Java使用过滤器防止SQL注入XSS脚本注入的实现

前几天有个客户在系统上写了一段html语句，打开页面就显示一张炒鸡大的图片，影响美观。后来仔细想想，幸亏注入的仅仅是html语句，知道严重性后，马上开始一番系统安全配置。

一. 定义过滤器

package com.cn.unit.filter;

import java.io.IOException;

import javax.servlet.Filter;
import javax.servlet.FilterChain;
import javax.servlet.FilterConfig;
import javax.servlet.ServletException;
import javax.servlet.ServletRequest;
import javax.servlet.ServletResponse;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.springframework.web.multipart.MultipartHttpServletRequest;
import org.springframework.web.multipart.commons.CommonsMultipartResolver;

/**
 * 过滤器
 * Created by adonis on 2020/12/12
 */
public class SafeFilter implements Filter{
 
 // 配置信息对象
 public FilterConfig filterConfig;
 
 /**
 * 初始化
 * 与我们编写的Servlet程序一样，Filter的创建和销毁由WEB服务器负责。 
 * Web应用程序启动时，Web服务器将创建Filter的实例对象，并调用其init方法，读取web.xml配置，
 * 完成对象的初始化功能，从而为后续的用户请求作好拦截的准备工作。
 * Filter对象只会创建一次，init方法也只会执行一次。
 * 开发人员通过init方法的参数，可获得代表当前Filter配置信息的FilterConfig对象。
 */
  @Override
  public void init(FilterConfig filterConfig) throws ServletException {
   filterConfig = config;
 }
 
 /**
   * 拦截请求
   * 这个方法完成实际的过滤操作。当客户请求访问与过滤器关联的URL的时候，Servlet过滤器将先执行doFilter方法。
   * FilterChain参数用于访问后续过滤器。
   */
  @Override
  public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,
             FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
    HttpServletRequest httpRequest = (HttpServletRequest) request;
    String enctype = httpRequest.getContentType();
    if(StringUtils.isNotBlank(enctype) && enctype.contains("multipart/form-data")){
     // 上传文件
     CommonsMultipartResolver commonsMultipartResolver = new CommonsMultipartResolver(
     httpRequest.getSession().getServletContext());
   MultipartHttpServletRequest multipartRequest = commonsMultipartResolver.resolveMultipart(httpRequest);
   XssHttpServletRequestWrapper xssRequest = new XssHttpServletRequestWrapper(multipartRequest);
   chain.doFilter(xssRequest, response);
    }else{
     // 普通表单和Ajax
     XssHttpServletRequestWrapper xssRequest = new XssHttpServletRequestWrapper((HttpServletRequest) request);
     chain.doFilter(xssRequest, response);
    }
  }
  
  /**
   * 销毁
   * Filter对象创建后会驻留在内存，当Web应用移除或服务器停止时才销毁。在Web容器卸载Filter对象之前被调用。
   * 该方法在Filter的生命周期中仅执行一次。在这个方法中，可以释放过滤器使用的资源。
   */
  @Override
  public void destroy() {
   this.filterConfig = null;
 }
 
}

二. 过滤包装器，实现参数值过滤

package com.cn.unit.filter;

import java.util.Map;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletRequestWrapper;

/**
 * 用户请求包装类
 * Created by adonis on 2020/12/12
 */
public class SafeHttpServletRequestWrapper extends HttpServletRequestWrapper{

  public SafeHttpServletRequestWrapper(HttpServletRequest request) { 
    super(request);
  }
  
  @Override 
  public String getParameter(String name) { 
    String value = super.getParameter(name); 
    if (value != null) { 
      value = xssEncode(value); 
    } 
    return value; 
  }
  @Override
  public String[] getParameterValues(String name) {
    String[] value = super.getParameterValues(name);
    if(value != null){
      for (int i = 0; i < value.length; i++) {
        value[i] = xssEncode(value[i]);
      }
    }
    return value;
  }
 @Override
  public Map getParameterMap() {
    return super.getParameterMap();
  }
  
 /**
 * 请求头不过滤
 */
  @Override 
  public String getHeader(String name) { 
   return super.getHeader(name);
  } 
  
  /** 
   * 将容易引起注入的关键字的半角字符直接替换成全角字符
   * @param value 过滤前的值
   * @return 过滤后的值
   */ 
  private static String xssEncode(String value) { 
    if (value == null || value.isEmpty()) {
      return value;
    }
    // 防SQL注入转义
 value = StringEscapeUtils.escapeSql(value);
 
 // HTML防注入，个人建议使用第三种
    // 1.防HTML注入转义(HtmlUtils工具类，汉字不转义，双引号转义，存在JSON封装需要反转义)
    value = HtmlUtils.htmlEscape(value);
    /*
    // 2.防HTML注入转义(StringEscapeUtils工具类，汉字也转义，取出时需要反转义)
    // value = StringEscapeUtils.escapeHtml(value);
    // 3.字符串替换法（通过各种循环替换字符串测试，最终还是replace替换效果最佳）
    value = value.replaceAll("<", "＜");
    value = value.replaceAll(">", "＞");
    value = value.replaceAll("'", "＇");
    value = value.replaceAll(";", "﹔");
    value = value.replaceAll("&", "＆");
    value = value.replaceAll("%", "﹪");
    value = value.replaceAll("#", "＃");
    value = value.replaceAll("select", "seleᴄt");// "c"→"ᴄ"
    value = value.replaceAll("truncate", "trunᴄate");// "c"→"ᴄ"
    value = value.replaceAll("exec", "exeᴄ");// "c"→"ᴄ"
    value = value.replaceAll("join", "jᴏin");// "o"→"ᴏ"
    value = value.replaceAll("union", "uniᴏn");// "o"→"ᴏ"
    value = value.replaceAll("drop", "drᴏp");// "o"→"ᴏ"
    value = value.replaceAll("count", "cᴏunt");// "o"→"ᴏ"
    value = value.replaceAll("insert", "ins℮rt");// "e"→"℮"
    value = value.replaceAll("update", "updat℮");// "e"→"℮"
    value = value.replaceAll("delete", "delet℮");// "e"→"℮"
    
    value = value.replaceAll("script", "sᴄript");// "c"→"ᴄ"
    value = value.replaceAll("cookie", "cᴏᴏkie");// "o"→"ᴏ"
    value = value.replaceAll("iframe", "ifram℮");// "e"→"℮"
    value = value.replaceAll("onmouseover", "onmouseov℮r");// "e"→"℮"
    value = value.replaceAll("onmousemove", "onmousemov℮");// "e"→"℮"*/
    return value;
  } 
}

三. 配置web.xml添加过滤器

<!-- 配置过滤器防止SQL注入XSS注入 -->
<filter>
  <filter-name>XssSqlFilter</filter-name>
  <filter-class>com.cn.unit.filter.SafeFilter</filter-class>
</filter>
<filter-mapping>
  <filter-name>XssSqlFilter</filter-name>
  <url-pattern>/*</url-pattern>
</filter-mapping>

配置各节点简单介绍：

节点名 介绍 <filter> 指定一个过滤器 <filter-name> 用于为过滤器指定一个名字，该元素的内容不能为空 <filter-class> 指定过滤器的完整的限定类名 <init-param> 为过滤器指定初始化参数。在过滤器中，可以使用FilterConfig接口对象来访问初始化参数 <param-name> <init-param>的子元素，指定参数的名字 <param-value> <init-param>的子元素，指定参数的值 <filter-mapping> 设置一个Filter所负责拦截的资源。可通过Servlet名称或资源访问的请求路径指定 <filter-name> 子元素用于设置filter的注册名称。该值必须是在<filter>元素中声明过的过滤器的名字 <url-pattern> 设置 filter 所拦截的请求路径(过滤器关联的URL样式) <servlet-name> 指定过滤器所拦截的Servlet名称 <dispatcher> 指定过滤器所拦截的资源被 Servlet 容器调用的方式，默认REQUEST

四. 静态资源跳过过滤

在实际开发的过程中，js、css等静态资源也进行过滤，消耗服务器性能，因此把一些不必要过滤的直接跳过过滤器，实现如下：

4.1 在web.xml配置文件中添加参数，保存静态资源所在的路径

<init-param>
 <param-name>excludeFilter</param-name><!-- 静态资源不进行过滤，如js、css文件 -->
 <param-value>/document/;/ligentres/</param-value>
</init-param>

如图：

4.2 过滤器初始化方法，读取静态资源所在的路径

public FilterConfig filterConfig;
public String[] excludeFilterArray;
@Override
public void init(FilterConfig config) throws ServletException {
 filterConfig = config;
  // 读取web配置文件中的静态资源所在路径
 String excludeFilter = filterConfig.getInitParameter("excludeFilter");
 excludeFilterArray = excludeFilter.split(";");
}

4.3 过滤器拦截请求，若是静态资源所在的路径直接跳过过滤器

@Override
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
  HttpServletRequest httpRequest = (HttpServletRequest) request;
  String uri = httpRequest.getRequestURI();
  // 静态资源直接跳过,不进行过滤
  if(uri==null||this.isContains(uri, excludeFilterArray)) {
   chain.doFilter(request, response);
   return;
  }
  ......
}

// 判断数组是否包含某一元素
public boolean isContains(String uri, String[] regx) {
  boolean result = false;
  for (int i = 0; i < regx.length; i++) {
   if (uri.indexOf(regx[i]) != -1) {
   return true;
   }
  }
  return result;
}

五. 大功告成

借鉴前人的经验，一开始测试的时候发现，普通的表单提交和ajax提交可以过滤其参数，但上传文件时就无法进入过滤了。

后来经过研究，用于处理文件上传的 MultipartResolver ，当收到请求时，DispatcherServlet 的 checkMultipart() 方法会调用 MultipartResolver 的 isMultipart() 方法判断请求中是否包含文件。如果请求数据中包含文件，则调用 MultipartResolver 的 resolveMultipart() 方法对请求的数据进行解析，然后将文件数据解析成 MultipartFile 并封装在 MultipartHttpServletRequest 对象中，最后传递给 Controller。因此我们只需要在定义过滤器时，先获取请求头判断是否为文件上传，若是再对数据进行解析便可。

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