GraphQL API渗透测试指南

GraphQL简介

GraphQL 是一种面向数据的 API 查询风格。传统的 API 拿到的是前后端约定好的数据格式，GraphQL 对 API 中的数据提供了一套易于理解的完整描述，客户端能够准确地获得它需要的数据，没有任何冗余，也让 API 更容易地随着时间推移而演进。

RESTful VS GraphQL

GraphQL API与Rest API最大的区别在于：GraphQL 通过将数据查询和数据修改分离开来，使得客户端能够更灵活地控制所需数据的粒度和类型，并且在多个资源之间建立关系。GraphQL只需一次请求就能够获取全部所需要的数据，而不是像RESTful API那样，要想获取所有数据就必须发起多次API请求。

前置知识

GraphQL查询方式

GraphQL是一种用于API的查询语言，首先我们就需要知道GraphQL有哪些查询方式。

主要有：

• Query
• Mutation
• Subscription
• Input
• Enum
• Union
• Interface

其中最为常见的是Query、Mutation、Subscription这三种，Query用于向服务端查询指定数据、Mutation用于在服务端修改或添加数据，具体可参考官方文档进行了解：https://graphql.org/learn/

GraphQL内省查询

简单来说就是，GraphQL内查机制，通常是内部可用，通过内省的方法获得相关信息，如对象定义、接口参数等信息。一般查询前面带有双下划线的就表示内省的一部分，比如：__Schema, __Type, __TypeKind, __Field, __InputValue, __EnumValue, __Directive等，官方文档：https://graphql.org/learn/introspection/

GraphQL API发现

当我们在测试时，如何发现GraphQL API？下面介绍几种有效的方法。

常见的GraphQL路径判定

GraphQL API与Restful API不同，一般来说它的URL比较固定，这也是它的特性之一，从单个请求中获取应用程序所需的所有数据。

常见的GraphQL路径如下：

/graphql
/graphiql
/v1/graphql
/v2/graphql
/v3/graphql
/v1/graphiql
/v2/graphiql
/v3/graphiql
/api/graphql
/api/graphiql
/graphql/api
/graphql/console
/console
/playground
/gql
/query
/graphql-devtools
/graphql-explorer
/graphql-playground
/graphql.php
/index.php?graphql
......

通用查询探测

由于GraphQL API中存在一个__typename 的保留字段，该字段会以字符串形式返回查询对象的类型，所以我们可以向未知API发送query{__typename}，如果响应中返回{"data": {"__typename": "query"}}，那么就可以确定该API为GraphQL API。

内省查询

向未知API发送__schema字段使用自省来发现架构信息，该字段在所有查询的根类型上都可用。

query {__schema{types{name,fields{name,args{name,description,type{name,kind,ofType{name, kind}}}}}}}

可以查询到所有类型、字段、参数以及参数类型。

改变请求方法/报错信息判断

利用不同的请求方法（GET、POST）发起请求也能够进行GraphQL API的辨别，因为对于一些仅允许某种请求方法的GraphQL API而言，不同的请求方法返回的格式和内容也不同。

除此之外，根据报错信息可以判断是否为GraphQL API，主要特征是Syntax Error: Expected Name, found。

GraphQL API攻击面

内省查询攻击

通过了解GraphQL的内省查询机制，其实我们可以发现在相关系统没修改默认配置的情况下，我们可以通过__schema 或者 __type 等来进行系统级别的查询，以获取服务器上定义的所有类型、字段、敏感信息等。

通过内省查询，我们获取到系统所有相关字段及信息，如下图：

然后利用voyager工具将查询结果可视化。

获取数据结构以便进一步利用。

拒绝服务

• 批量查询

GraphQL支持请求批处理，并且会对请求一个一个处理，这就导致可以利用批量查询来实施Dos攻击。

示例：

请求body：
{"query":"query {\n systemUpdate\n}","variables":[]}, 
{"query": "query {\n systemUpdate\n}","variables":[]}, 
{"query":"query {\n systemUpdate\n}","variables":[]} 

• 深度递归查询

当查询类型相互引用时，通过构建一个循环查询，来实现Dos攻击。

query { 
  Pastes { 
    Owner { 
      Pastes { 
        Owner { 
          Pastes { 
  Owner 
            { 
              Pastes { 
                Owner { 
                  Pastes { 
                    Owner { 
                      Pastes { 
                        Owner { 
                          name 
                        } 
                      } 
                    } 
                  } } 
} 
                } 
              } 
            } 
          } 
        } 
      } 
    }

随着查询呈指数级增长，最终导致服务器崩溃。

• 字段重复查询

由于GraphQL API不会对重读字段进行去重处理，所以还可以通过查询重复字段进行Dos攻击。

query {
  pastes {
    owner {
      pastes {
            ipAddr # 1
            ipAddr # 2
            ipAddr # 3
            ipAddr # 4
            ......
            ipAddr # 1000
          }
        }
      }
}

越权查询/信息泄露

通过内审查询获取到相关信息后，可以进一步利用，GraphQL API作为单路由API接口在查询过程中往往会忽略一些鉴权问题，这可能导致越权漏洞的出现，并且泄露敏感信息。

例如在查询到存在id参数。

通过修改id参数进行水平越权，获取想要的敏感信息。

命令执行

由于GraphQL API没有充分验证输入或者没有严格过滤，导致在一些查询中可以通过链接的形式拼接 UNIX 命令，达到命令执行的目的。

或者是通过systemDiagnostics接受某些 UNIX 二进制文件作为调试目的的参数，例如 whoami、ps等，在获取相关凭证或者权限之后，可以进行拼接来达到命令执行的目的。

SQL注入

GraphQL API同样会可能存在SQL注入漏洞，可以对查询结构体中的一些参数进行SQL注入尝试。

这里对“test”参数进行SQL注入尝试。

加上单引号后返回报错信息。

后续直接利用sqlmap进行后续操作。

graphql注入

类似于SQL注入拼接字符串，在GraphQL API进行相关查询时，可以通过拼接的方式进行注入来获取数据或者改变查询逻辑。

正常查询：

mutation {
  create(content: "test", id: 1) {
      name
      password
      title
   }
}

graphql注入：

mutation {
  editPaste(content: "test", id: 1) {
      name
      title
    }
     changePassword(password: "admin123") {
      name
      password
      title
   }
}

XSS

GraphQL API同样也会遭受xss攻击，其实针对任何存在系统而言，如果没有相应的防御手段，没有对输入性参数进行过滤都可能遭受一些输入型漏洞攻击。

攻击载荷成功解析，此外也可以利用上传功能上传HTML脚本进行攻击测试。

SSRF

如果在GraphQL相关查询操作允许本地主机或其他服务器不限制输入，就可能遭受服务端请求伪造攻击

漏洞案例：

保护机制绕过

在GrapQL API中如果存在相关恶意输入保护机制，可以利用修改请求头参数进行绕过。

例如下面使用IDE时，进行命令执行时，存在保护机制。

发现Cookie中存在明显的disable字段。

修改disable为enable。

成功绕过保护机制。

登陆爆破

在GraphQL API通过可以实现弱密码爆破来碰碰运气，不过还得分无登陆次数限制和有登陆次数限制两种情况。

• 无登陆次数限制

如果无登陆次数的限制，直接可进行弱密码爆破。

• 有登陆次数限制

如果一些网站存在登陆次数的限制，比如下面在爆破过程中。

• 会提示过多登陆尝试

GraphQL对象不能够包含多个同名的属性，所以我们可以利用别名来实现多个同属性的操作，这样如果系统只限制了API请求速率，那么也可以通过别名查询来实现登陆爆破。

JWT令牌伪造

可以通过相关工具获取GraphQL API的数据结构，这里我们就发现了存在新建用户的操作。

利用这个接口创建一个新用户。

发现登陆操作。

利用新建用户成功查询到accessToken。

发现可以利用token进行管理员敏感信息查询。

尝试用刚才的token进行尝试，发现还是新建用户的信息。

伪造JWT，把新用户的token解析后，修改为admin。

成功查询到管理账号密码。

目录穿越/任意文件写入

在GraphQL API中相关文件上传/下载操作也可能存在目录穿越、任意文件读取、任意文件写入等漏洞。

例如通过目录穿越成功任意文件写入。

成功上传至tmp目录。

工具

除了传统的渗透测试工具以外，使用GraphQL API的工具也变得十分重要。

• inql：GraphQL测试工具， 可以独立使用，也可作为Burp扩展使用，https://github.com/doyensec/inql
• voyager：GraphQL API交互可视化工具，https://github.com/graphql-kit/graphql-voyager
• GraphQLmap：GraphQL API渗透测试脚本引擎，https://github.com/swisskyrepo/GraphQLmap
• graphiql：基于浏览器的GraphQL IDE工具，https://github.com/graphql/graphiql

关于Portal Lab

星阑科技 Portal Lab 致力于前沿安全技术研究及能力工具化。主要研究方向为数据流动安全、API 安全、应用安全、攻防对抗等领域。实验室成员研究成果曾发表于BlackHat、HITB、BlueHat、KCon、XCon等国内外知名安全会议，并多次发布开源安全工具。未来，Portal Lab将继续以开放创新的态度积极投入各类安全技术研究，持续为安全社区及企业级客户提供高质量技术输出。