injection

OWASP A05:2025 — 注入：Python 安全测试技能

概述

当不可信用户输入到达解释器（例如数据库、OS shell、模板引擎或浏览器），并作为命令或查询的一部分执行时，就会发生注入。尽管注入在 2025 年的排名从第 3 位降到了第 5 位，但它仍是 CVE 数量最多的 OWASP 类别：62,445 个，其中仅 XSS 就有 30,000 多个。

此技能涵盖的注入类型：

• SQL 注入（SQLi）—— CWE-89
• 跨站脚本（XSS）—— CWE-79
• 服务端模板注入（SSTI）—— CWE-94
• OS 命令注入—— CWE-78 / CWE-77
• ORM 注入
• 输入验证失败—— CWE-20
• LLM 提示词注入（相关类别，OWASP 2025 中有提及）

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检测清单

1. SQL 注入（CWE-89）

需要标记的高风险模式：

# ❌ VULNERABLE — f-string in raw SQL
db.execute(f"SELECT * FROM users WHERE email = '{email}'")

# ❌ VULNERABLE — .format() in SQLAlchemy text()
db.execute(text("SELECT * FROM users WHERE id = {}".format(user_id)))

# ❌ VULNERABLE — string concatenation in ORM raw query
User.query.filter(text("name = '" + name + "'"))

需要强制执行的安全模式：

# ✅ SAFE — bound parameters in SQLAlchemy text()
db.execute(text("SELECT * FROM users WHERE email = :email"), {"email": email})

# ✅ SAFE — ORM method (avoids interpreter entirely)
User.query.filter_by(email=email).first()

# ✅ SAFE — FastAPI with Pydantic + SQLAlchemy ORM
async def get_user(user_id: int, db: Session = Depends(get_db)):
    return db.query(User).filter(User.id == user_id).first()

测试方法：

1. 在代码库中搜索 text(、execute(、raw(、cursor.execute( 加字符串插值的用法
2. 运行 Bandit：bandit -r . -t B608（硬编码 SQL 表达式）
3. 注入有效载荷：' OR '1'='1、'; DROP TABLE users; --、1 UNION SELECT null,null--
4. 对所有接受字符串参数的端点使用 OWASP ZAP 执行主动扫描

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2. XSS — 跨站脚本（CWE-79）

需要标记的高风险模式：

# ❌ VULNERABLE — Jinja2 auto-escaping disabled globally
app = Flask(__name__)
# Missing: app.jinja_env.autoescape = True  (it IS on by default for .html — verify!)

# ❌ VULNERABLE — |safe filter on untrusted data
# In template: {{ user_comment | safe }}

# ❌ VULNERABLE — render_template_string with user input
@app.route("/greet")
def greet():
    name = request.args.get("name")
    return render_template_string(f"<h1>Hello {name}</h1>")  # Also SSTI risk!

需要强制执行的安全模式：

# ✅ SAFE — auto-escaping on (Flask default for .html/.htm/.xml/.xhtml)
# Verify: app.jinja_env.autoescape is True for the template extension

# ✅ SAFE — explicit escaping when rendering HTML from user input
from markupsafe import escape
safe_name = escape(request.args.get("name", ""))

# ✅ SAFE — Content-Security-Policy header
@app.after_request
def set_csp(response):
    response.headers["Content-Security-Policy"] = "default-src 'self'"
    return response

测试方法：

1. 在模板中搜索 | safe——每次使用都需要人工审查
2. 确认 Jinja2 环境中的所有模板类型都设置了 autoescape=True
3. 注入：<script>alert(1)</script>、"><img src=x onerror=alert(1)>
4. 检查响应中的 Content-Security-Policy 和 X-XSS-Protection 标头

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3. SSTI — 服务端模板注入（CWE-94）

对于使用 Jinja2 的 Flask 应用，这是最严重的注入风险。将用户输入作为模板字符串渲染，可能导致完整的 Python 表达式执行。

需要标记的高风险模式：

# ❌ VULNERABLE — user input in template constructor
from jinja2 import Template
user_template = request.args.get("template")
return Template(user_template).render()

# ❌ VULNERABLE — render_template_string with user data in template itself
return render_template_string(user_provided_content)

# ❌ VULNERABLE — format string from user input
msg_template = user_input  # "Hello {user.name}"
msg_template.format(user=current_user)  # exposes user object attributes

需要强制执行的安全模式：

# ✅ SAFE — only render static template files; pass user input as context variables
return render_template("greet.html", name=user_name)  # name is escaped, not executed

# ✅ SAFE — if dynamic templates needed, use sandboxed environment
from jinja2.sandbox import SandboxedEnvironment
env = SandboxedEnvironment()
env.from_string(template_str).render(data=safe_data)

测试方法：

1. 搜索 render_template_string(、Template(，以及源代码包含用户数据的 .format(
2. 注入 SSTI 探测载荷：{{7*7}}（预期结果为 49）、{{config}}、{{''.__class__.__mro__}}
3. 权限提升载荷：{{''.__class__.__mro__[1].__subclasses__()}}，用于枚举类

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4. OS 命令注入（CWE-78、CWE-77）

需要标记的高风险模式：

# ❌ VULNERABLE — shell=True with user input
import subprocess
filename = request.args.get("file")
subprocess.call(f"cat {filename}", shell=True)

# ❌ VULNERABLE — os.system with any user-controlled string
os.system("convert " + user_filename + " output.jpg")

# ❌ VULNERABLE — os.popen
result = os.popen(f"ls {directory}").read()

需要强制执行的安全模式：

# ✅ SAFE — shell=False (default) with argument list
subprocess.run(["cat", filename], shell=False, capture_output=True)

# ✅ SAFE — validate and sanitize before passing to any subprocess
import re
if not re.match(r'^[a-zA-Z0-9._-]+$', filename):
    raise ValueError("Invalid filename")
subprocess.run(["convert", filename, "output.jpg"])

# ✅ SAFE — avoid shell entirely when possible (use Python libraries)
# Instead of: os.system("rm " + path)
import pathlib
pathlib.Path(path).unlink()

测试方法：

1. Bandit：bandit -r . -t B602,B603,B605,B606,B607（subprocess 和 shell 问题）
2. 搜索：os.system(、os.popen(、shell=True
3. 注入：; cat /etc/passwd、| id、&& whoami、`id`

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5. 输入验证失败（CWE-20）

FastAPI（Pydantic — 推荐）：

# ✅ SAFE — Pydantic enforces types, lengths, patterns at parse time
from pydantic import BaseModel, Field, constr

class UserCreate(BaseModel):
    username: constr(min_length=3, max_length=50, pattern=r'^[a-zA-Z0-9_]+$')
    age: int = Field(ge=0, le=150)
    email: str = Field(max_length=255)

@app.post("/users")
async def create_user(user: UserCreate):
    ...  # Input already validated

# ❌ VULNERABLE — bypassing Pydantic by reading raw request body
body = await request.body()
data = json.loads(body)  # No validation!

Flask（需要手动验证）：

# ✅ SAFE — explicit validation with WTForms or marshmallow
from marshmallow import Schema, fields, validate

class UserSchema(Schema):
    username = fields.Str(required=True, validate=validate.Length(min=3, max=50))
    age = fields.Int(validate=validate.Range(min=0, max=150))

# ❌ VULNERABLE — using request.args directly without validation
name = request.args.get("name")  # Could be anything
db.execute(text(f"SELECT * FROM users WHERE name = '{name}'"))

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自动化扫描流程

SAST — Bandit

pip install bandit
bandit -r ./app -f json -o bandit_report.json

# Injection-specific test IDs:
# B608 — Hardcoded SQL expressions
# B602 — subprocess with shell=True
# B603 — subprocess without shell_injection check
# B605 — os.system call
# B606 — os.popen call
# B607 — partial executable path
# B701 — Jinja2 autoescape=False

DAST — OWASP ZAP

docker run -t owasp/zap2docker-stable zap-baseline.py \
  -t http://localhost:8000 \
  -r zap_report.html

# For active injection testing (more thorough but more aggressive):
docker run -t owasp/zap2docker-stable zap-full-scan.py \
  -t http://localhost:8000

组合流程（CI/CD）：

# .github/workflows/security.yml
- name: Run Bandit SAST
  run: bandit -r ./app -t B608,B602,B603,B605,B606,B701 --exit-zero -f json -o bandit.json

- name: Upload results
  uses: github/codeql-action/upload-sarif@v2
  with:
    sarif_file: bandit.json

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重要 CWE 参考

CWE	名称	主要风险
CWE-89	SQL 注入	数据库数据泄露/篡改
CWE-79	XSS	会话劫持、网络钓鱼
CWE-78	OS 命令注入	RCE、服务器接管
CWE-77	命令注入	通过 eval/exec 实现 RCE
CWE-94	代码注入 / SSTI	完整的 Python 执行
CWE-20	输入验证不当	通往其他所有注入类型的入口

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LLM 提示词注入（2025 年新增）

2025 年的 OWASP 列表将 LLM 提示词注入列为相关类别。对于使用 AI API 的应用：

# ❌ VULNERABLE — user input directly in system prompt
system_prompt = f"You are a helpful assistant. Context: {user_provided_context}"

# ✅ SAFER — separate user content from system instructions
messages = [
    {"role": "system", "content": STATIC_SYSTEM_PROMPT},
    {"role": "user", "content": user_input}  # Never injected into system role
]

# Additional mitigations:
# - Input/output filtering for prompt injection patterns
# - Least-privilege tool use (don't give LLM access to sensitive ops)
# - Structured outputs (JSON schema) to limit instruction-following surface

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快速参考：按攻击类型划分的严重程度

攻击	严重程度	利用难度	典型影响
SSTI	严重	中等	RCE
OS 命令注入	严重	中等	RCE
SQL 注入	高	简单–中等	数据泄露、绕过身份验证
XSS（存储型）	高	简单	会话劫持
XSS（反射型）	中	中等	网络钓鱼、凭据窃取
ORM 注入	高	中等	数据暴露
提示词注入	中–高	简单	绕过逻辑、数据外泄

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参考资料

• OWASP A05:2025 注入 — 官方指南
• Bandit 文档 — Python SAST 工具
• Jinja2 Sandbox — 安全的模板渲染
• 完整的注入载荷测试库请参阅 references/payloads.md