CodeqlNote

记录学习Codeql的笔记，国内资料真的挺少。摘抄各种大佬文章随便记的，比较乱,抽空整理。

该笔记还在整理中，对codeql感兴趣的师傅推荐直接看文末我收集的一些文章！！！

codeql

这东西本质就是写各种过滤条件、各种数据流跟踪，给我的感觉就是在写面向对象的sql一样，所以在学习之前最好掌握面向对象思想，一门面向对象的编程语言，sql语句编写。
codeql工作原理主要是，利用分析引擎分析代码之间的关系，生成一个代码数据库。然后我们直接写ql就可以进行各种查询，如找某个方法或者某个类，找方法引用，跟踪某个参数的传递等等用法。
codeql里面的谓词其实就是把各种过滤条件封装成方法。
java里面是万物皆对象，我觉得codeql是万物皆表达式。
lgtm除了用来下数据库还可以用来搜索ql
这个目录/ql/java/ql/src/Security放着一些官方的规则(java)，可直接用。
这个/ql/java/ql/src/experimental/Security目录下，一些还在实验中的规则(java)。

相关下载

文档： https://codeql.github.com/docs/codeql-cli/
二进制：https://github.com/github/codeql-cli-binaries
现成项目：https://github.com/github/vscode-codeql-starter

数据库下载，在线查询，规则搜索：https://lgtm.com/

生成数据库

ps：生成数据库之前，先保证被分析程序可以正常跑起来。
第一步、创建索引代码数据库。得有数据库才能开始查询。

codeql database create <database> --language=<language-identifier>

支持的语言及language对应关系如下

Language	Identity
C/C++	cpp
C#	csharp
Go	go
Java	java
javascript/Typescript	javascript
Python	python
Ruby	Ruby

1、生成代码扫描数据库(java)

codeql database create D:\codeqldb/javasec --language=java  --command="mvn clean install --file pom.xml -Dmaven.test.skip=true" --source-root=./javasec

注：source-root 为源码路径，默认为当前目录,可不指定

一些常用命令

 跳过测试，构建
 --command="mvn clean install --file pom.xml -Dmaven.test.skip=true"
 无论项目结果如何,构建从不失败
 --command="mvn -fn clean install --file pom.xml -Dmaven.test.skip=true"

包含xml文件github/codeql#3887

codeql database init --source-root=<src> --language java <db>
codeql database trace-command --working-dir=<src> <db> <java command>
codeql database index-files --language xml --include-extension .xml --working-dir=<src> <db>
codeql database finalize <db>

将上面的命令拆分为如下4条命令，在index-files中将xml文件添加到CodeQL的数据库中CodeQL将XML文件包含到CodeQL数据库

第二种方案是在codeql-cli/java/tools/pre-finalize.cmd文件中插入--include "/resources//*.xml"

2、更新数据库

codeql database upgrade database/javasec

参考：https://help.semmle.com/lgtm-enterprise/admin/help/prepare-database-upload.html

编译与非编译

对于编译型语言来说，需要在创建索引数据库的时候增加编译的功能，主要是针对java，对于非编译性的语言来说，直接扫描吧

对于go来说，可编译也可不编译

基础查询

过滤 Method

根据Method name查询

import java

from Method method
where method.hasName("toObject")
select method

把这个方法的class name也查出来

import java

from Method method
where method.hasName("toObject")
select method, method.getDeclaringType()

根据Method name 和 interface name 查询

比如我想查询ContentTypeHandler 的所有子类toObject方法

import java

from Method method
where method.hasName("toObject") and method.getDeclaringType().getASupertype().hasQualifiedName("org.apache.struts2.rest.handler", "ContentTypeHandler")
select method

Call和Callable

Callable表示可调用的方法或构造器的集合。

Call表示调用Callable的这个过程（方法调用，构造器调用等等）

MethodAccess

过滤方法调用

一般是先查method，与MethodAccess.getMethod() 进行比较。

比如查ContentTypeHandler 的 toObject() 方法的调用。

import java

from MethodAccess call, Method method
where method.hasName("toObject") and method.getDeclaringType().getASupertype().hasQualifiedName("org.apache.struts2.rest.handler", "ContentTypeHandler") and call.getMethod() = method
select call

上面这种查询方式不行，只能查到JsonLibHandler 这样显式定义的。

怎么改进呢？

也可以使用getAnAncestor() 或者getASupertype()*

import java

from MethodAccess call, Method method
where method.hasName("toObject") and method.getDeclaringType().getAnAncestor().hasQualifiedName("org.apache.struts2.rest.handler", "ContentTypeHandler") and call.getMethod() = method
select call

过滤构造方法

new File的参数为我们的sink点，所以构造ql

class FileContruct extends ClassInstanceExpr{
    FileContruct(){
        this.getConstructor().getDeclaringType*().hasQualifiedName("java.io", "File")
    }
}

codeql java规则目录

一些官方规则，可直接用。

-java

--ql

---src

----Security(正式运行的规则)

----experimental(还在实验中的规则)

---lib

----semmle

-----code

------java(这个下面都是框架相关的内容)

数据流跟踪

Local Data Flow分析SPEL

本地数据流本地数据流是单个方法(一旦变量跳出该方法即为数据流断开)或可调用对象中的数据流。本地数据流通常比全局数据流更容易、更快、更精确。

import java
import semmle.code.java.frameworks.spring.SpringController
import semmle.code.java.dataflow.TaintTracking
from Call call,Callable parseExpression,SpringRequestMappingMethod route
where
    call.getCallee() = parseExpression and 
    parseExpression.getDeclaringType().hasQualifiedName("org.springframework.expression", "ExpressionParser") and
    parseExpression.hasName("parseExpression") and 
   TaintTracking::localTaint(DataFlow::parameterNode(route.getARequestParameter()),DataFlow::exprNode(call.getArgument(0))) 
select route.getARequestParameter(),call

全局数据流分析要继承DataFlow::Configuration 这个类，然后重载isSource 和isSink 方法

class MyConfig extends DataFlow::Configuration {
  MyConfig() { this = "Myconfig" }
  override predicate isSource(DataFlow::Node source) {
    ....
    
  }

    override predicate isSink(DataFlow::Node sink) {
    ....
    
  }
}

数据流断的原因

外部的方法，因为没有编译到数据库中，这个是最常见的，基本上市面上的扫描器都存在这个问题，说起来复杂，原因大概是因为构建数据流会随着扫描AST的复杂程度递增导致数据库过大，最后大家在时间和易用性上做了平衡，选择了编译直接依赖的内容进行查询，从而导致这个问题的存在。
复杂的字符串拼接,例如append，一些其他的字符串赋值，这个一般出场都是空的，要自己去搞，当然会有一些类似fortify的自带了部分场景的连接，不过有的时候要自己去排查
强制类型转换
动态特性，例如class.ForName。codeQL有很好的反射类支持这个，对比fortify，你就知道什么是好，什么是不好。Fortify的类太简单了，你去看看codeQL官方手册里的类，简直对比下来就是指数级的，哪怕你看一眼 soot，都比fortify好。

isAddtionalStep技巧

isAddtionalStep使用就用最简单的二分法来定位，先前移sink，然后检测出来的话就移动到后面，直到找到哪个断开的地方。冷知识：数据流是可以混用的，例如我们的sink又可以是一个hasFlow表达式

上面两点来自xsser师傅文章

污点跟踪

全局污点跟踪分析要继承TaintTracking::Configuration 这个类，然后重载isSource 和isSink 方法

class VulConfig extends TaintTracking::Configuration {
VulConfig() { this = "myConfig" }

override predicate isSource(DataFlow::Node source) {

}

override predicate isSink(DataFlow::Node sink) {

}
}

from VulConfig config, DataFlow::PathNode source, DataFlow::PathNode sink
where config.hasFlowPath(source, sink)
select sink.getNode(), source, sink, "source are"

白盒扫描

ql库集成了许多常见的安全漏洞，可以直接拿来扫描项目源码

https://codeql.github.com/codeql-query-help/java/

下面是写好的

java 1、zip slip（zip解压覆盖任意文件）

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-022/ZipSlip.ql

2、命令注入

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-078/ExecUnescaped.ql

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-078/ExecTainted.ql

3、cookie安全

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-312/CleartextStorageCookie.ql

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-614/InsecureCookie.ql

4、XSS

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-079/XSS.ql

5、依赖漏洞

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-1104/MavenPomDependsOnBintray.ql

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-829/InsecureDependencyResolution.ql

6、反序列化

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-502/UnsafeDeserialization.ql

7、http头注入

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-113/NettyResponseSplitting.ql

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-113/ResponseSplitting.ql

8、url跳转

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-601/UrlRedirect.ql

9、ldap注入

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-090/LdapInjection.ql

10、sql注入

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-089/SqlTainted.ql

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-089/SqlUnescaped.ql

11、file权限&目录注入

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-732/ReadingFromWorldWritableFile.ql

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-022/TaintedPath.ql

12、xml注入

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-611/XXE.ql

13、SSL校验

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-297/UnsafeHostnameVerification.ql

14、弱加密

https://github.com/github/codeql/java/ql/src/Security/CWE/CWE-327/BrokenCryptoAlgorithm.ql

15、随机数种子可预测

https://github.com/github/codeql/blob/main/java/ql/src/Security/CWE/CWE-335/PredictableSeed.ql

codeql analyze命令可以执行单个ql文件，目录下所有ql文件，和查询suite(.qls)

白盒扫描使用如下命令（执行所有漏洞类查询）

codeql database analyze source_database_name qllib/java/ql/src/codeql-suites/java-security-extended.qls --format=csv --output=java-results.csv

如果是自己写可用于analyze的必须按规范写，包含元数据@kind,如下这种

/**
 * @name Incomplete regular expression for hostnames
 * @description Matching a URL or hostname against a regular expression that contains an unescaped
 *              dot as part of the hostname might match more hostnames than expected.
 * @kind path-problem
 * @problem.severity warning
 * @security-severity 7.8
 * @precision high
 * @id go/incomplete-hostname-regexp
 * @tags correctness
 *       security
 *       external/cwe/cwe-20
 */

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