
Injection된 구문이 성공하게 되면 log테이블에서 18년 4월 1일 name과 text를 출력하고, users테이블에서 user와 password를 모두 출력하게 됩니다.

UNION-based Injection이 성공하려면:

• 두 테이블의 컬럼수가 같아야 함
• 두 테이블의 데이터 형이 같아야 함

3. Blind injection

Blind Injection은 DB로부터 특정 값이나 데이터를 전달받지 않고, 많은 쿼리를 실행하여 원하는 항목의 값을 추론할 수 있는 방법입니다.

1. Boolean based SQL
쿼리의 응답값이 단순히 참과 거짓의 정보만 알 수 있을 때 사용할 수 있는 방법입니다.

사진출처 : SQL Injection 이란? (SQL 삽입 공격)/NoirStar

위의 그림은 Blind Injection을 사용하여 DB의 테이블 명을 알아내는 사진입니다.

정상대로라면 id값에 사용자의 id가 들어가고 password에 password값이 들어가 User테이블에서 검색하는 작업을 시도할텐데,

해커가 아무렇게나 가입한 자신의 아이디 ‘abc123’을 가지고 INPUT1에 빨간색으로 칠해진 코드를 삽입하였습니다!
삽입된 코드:

abc123’ and ASCII(SUBSTR(SELECT name From information_schema.tables WHERE table_type=’base table’ limit 0,1),1,1) > 100 --  

1. SELECT name From information_schema.tables WHERE table_type=’base table’ limit 0,1 : information_schema.tables테이블에서 table_type이 base table인 값을 찾아 name을 반환하는데 0번째부터 1개의 값만 반환합니다.
2. SUBSTR(1번에서 나온 table name 1개),1,1 : table name의 1번째 위치에서 1개의 글자를 반환합니다(첫 번째 글자만 반환)
3. ASCII(table name의 첫 번째 글자) > 100 : 첫 번째 글자를 ASCII코드로 변환하여 비교! 참이라면 로그인이 성공할 것이고 거짓이라면 로그인이 실패할 것입니다.

이런 작업을 스크립트로 만들어서 반복한다면 쉽게 테이블의 이름을 추론할 수 있을 것입니다.

이건 여담인데… SQL을 졸업 이후로 처음봐서 그런가 기억이 가물가물해서… 왜 limit은 0부터 시작하고 substr은 1부터 시작하는걸까요…

2. Time based SQL
위의 예시가 참과 거짓을 바탕으로 추론했다면 Time based SQL에서는 결과값이 반환되는 시간으로 추론하는 방법을 사용합니다.

사진출처 : SQL Injection 이란? (SQL 삽입 공격)/NoirStar

위와 마찬가지로 해커는 임의의 계정 ‘abc123’을 가지고 공격을 시도합니다.

삽입된 코드:

abc123’ OR (LENGTH(DATABASE())=1 AND SLEEP(2)) --

1. DATABASE() : 현재 사용중인 데이터베이스의 이름을 반환
2. LENGTH(DATABASE())=1 : DATABASE이름의 길이를 반환하여 지정한 숫자(1)와 일치하는지 비교
3. AND SLEEP(2) : 참이라면 2초동안 정지했다가 로그인이 성공할 것이고, 거짓이라면 바로 로그인이 성공할 것입니다.

이런식으로 database 이름의 길이를 알아낼 수 있습니다.

이 외에도 여러 Injection 공격방법이 널렸지만 이번 포스팅에서는 여기까지만 소개하고 이제 어떻게 Injection을 예방할 수 있는지 알아보겠습니다!

SQL Injection 예방하기!

1. Prepared Statement 구문을 사용하자

대부분의 Injection 공격은 SQL 쿼리가 텍스트로 함께 묶여있기 때문에 발생하게 됩니다.

아래와 같이 쿼리를 실행하는 대신에 :

stmt.executeQuery("SELECT * FROM users WHERE user='"+user+"' AND pass='"+pass+"'")

Prepared statement구문을 사용해서 쿼리를 실행시키는 것을 권장합니다.

PreparedStatement ps= conn.prepareStatement("SELECT * FROM users WHERE user = ? AND pass = ?");
ps.setString(1, user);
ps.setString(2, pass);

왜 안전한지 추가적으로 설명하자면…

아래 사진은 SLECT쿼리의 실행 과정입니다. 웹 상에서 입력된 쿼리는 DBMS내부적으로 4가지 단계를 통해 결과를 출력합니다.

사진 출처 : 인포섹 공식블로그/Prepared Statement를 쓰면 SQL인젝션 공격이 되지 않는 이유는?

쿼리의 문법을 검사하기 위해서는 parse단계를 통해 문법을 분석하게 되는데요

Prepared Statement를 사용하게 되면 사용자의 입력값이 DB의 파라미터로 들어가기 전에 미리 컴파일하여 대기합니다.
쿼리의 문법 처리 과정이 선수되기 때문에 입력값은 더이상 SQL의 문법적인 의미가 없는 단순 문자열이 되고, 전체 쿼리문도 공격자의 의도대로 동작하지 않게 됩니다.

2. Input Validation

OS Command Injection에서 언급했듯이, SQL Injection도 Input에 대한 Validation이 필요합니다.

Blacklist가 아닌 Whitelist로요!

3. DB의 에러메세지를 user에게 노출시키지 말 것

SQL Injection을 수행하기 위해서는 DB의 정보(테이블 명, 컬럼명 등)가 필요합니다.
DB 에러 발생 시, 메세지에 따로 처리를 해주지 않을 경우 테이블명이나 컬럼명같은 정보가 유출될 수 있습니다.

때문에 에러 메세지 핸들링시 사용자에게 보여줄 페이지 또는 메세지 박스를 띄우도록 해야 합니다.

4. DB에 대한 user의 권한 제한

사용자의 권한을 제한적으로 두게 되면 SQL Injection공격이 들어와도 피해를 최소화 시킬 수 있습니다.

read-only권한만 부여한다던지 각 operation마다 다른 user를 사용한다던지 하는 방법을 생각해볼 수 있을겁니다.

Other Types of Injection

지금까지 OS Command, SQL Injection에 대해서 알아보았습니다. 이 두 종류이외에도 여러 종류의 Injection공격이 존재하는데요!

짧게 알아보도록 하겠습니다.

NoSQL Injection

NoSQL DB중 MongoDB에서는 $where파라미터가 javascript로 처리됩니다.

예를 들어 $where파라미터의 input을 다음과 같이 받는다고 합시다.

$where: "$expression"

일반적인 경우 전혀 위험하지 않은 구문이지만, $expression에 다음과 같은 구문을 삽입한다면:

$where: "d = new Date; do {c = new Date;} while (c-d<100000);"

DOS 공격을 수행시켜 시스템을 마비시킬수도 있습니다.

XPath Injection

XPath란 XML문서의 특정 요소나 속성에 접근하기 위한 경로를 지정하는 언어입니다.

예를 들어 로그인을 하는데 XPath 표현식이 다음과 같다고 해봅시다.

"//Employee[UserName/text()='" + Request("Username") + "' And Password/text()='" + Request("Password") + "']"

일반적이라면 user와 password를 정확하게 입력하여 다음과 같은 형태가 되었을 것입니다.

"//Employee[UserName/text()='abc' And Password/text()='secret']"

하지만 이 경우 SQL Injection과 유사하게 malicious한 구문을 추가하여 공격을 시도할 수 있습니다.

"//Employee[UserName/text()='' or 1=1 or '1'='1' And Password/text()='secret']"

추가된 구문: ' or 1=1 or '1'='1

LDAP Injection

LDAP(Light Directory Access Protocol)은 일반적으로 user 정보를 다루는 프로토콜로 사용됩니다.

이 프로토콜에서는 다음과 같은 표현식을 사용하여 user를 찾습니다.

find ("(&(cn=" + user +")(password=" + pass +"))")

일반적인 경우 다음과 같은 형태가 될 것입니다.

find ("(&(cn=abc)(password=secret))")

하지만 역시나 타 Injection공격과 유사하게 malicious한 구문을 추가하여 공격을 시도할 수 있습니다.

find ("(&(cn=*)(cn=*))(|(cn=*)(password=any))")

추가된 구문 : *)(cn=*))(|(cn=*

타 Injection공격도 위에서 언급했던 OS Command, SQL Injection 예방방법과 비슷하게 예방할 수 있습니다.

해커는 똑똑하고 창의적이니 다양한 위협이 있을 수 있다는 점을 인지하고 코드를 짤때 이 점을 숙지하고 개발하는 것이 중요한 것 같습니다!

Wrap-Up

요약 -OS Command Injection

• OS Command는 사용하지 말 것!
• 최소의 권한을 가진 유저로 실행할 것
• shell interpreter는 사용하지 말 것
• OS Command를 사용할 때에는 안전한 library를 사용할 것
• 사용자의 입력이 command실행에 영향을 끼치지 못하게 할 것
• 반드시 Input Validation을 할 것!!

요약 -SQL Command Injection

• prepared statement를 사용할 것
• 반드시 Input Validation을 할 것!!
• DB의 error message를 사용자에게 노출시키지 말 것
• user의 권한을 제한적으로 부여할 것

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