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Bash脚本安全性：防止常见漏洞

2021-12-305.7k 阅读

一、Bash脚本中的常见漏洞类型

1.1 命令注入漏洞

命令注入是Bash脚本中极为常见且危险的漏洞。当脚本接受外部输入并直接嵌入到命令中执行时，如果没有对输入进行适当的验证和过滤，攻击者就可以注入恶意命令。例如，考虑以下简单的脚本：

#!/bin/bash
echo "请输入文件名："
read filename
rm $filename

在这个脚本中，如果攻击者输入file.txt; rm -rf /，由于脚本没有对输入进行验证，rm -rf /这个恶意命令将会被执行，这会删除根目录下的所有文件，对系统造成毁灭性的打击。

这种漏洞产生的本质原因在于脚本对外部输入的盲目信任。Bash在执行命令时，会按照空格等分隔符将输入解析为命令和参数。如果输入中包含特殊字符（如分号、管道符等），Bash会将其作为命令的一部分执行。

1.2 SQL注入漏洞（当与数据库交互时）

虽然Bash本身不是数据库编程语言，但在一些场景下，Bash脚本可能会与数据库进行交互，比如使用mysql命令行工具。此时，如果构建SQL语句时没有正确处理用户输入，就可能发生SQL注入漏洞。 假设我们有一个Bash脚本用于向MySQL数据库插入用户信息：

#!/bin/bash
echo "请输入用户名："
read username
echo "请输入密码："
read password
mysql -u root -psecret -D mydatabase -e "INSERT INTO users (username, password) VALUES ('$username', '$password')"

如果攻击者在输入用户名时输入'; DROP TABLE users; --，最终执行的SQL语句将变为：

INSERT INTO users (username, password) VALUES ('; DROP TABLE users; --', 'password')

--是SQL中的注释符号，这使得原本的插入语句被篡改，DROP TABLE users命令会删除users表，导致数据丢失。

此漏洞的本质是在构建SQL语句时，没有对用户输入中的特殊字符（如单引号、分号等）进行转义处理，SQL解析器将恶意输入解析为了额外的命令。

1.3 路径遍历漏洞

路径遍历漏洞通常发生在脚本处理文件路径输入时。如果脚本没有对输入的路径进行严格验证，攻击者可以通过构造特殊的路径字符串，访问到不应该访问的文件或目录。 例如，有一个用于读取文件内容的脚本：

#!/bin/bash
echo "请输入要读取的文件路径："
read filepath
cat $filepath

攻击者可以输入../../etc/passwd，这样脚本就会读取系统的/etc/passwd文件，该文件包含了系统用户的重要信息，若被恶意利用，可能导致用户账户被盗用等安全问题。

产生路径遍历漏洞的核心原因是脚本没有对输入路径进行规范化和限制，允许输入包含..这样的上级目录跳转字符，从而使攻击者能够突破预期的文件访问范围。

1.4 变量注入漏洞

变量注入漏洞与命令注入有些类似，当脚本接受外部输入并将其作为变量值直接使用，且在后续命令中使用该变量时，如果输入中包含恶意的变量定义，就可能导致漏洞。 比如下面的脚本：

#!/bin/bash
echo "请输入一个值："
read value
echo "您输入的值是：$value"
echo "当前工作目录是：$(pwd $value)"

攻击者可以输入; cd /tmp，这样脚本执行时，cd /tmp命令会被执行，改变了脚本执行的工作目录，可能导致后续操作在非预期的目录中进行，引发各种安全风险。

这一漏洞的本质在于脚本对输入作为变量值处理时，没有对输入中的特殊字符（如分号等用于命令分隔的字符）进行处理，使得恶意命令能够被嵌入到变量使用的过程中。

二、防止命令注入漏洞的方法

2.1 使用引号包围变量

在使用用户输入的变量时，使用引号将其包围是一种简单有效的防止命令注入的方法。回到前面删除文件的示例：

#!/bin/bash
echo "请输入文件名："
read filename
rm "$filename"

现在，如果攻击者输入file.txt; rm -rf /，由于整个输入被引号包围，rm命令会将其视为一个文件名，而不是多个命令。Bash在解析命令时，会将引号内的内容作为一个整体参数，不会将分号解析为命令分隔符，从而避免了恶意命令的执行。

2.2 使用eval时的注意事项

eval命令在Bash中用于动态执行字符串命令。但使用eval时如果不注意，很容易引入命令注入漏洞。例如：

#!/bin/bash
echo "请输入命令："
read command
eval $command

攻击者可以输入恶意命令，如rm -rf /，直接对系统造成破坏。

要安全地使用eval，需要对输入进行严格的验证。可以通过正则表达式来验证输入是否符合预期的命令格式。比如，假设我们只允许输入简单的ls命令及其参数：

#!/bin/bash
echo "请输入命令："
read command
if [[ $command =~ ^ls\s.*$ ]]; then
    eval $command
else
    echo "无效的命令"
fi

这里通过正则表达式^ls\s.*$验证输入是否以ls开头，后面可以跟任意字符，这样就限制了输入只能是与ls相关的命令，减少了命令注入的风险。

2.3 利用bash -c替代直接执行输入

bash -c可以用于执行一个字符串命令，相比直接使用eval，它在一定程度上更安全。例如：

#!/bin/bash
echo "请输入命令："
read command
bash -c "$command"

虽然这比直接使用eval稍微安全一些，但仍然存在风险。因为如果输入中包含恶意的环境变量设置等，还是可能造成问题。所以，结合输入验证是非常必要的。例如，同样只允许ls命令：

#!/bin/bash
echo "请输入命令："
read command
if [[ $command =~ ^ls\s.*$ ]]; then
    bash -c "$command"
else
    echo "无效的命令"
fi

这样通过验证和bash -c的结合使用，可以有效降低命令注入的风险。

2.4 输入验证与过滤

对输入进行严格的验证和过滤是防止命令注入的关键。可以使用正则表达式来定义允许的输入模式。例如，假设我们有一个脚本接受数字输入，并执行与该数字相关的操作：

#!/bin/bash
echo "请输入一个数字："
read num
if [[ $num =~ ^[0-9]+$ ]]; then
    echo "您输入的数字是：$num"
    # 执行与数字相关的操作，如计算等
else
    echo "无效的输入，必须是数字"
fi

通过正则表达式^[0-9]+$验证输入是否为纯数字，只有符合该模式的输入才会被接受并继续后续操作，从而避免了攻击者输入恶意命令的可能。

另外，还可以使用case语句进行更复杂的输入验证。比如，假设脚本接受特定的命令选项作为输入：

#!/bin/bash
echo "请输入命令选项（-a, -b, -c）："
read option
case $option in
    -a)
        echo "执行 -a 选项对应的操作"
        ;;
    -b)
        echo "执行 -b 选项对应的操作"
        ;;
    -c)
        echo "执行 -c 选项对应的操作"
        ;;
    *)
        echo "无效的选项"
        ;;
esac

通过case语句，只有特定的选项输入才会被接受，其他输入会被视为无效，大大增强了脚本的安全性。

三、防止SQL注入漏洞的方法（在Bash与数据库交互场景下）

3.1 使用参数化查询

在与MySQL等数据库交互时，使用参数化查询是防止SQL注入的有效方法。以mysql命令行工具为例，可以使用-v选项来传递参数。

#!/bin/bash
echo "请输入用户名："
read username
echo "请输入密码："
read password
mysql -u root -psecret -D mydatabase -e "INSERT INTO users (username, password) VALUES (?,?)" -v "$username" -v "$password"

这里的?是占位符，-v选项将实际的用户名和密码作为参数传递给SQL语句。MySQL在执行时会正确处理这些参数，不会将用户输入中的特殊字符解析为SQL命令的一部分，从而防止了SQL注入。

3.2 输入转义

如果不能使用参数化查询，对输入进行转义也是一种方法。在Bash中，可以使用mysql_escape_string函数（需要安装mysql客户端库并通过source引入相关函数定义文件）来对输入进行转义。例如：

#!/bin/bash
source /path/to/mysql_functions.sh
echo "请输入用户名："
read username
escaped_username=$(mysql_escape_string "$username")
echo "请输入密码："
read password
escaped_password=$(mysql_escape_string "$password")
mysql -u root -psecret -D mydatabase -e "INSERT INTO users (username, password) VALUES ('$escaped_username', '$escaped_password')"

通过mysql_escape_string函数，将用户名和密码中的特殊字符进行转义，使其在SQL语句中不会被错误解析，降低了SQL注入的风险。

3.3 严格限制输入长度和类型

对输入的用户名和密码等信息进行长度和类型限制也是防止SQL注入的重要手段。例如，只允许用户名长度在3到20个字符之间，且只能包含字母和数字：

#!/bin/bash
echo "请输入用户名："
read username
if [[ ${#username} -ge 3 && ${#username} -le 20 && $username =~ ^[a-zA-Z0-9]+$ ]]; then
    echo "用户名格式正确"
else
    echo "用户名无效，长度应在3到20个字符之间，且只能包含字母和数字"
    exit 1
fi
echo "请输入密码："
read password
# 可以对密码也进行类似的长度等限制
# 后续执行数据库插入操作

通过这样的限制，攻击者很难构造出复杂的恶意SQL注入语句，因为输入被严格约束在了一个安全的范围内。

四、防止路径遍历漏洞的方法

4.1 规范化路径

使用realpath命令可以将相对路径转换为绝对路径，并解析掉..等上级目录跳转字符。例如：

#!/bin/bash
echo "请输入要读取的文件路径："
read filepath
real_filepath=$(realpath "$filepath")
# 假设预期的文件访问目录是 /var/data
expected_dir="/var/data"
if [[ ${real_filepath} == ${expected_dir}/* ]]; then
    cat $real_filepath
else
    echo "不允许访问该文件"
fi

通过realpath规范化路径后，再与预期的目录进行比较，确保文件路径在允许的范围内，防止路径遍历攻击。

4.2 限制路径深度

可以通过计算路径中的/字符数量来限制路径深度。例如，假设只允许访问当前目录及其下一级子目录：

#!/bin/bash
echo "请输入要读取的文件路径："
read filepath
path_depth=$(echo $filepath | tr '/' '\n' | wc -l)
if [[ $path_depth -le 2 ]]; then
    # 假设当前目录为安全目录
    if [[ -f $filepath ]]; then
        cat $filepath
    else
        echo "文件不存在"
    fi
else
    echo "路径深度超过限制"
fi

通过控制路径深度，避免攻击者通过不断使用..跳转上级目录来访问敏感文件。

4.3 白名单验证

建立一个允许访问的文件和目录的白名单。例如：

#!/bin/bash
allowed_files=(/var/data/file1.txt /var/data/file2.txt)
echo "请输入要读取的文件路径："
read filepath
is_allowed=0
for file in ${allowed_files[@]}; do
    if [[ $filepath == $file ]]; then
        is_allowed=1
        break
    fi
done
if [[ $is_allowed -eq 1 ]]; then
    cat $filepath
else
    echo "不允许访问该文件"
fi

只有在白名单中的文件路径才被允许访问，这样可以有效防止路径遍历漏洞。

五、防止变量注入漏洞的方法

5.1 对变量使用进行严格限制

在使用变量时，确保变量的使用环境是安全的。例如，避免在可能执行命令的上下文中直接使用用户输入作为变量值。回到前面的示例：

#!/bin/bash
echo "请输入一个值："
read value
# 这里不应该在命令替换中直接使用$value
# 改为其他安全的操作，如输出值
echo "您输入的值是：$value"

通过改变变量的使用方式，避免在可能引发命令执行的场景中使用用户输入的变量，从而防止变量注入漏洞。

5.2 输入验证与过滤（针对变量值）

与防止命令注入类似，对作为变量值的输入进行验证和过滤。例如，假设变量值只允许是数字：

#!/bin/bash
echo "请输入一个值："
read value
if [[ $value =~ ^[0-9]+$ ]]; then
    # 可以安全地使用$value作为变量值
    result=$((value + 10))
    echo "计算结果是：$result"
else
    echo "无效的输入，必须是数字"
fi

通过正则表达式验证输入是否为数字，只有符合条件的输入才会被用于后续的变量操作，降低了变量注入的风险。

5.3 使用局部变量

尽量使用局部变量，减少全局变量的使用。全局变量在脚本的各个部分都可以访问和修改，如果被恶意注入，可能影响整个脚本的执行。而局部变量作用域有限，风险相对较小。例如：

#!/bin/bash
function my_function {
    local value
    echo "请输入一个值："
    read value
    # 在函数内部安全地使用局部变量$value
    echo "您在函数内输入的值是：$value"
}
my_function

在函数内部定义局部变量value，即使输入存在恶意内容，其影响范围也仅限于函数内部，不会对整个脚本造成严重破坏。

六、其他安全措施

6.1 脚本权限管理

确保脚本文件本身的权限设置合理。脚本文件不应该对过多用户具有可写权限，以免被恶意篡改。例如，对于一个系统管理脚本，可以将其权限设置为0755，即所有者有读、写、执行权限，组用户和其他用户只有读和执行权限：

chmod 0755 /path/to/script.sh

这样可以防止非授权用户修改脚本内容，保证脚本的完整性和安全性。

6.2 安全的环境变量设置

在脚本中使用环境变量时，要确保环境变量的来源是可信的。避免在脚本中直接使用未经检查的环境变量，因为攻击者可能通过设置恶意的环境变量来影响脚本的执行。例如，在脚本开头可以清除一些不必要的环境变量：

#!/bin/bash
unset PATH
# 重新设置安全的PATH
PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/bin
# 脚本其他部分

通过清除和重新设置安全的环境变量，减少环境变量被恶意利用的可能性。

6.3 代码审查

对编写好的Bash脚本进行代码审查是发现潜在安全漏洞的重要手段。在审查过程中，要特别关注对外部输入的处理、命令的执行、变量的使用等方面。例如，检查是否存在未经验证就直接使用外部输入的情况，是否有命令注入、SQL注入等风险的代码片段。团队成员之间的相互审查可以从不同角度发现问题，提高脚本的安全性。

6.4 定期更新和维护脚本

随着系统环境的变化和新的安全漏洞被发现，定期更新和维护Bash脚本是必要的。及时修复已知的安全漏洞，根据新的安全要求调整脚本的逻辑和安全措施。例如，如果发现一种新的命令注入攻击方式，要及时检查脚本中对输入的处理部分，看是否存在类似的风险，并进行相应的改进。同时，对于脚本所依赖的外部工具和库，也要保持更新，以获取最新的安全补丁。