SQL Injection: 발생 원리와 방어 방법 - Secure Coding 6-2

SQL Injection이 왜 발생하는지, 공격자가 어떤 방식으로 쿼리를 변조하는지, 그리고 prepared statement·입력 검증·권한 제어로 어떻게 방어하는지 정리합니다.

xmoonanx 18 min
SQL Injection: 발생 원리와 방어 방법 - Secure Coding 6-2

SQL Injection은 사용자 입력이 쿼리 구조 자체를 바꿔버릴 때 발생하는 대표적인 웹 취약점이다. 이 글은 발생 원인, 공격 방식, 실습 관점의 확인 방법, 그리고 실제 방어 전략까지 데이터 계층 보안의 핵심 흐름으로 정리한다.

What this post covers

  • SQL Injection이 생기는 구조적 원인
  • Error-based, Union-based, Blind SQL Injection의 차이
  • 입력 검증, 권한 통제, 로그 모니터링 중심의 방어 전략

SQL Injection

📚SQL Injection: 웹앱에서 입력 받아 DB로 전달하는 정상적인 쿼리(CRUD)를 변조, 삽입하여 데이터베이스에 불법적인 데이터 열람, 시스템 명령 수행 등 비정상적인 데이터 베이스에 접근하는 기법

  • 모든 종류의 DBMS(Database Management System)에 적용 가능한 공격 기법이며, 지속적으로 발전되고 있음

❌피해내용:

  • 악성 스크립트 실행, 외부 프로그램 사용가능, DB 정보 열람,추가,수정,삭제 가능
  • 프로시저를 통한 운영체제 명령어 수행, 불법 로그인 등의 침해 사고가 발생 가능

alt text

SQL Injection 발생 원인

  1. 동적 쿼리에서 사용자 입력 검증 부족
    • 폼, URL 파라미터, API 요청 등 모든 외부 입력에 대해 검증 로직이 없는 경우 발생
    • 입력 값 내 특수문자(' , ", ; 등)를 처리하지 않아 SQL 구문이 의도치 않게 변경됨
1
2

-- userInput에 admin' OR '1'='1 을 삽입하면 항상 참이 되어 인증 우회됨
SELECT * FROM users WHERE username = '" + userInput + "';
  1. 에러 메세지 및 정보 노출
    • 애플리케이션에서 내부 에러 메시지 및 데이터베이스 정보를 노출할 경우, 공격자가 이를 분석하여 추가 공격을 설계할 수 있음.
    • 에러 메시지에 포함된 내용으로 다양한 정보 획득 가능
      • → SQL 구문 오류, 테이블명, 컬럼 명, DB 버전 등
1
2

-- userInput에 1' AND db_name() = 0-- 삽입하면 에러 메시지에 데이터베이스 이름이 드러남.
SELECT * FROM users WHERE usernamne = '" + userInput + "';
  1. 권한 및 보안 설정 미흡
    • 애플리케이션에서 사용하는 DB 계정이 불필요한 권한(예: DROP, ALTER, EXECUTE 등)을 가지고 있을 경우, 공격자가 이를 악용 가능
    • 취약한 저장 프로시저를 통해 시스템 명령어 실행이나 추가 권한 상승 공격 가능

SQL Injection 공격 방식

1
2
3
4

<form action="login.jsp">
    ID : <input type="text" name="id" />
    Password : <input type="password" name="password" />
</form>

위의 html에서의 id와 password 값이 서버로 보내지면 다음 java의 sql에 문자열로 저장된다.

1
2

String sql = "select * from member where id = '" + request.getParameter("id") + "' " + "and password = '" + request.getParameter("password") + "' ";
statement.executeQuery(sql);

입력 예시

  • 정상 요청: login.jsp?id=gildong&password=gdhong
  • 공격 코드: login.jsp?id=a' or 'a'='a&password=a' or 'a'='a
    login.jsp?id=admin' -- &password=x
    login.jsp?id=admin' # &password=x

Error-based SQL Injection

📚Error-based SQL Injection: 추가 공격에 필요한 정보가 오류 메시지에 포함되어 노출될 수 있도록 입력 값을 조작

💡공격 예시:

  • ': 1개의 따옴표 → 인젝션 가능 여부 및 에러 메시지 내용 확인이 가능
  • ' having 1 = 1 -- → 오류에서 테이블명, 컬럼 명 확인이 가능
  • ' and db_name() = 1 -- → 현재 데이터베이스의 이름 확인이 가능
    • 오류메세지: Conversion failed when converting the nvarchar value 'database_xmoonanx' to data type int.
  • ' and 1 = (select @@version) -- → 현재 설치된 SQL Server의 시스템 및 빌드 정보 확인이 가능

Union-based SQL Injection

📚Union-based SQL Injection: UNION 명령어를 사용하여 원래 쿼리 결과와 공격자가 원하는 정보를 함께 출력시키는 기법

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

-- 첫번째 작은 따옴표는 무시
-- 1단계: 컬럼 수 확인 
'   admin' union select 1,2,3,4,5,6 #

-- 2단계: 데이터베이스 버전 확인 
'   admin' union select version(),2,3,4,5,6

-- 3단계: 스키마 정보 추출 
'   admin' union select schema_name,2,3,4,5,6 from information_schema.schemata #

-- 4단계: 테이블 목록 확인
'   admin' union select group_concat(table_name),2,3,4,5,6 from information_schema.tables where table_schema=database() #

-- 5단계: 사용자 계정 정보 탈취 
'   admin' union select idx,userid,userpw,username,5,6 from board_member #

alt text

  • 공격자들이 DB 내부구조를 활용해서 공격하려면 DBMS 시스템 테이블의 구조를 파악해야한다.
  • DB가 동작하는 동안 사용하는 테이블이므로 막는 것도 어렵다.
  • 많은 애플리케이션들이 이런 시스템 테이블을 활용하는 경우도 많기 때문에 이런 상황이 아니라면 일반 사용자들의 권한을 막는게 좋다.

Blind SQL Injection

📚Blind SQL Injection: 직접적인 결과 출력 없이 서버의 반응 차이를 이용하여 정보를 한 글자씩 추출하는 기법

  • 참인 조건(쿼리 실행 결과가 존재)과 거짓인 조건(쿼리 실행 결과가 없음)을 번갈아 가면서 입력되도록 입력 값을 조작

Content-based 방식과 Time-based 방식이 있음

  • Content-based: 조건문의 참/거짓에 따른 페이지 내용 차이를 이용
1
2
3
4
5
6

-- 첫번째 작은 따옴표는 무시
-- a~z까지 첫 번째 글자가 'a'인지 확인 
'   Data' and substring(user_name(1),1,1)='a' --

-- 두 번째 글자 확인
'   Data' and substring(user_name(1),2,1)='d' --
  • Time-based: 조건문에 따른 응답 시간 차이를 이용
1
2
3

-- 조건이 참이면 5초 지연
'   Data' and substring(user_name(1),1,1)='a' waitfor delay '0:0:5'
-- 지속적으로 반복. 공격시간이 많이 걸리므로 툴에 의해 자동화 공격을 시도한다.

SQL Injection 진단 방법

코드 리뷰

📚코드 리뷰: 개발자가 작성한 소스 코드를 체계적으로 검토하여 버그 및 보안 취약점을 찾아내는 프로세스

  • SQL 인젝션과 같은 취약점은 코드 리뷰를 통해 조기에 발견할 수 있음

💡SQL 인젝션 취약점의 주요 원인

  • 동적 SQL 사용: 사용자 입력 값을 문자열로 직접 쿼리에 삽입
  • 입력 값 검증 미흡: 사용자 입력에 대한 필터링 또는 이스케이핑이 부족
  • 잘못된 권한 설정: 데이터베이스 접근 권한이 과도하게 부여됨

✅코드 리뷰 중요성:

  • 보안 취약점이 제품 출시 전 단계에서 사전에 제거됨
  • 팀 내 보안 인식 제고 및 모범 사례 공유
  • 자동화 도구와 수동 리뷰를 병행하여 취약점 탐지율 향상

코드 리뷰 방법

  1. 동적 SQL 구문 사용 여부 점검
    • 사용자 입력 값을 직접 쿼리 문자열에 결합하는 경우
1
2
3
4
5
6
7
8
9

public User findUserByUsername(String username) {
    String sql = "SELECT * FROM users WHERE username = '" + username + "'";
    try {
        return jdbcTemplate.queryForObject(sql, new BeanPropertyRowMapper<>(User.class));
    } 
    catch (EmptyResultDataAccessException e) {
        return null;
    }
}
  1. 입력 값 검증 및 이스케이핑 점검
    • 사용자 입력 값에 대해 화이트리스트 기반의 유효성 검증 수행
    • 특수문자나 위험 문자에 대한 이스케이핑 적용 여부 확인

자동화된 진단 도구 활용

정적 분석 도구

  • 소스 코드를 분석하여 보안 취약점(예: 동적 SQL, 입력값 처리 미흡 등)을 자동으로 탐지
    • 예: SonarQube, Checkmarx, Fortify

동적 분석 도구

  • 실행 중인 애플리케이션에 대해 실제 공격 시나리오(예: OWASP ZAP)를 적용해 취약점 검증
    • 예: OWASP ZAP
  • 자동화 도구의 필요성
    • 광범위한 코드 검증: 수동 리뷰만으로는 놓치기 쉬운 취약점을 체계적으로 탐지
    • 반복적 검사: CI/CD 파이프라인에 통합하여 코드 변경 시마다 자동 점검
  • SQL 인젝션 취약점 탐지 역할
    • 사용자 입력과 동적 SQL 구문 조합을 자동으로 스캔하여 위험 패턴을 식별
    • 취약한 코드 패턴(예: 문자열 결합으로 SQL 생성)을 보고서로 제공

시큐어 코딩 적용

alt text

alt text

프레임워크별 SQL Injection 방어 방법

JDBC Statement 방식

  • PreparedStatement 의 setXXX()메소드로 외부 입력 데이터를 쿼리문에 설정하여 쿼리 구조가 변조되는 것을 방지
    • 파라미터 바인딩으로 SQL과 데이터 분리
1
2
3
4
5
6

// ❌안전하지 않은 코드
String query = "SELECT * FROM users WHERE userid ='"+ userid + "'" +
"AND password='" + password + "'";

Statement stmt = connection.createStatement();
ResultSet rs = stmt.executeQuery(query);

1
2
3
4
5
6

// ✅안전한 코드
String query = "SELECT * FROM users WHERE userid=? AND password=?";
PreparedStatement stmt = connection.prepareStatement(query);
stmt.setString(1, userid);
stmt.setString(2, password);
ResultSet rs = stmt.executeQuery();

Hibernate Query Language (HQL)

  • 객체 지향 쿼리 언어로 SQL 직접 조작 방지
  • 위치 기반(?0) 및 이름 기반(:param) 파라미터
1
2
3

// ❌안전하지 않은 코드
List results = session.createQuery(
"from Orders as orders where orders.id = " + currentOrder.getId()).list();

1
2
3

// ✅안전한 코드
Query hqlQuery = session.createQuery("from Orders as orders where orders.id = ?0");
List results = hqlQuery.setString(0, "123-456-7890").list();

MyBatis 방식

  • #{} 구문으로 자동 PreparedStatement 생성
  • 동적 SQL에서도 파라미터 바인딩 유지
1
2
3
4

<!-- ❌안전하지 않은 코드 -->
<select id="getPerson" parameterType="String" resultType="org.application.vo.Person">
    SELECT * FROM PERSON WHERE NAME LIKE '${name}'
</select>

1
2
3
4

<!-- ✅안전한 코드 -->
<select id="getPerson" parameterType="String" resultType="org.application.vo.Person">
    SELECT * FROM PERSON WHERE NAME = #{name}
</select>

Java Persistence API(JPA) 방식

  • JPQL(Java Persistence Query Language) 사용
  • 엔티티 기반 쿼리로 SQL 직접 조작 방지
1
2

// ❌안전하지 않은 코드
List results = entityManager.createQuery("Select order from Orders order where order.id = " + orderId).getResultList();

1
2
3

// ✅안전한 코드
Query jpqlQuery = entityManager.createQuery("Select order from Orders order where order.id= ?1");
List results = jpqlQuery.setParameter(1, "123-456-7890").getResultList();

입력 값 필터링

alt text

특수 문자 인코딩을 통해 위험 문자를 안전한 형태로 변환

입력 값 검증

  • SQLMap을 활용한 검증 테스트 📚SQLMap: SQL 인젝션 취약점을 자동으로 탐지하고 악용하는 오픈소스 침투 테스트 도구

  • SQLMap을 활용하여, 구현된 입력값 검증이 제대로 작동하는지 테스트

검증 테스트 예시

1

sqlmap -u "http://example.com/search?keyword=test" --risk=3 --level=5 --batch
  • -u: 타겟 URL 지정 (GET 파라미터 포함)
  • --batch: 모든 질문에 자동으로 기본값 사용
  • --risk [1-3]: 위험 수준 설정 (높을수록 다양한 페이로드 시도)
  • --level [1-5]: 테스트 강도 조정 (높을수록 검사하는 파라미터와 페이로드가 많아짐)
  • --dump: 데이터베이스 내용을 덤프 (테스트 목적 시에만 사용, 운영 환경에서는 주의해야 함)

✅테스트 결과 판단:

  • "Parameter: keyword (GET) appears to be 'safe'" 출력 시 성공적으로 방어되었음
  • SQL인젝션 관련 취약점 경고가 출력되면, 입력 값 검증 로직을 보완해야 함

보안 로그 기록 및 모니터링

필요성

  • 🚨조기 탐지
    • SQL 인젝션 공격을 중심으로 비정상적인 쿼리 패턴이나 오류 로그를 탐지하여 실시간으로 공격 징후를 빠르게 파악
  • 🔍사후 분석
    • 공격 발생 시 로그를 통해 원인 분석 및 대응 전략 수립
    • 법적 대응 및 보안 감사 자료로 활용 (쿼리 파라미터: 숫자, 날짜, 식별자 등 쿼리에서 사용되는 모든 값)

로그 기록 대상

  • 🌐 웹 애플리케이션 요청 로그: 입력 값, URL, IP 등
  • 🗄️ 데이터베이스 에러 로그: SQL 문법 오류, 타입 변환 오류 등
  • 🔐 인증/인가 관련 이벤트: 로그인 실패, 권한 상승 시도 등

⚠️ 로그 기록시 고려사항

  • 쿼리 파라미터 및 입력값
    • 사용자 입력값, 특히 특수문자나 SQL 예약어 포함 여부 기록
  • 에러 및 예외 처리 로그
    • SQL 실행 오류, 구문 오류, 타입 변환 오류 등 상세 에러 메시지 기록
  • 사용자 및 요청 정보
    • 요청한 IP, timestamp, User Agent 등 공격 추적에 유용한 정보 기록

민감 정보(예: 비밀번호, 개인정보)는 로그에 기록하지 않도록 주의

모니터링 도구 및 기술

  • SIEM(보안정보 및 이벤트 관리) 시스템
    • Splunk, ELK Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana), Graylog 등을 활용하여 로그 집계 및 실시간 분석
  • 알림 및 자동 대응
    • 특정 패턴(예: SQL 구문 오류, 이상한 파라미터 값) 감지 시 관리자에게 알림 발송
    • 일정 기준 초과 시 자동으로 방어 조치(예: IP 차단) 수행

Key takeaways

  • SQL Injection은 단순한 문자열 문제라기보다, 사용자 입력이 쿼리 의미를 바꾸는 구조적 문제다.
  • 공격자는 Error-based, Union-based, Blind 방식으로 서로 다른 경로에서 정보를 빼내거나 권한을 우회한다.
  • 가장 현실적인 방어 축은 prepared statement 같은 안전한 쿼리 처리, 입력 검증, 최소 권한, 그리고 로그 기반 탐지 체계를 함께 두는 것이다.