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特殊字符的轉義

特殊字符轉義

由于 Web 應用程序需要聯合使用到多種語言，每種語言都包含一些特殊的字符，對于動態語言或標簽式的語言而言，如果需要動態構造語言的內容時，一個我們經常會碰到的問題就是特殊字符轉義的問題。下面是 Web 開發者最常面對需要轉義的特殊字符類型：

HTML 特殊字符；
JavaScript 特殊字符；
SQL 特殊字符；
如果不對這些特殊字符進行轉義處理，則不但可能破壞文檔結構，還可以引發潛在的安全問題。Spring 為 HTML 和 JavaScript 特殊字符提供了轉義操作工具類，它們分別是 HtmlUtils 和 JavaScriptUtils。

HTML 特殊字符轉義

HTML 中 <，>，& 等字符有特殊含義，它們是 HTML 語言的保留字，因此不能直接使用。使用這些個字符時，應使用它們的轉義序列：

&：&
" ："
< ：<
> ：>
由于 HTML 網頁本身就是一個文本型結構化文檔，如果直接將這些包含了 HTML 特殊字符的內容輸出到網頁中，極有可能破壞整個 HTML 文檔的結構。所以，一般情況下需要對動態數據進行轉義處理，使用轉義序列表示 HTML 特殊字符。下面的 JSP 網頁將一些變量動態輸出到 HTML 網頁中：


清單 1. 未進行 HTML 特殊字符轉義處理網頁

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=utf-8"%>
<%!
   String userName = "</td><tr></table>";
   String address = " \" type=\"button";
%>
<table border="1">
   <tr>
     <td>姓名：</td><td><%=userName%></td> ①
   </tr>
   <tr>
     <td>年齡：</td><td>28</td>
   </tr>
</table>
<input value="<%=address%>"  type="text" /> ②



在 ① 和 ② 處，我們未經任何轉義處理就直接將變量輸出到 HTML 網頁中，由于這些變量可能包含一些特殊的 HTML 的字符，它們將可能破壞整個 HTML 文檔的結構。我們可以從以上 JSP 頁面的一個具體輸出中了解這一問題：

<table border="1">
   <tr>
     <td>姓名：</td><td></td><tr></table></td>
     ① 破壞了 <table> 的結構
   </tr>
   <tr>
     <td>年齡：</td><td>28</td>
   </tr>
</table>
<input value=" " type="button"  type="text" />
② 將本來是輸入框組件偷梁換柱為按鈕組件



融合動態數據后的 HTML 網頁已經面目全非，首先 ① 處的 <table> 結構被包含 HTML 特殊字符的 userName 變量截斷了，造成其后的 <table> 代碼變成無效的內容；其次，② 處 <input> 被動態數據改換為按鈕類型的組件（type="button"）。為了避免這一問題，我們需要事先對可能破壞 HTML 文檔結構的動態數據進行轉義處理。Spring 為我們提供了一個簡單適用的 HTML 特殊字符轉義工具類，它就是 HtmlUtils。下面，我們通過一個簡單的例子了解 HtmlUtils 的具體用法：


清單 2. HtmpEscapeExample

package com.baobaotao.escape;
import org.springframework.web.util.HtmlUtils;
public class HtmpEscapeExample {
    public static void main(String[] args) {
        String specialStr = "<div id=\"testDiv\">test1;test2</div>";
        String str1 = HtmlUtils.htmlEscape(specialStr); ①轉換為HTML轉義字符表示
        System.out.println(str1);

        String str2 = HtmlUtils.htmlEscapeDecimal(specialStr); ②轉換為數據轉義表示
        System.out.println(str2);

        String str3 = HtmlUtils.htmlEscapeHex(specialStr); ③轉換為十六進制數據轉義表示
        System.out.println(str3);

        ④下面對轉義后字符串進行反向操作
        System.out.println(HtmlUtils.htmlUnescape(str1));
        System.out.println(HtmlUtils.htmlUnescape(str2));
        System.out.println(HtmlUtils.htmlUnescape(str3));
    }
}



HTML 不但可以使用通用的轉義序列表示 HTML 特殊字符，還可以使用以 # 為前綴的數字序列表示 HTML 特殊字符，它們在最終的顯示效果上是一樣的。HtmlUtils 提供了三個轉義方法：

方法說明
static String htmlEscape(String input)  將 HTML 特殊字符轉義為 HTML 通用轉義序列；
static String htmlEscapeDecimal(String input)  將 HTML 特殊字符轉義為帶 # 的十進制數據轉義序列；
static String htmlEscapeHex(String input)  將 HTML 特殊字符轉義為帶 # 的十六進制數據轉義序列；

此外，HtmlUtils 還提供了一個能夠將經過轉義內容還原的方法：htmlUnescape(String input)，它可以還原以上三種轉義序列的內容。運行以上代碼，您將可以看到以下的輸出：

str1:<div id="testDiv">test1;test2</div>
str2:<div id="testDiv">test1;test2</div>
str3:<div id="testDiv">test1;test2</div>
<div id="testDiv">test1;test2</div>
<div id="testDiv">test1;test2</div>
<div id="testDiv">test1;test2</div>



您只要使用 HtmlUtils 對代碼清單 1 的 userName 和 address 進行轉義處理，最終輸出的 HTML 頁面就不會遭受破壞了。

JavaScript 特殊字符轉義

JavaScript 中也有一些需要特殊處理的字符，如果直接將它們嵌入 JavaScript 代碼中，JavaScript 程序結構將會遭受破壞，甚至被嵌入一些惡意的程序。下面列出了需要轉義的特殊 JavaScript 字符：

' ：\'
" ：\"
\ ：\\
走紙換頁： \f
換行：\n
換欄符：\t
回車：\r
回退符：\b
?
我們通過一個具體例子演示動態變量是如何對 JavaScript 程序進行破壞的。假設我們有一個 JavaScript 數組變量，其元素值通過一個 Java List 對象提供，下面是完成這一操作的 JSP 代碼片斷：


清單 3. jsTest.jsp：未對 JavaScript 特殊字符進行處理

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=utf-8"%>
<jsp:directive.page import="java.util.*"/>
<%
  List textList = new ArrayList();
  textList.add("\";alert();j=\"");
%>
<script>
  var txtList = new Array();
   <% for ( int i = 0 ; i < textList.size() ; i++) { %>
     txtList[<%=i%>] = "<%=textList.get(i)%>";
     ① 未對可能包含特殊 JavaScript 字符的變量進行處理
   <% } %>
</script>



當客戶端調用這個 JSP 頁面后，將得到以下的 HTML 輸出頁面：

<script>
  var txtList = new Array();
   txtList[0] = "";alert();j=""; ① 本來是希望接受一個字符串，結果被植入了一段JavaScript代碼
</script>



由于包含 JavaScript 特殊字符的 Java 變量直接合并到 JavaScript 代碼中，我們本來期望 ① 處所示部分是一個普通的字符串，但結果變成了一段 JavaScript 代碼，網頁將彈出一個 alert 窗口。想像一下如果粗體部分的字符串是“";while(true)alert();j="”時會產生什么后果呢？

因此，如果網頁中的 JavaScript 代碼需要通過拼接 Java 變量動態產生時，一般需要對變量的內容進行轉義處理，可以通過 Spring 的 JavaScriptUtils 完成這件工作。下面，我們使用 JavaScriptUtils 對以上代碼進行改造：

<%@ page language="java" contentType="text/html; charset=utf-8"%>
<jsp:directive.page import="java.util.*"/>
<jsp:directive.page import="org.springframework.web.util.JavaScriptUtils"/>
<%
  List textList = new ArrayList();
  textList.add("\";alert();j=\"");
%>
<script>
   var txtList = new Array();
   <% for ( int i = 0 ; i < textList.size() ; i++) { %>
   ① 在輸出動態內容前事先進行轉義處理
   txtList[<%=i%>] = "<%=JavaScriptUtils.javaScriptEscape(""+textList.get(i))%>";
   <% } %>
</script>



通過轉義處理后，這個 JSP 頁面輸出的結果網頁的 JavaScript 代碼就不會產生問題了：

<script>
   var txtList = new Array();
   txtList[0] = "\";alert();j=\"";
   ① 粗體部分僅是一個普通的字符串，而非一段 JavaScript 的語句了
</script>



SQL特殊字符轉義

應該說，您即使沒有處理 HTML 或 JavaScript 的特殊字符，也不會帶來災難性的后果，但是如果不在動態構造 SQL 語句時對變量中特殊字符進行處理，將可能導致程序漏洞、數據盜取、數據破壞等嚴重的安全問題。網絡中有大量講解 SQL 注入的文章，感興趣的讀者可以搜索相關的資料深入研究。

雖然 SQL 注入的后果很嚴重，但是只要對動態構造的 SQL 語句的變量進行特殊字符轉義處理，就可以避免這一問題的發生了。來看一個存在安全漏洞的經典例子：

SELECT COUNT(userId)
FROM t_user
WHERE userName='"+userName+"' AND password ='"+password+"';



以上 SQL 語句根據返回的結果數判斷用戶提供的登錄信息是否正確，如果 userName 變量不經過特殊字符轉義處理就直接合并到 SQL 語句中，黑客就可以通過將 userName 設置為 “1' or '1'='1”繞過用戶名/密碼的檢查直接進入系統了。

所以除非必要，一般建議通過 PreparedStatement 參數綁定的方式構造動態 SQL 語句，因為這種方式可以避免 SQL 注入的潛在安全問題。但是往往很難在應用中完全避免通過拼接字符串構造動態 SQL 語句的方式。為了防止他人使用特殊 SQL 字符破壞 SQL 的語句結構或植入惡意操作，必須在變量拼接到 SQL 語句之前對其中的特殊字符進行轉義處理。Spring 并沒有提供相應的工具類，您可以通過 jakarta commons lang 通用類包中（spring/lib/jakarta-commons/commons-lang.jar）的 StringEscapeUtils 完成這一工作：


清單 4. SqlEscapeExample

package com.baobaotao.escape;
import org.apache.commons.lang.StringEscapeUtils;
public class SqlEscapeExample {
    public static void main(String[] args) {
        String userName = "1' or '1'='1";
        String password = "123456";
        userName = StringEscapeUtils.escapeSql(userName);
        password = StringEscapeUtils.escapeSql(password);
        String sql = "SELECT COUNT(userId) FROM t_user WHERE userName='"
            + userName + "' AND password ='" + password + "'";
        System.out.println(sql);
    }
}



事實上，StringEscapeUtils 不但提供了 SQL 特殊字符轉義處理的功能，還提供了 HTML、XML、JavaScript、Java 特殊字符的轉義和還原的方法。如果您不介意引入 jakarta commons lang 類包，我們更推薦您使用 StringEscapeUtils 工具類完成特殊字符轉義處理的工作。

posted on 2011-01-24 14:16 鴻雁閱讀(3857) 評論(0) 編輯收藏所屬分類: IT技術相關

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