什么是GraphQL?

如果你在寻找漏洞利用方式,请参考下面的文章

GraphQL API 漏洞 |网络安全学院
GitHub - swisskyrepo/PayloadsAllTheThings: A list of useful payloads and bypass for Web Application Security and Pentest/CTF

GraphQL 查询（Query）

GraphQL 既不是架构，也不是数据库。它是一种 查询语言 和 运行时环境，用于 API 的数据查询和操作。

假设你有一个使用关系型数据库（如 MySQL 或 PostgreSQL）的应用，数据库中存储了用户信息和文章数据。你可以通过 GraphQL 构建一个 API，它允许客户端按需查询用户信息和文章内容：

  • 你可以通过 GraphQL 查询来请求某个用户的基本信息和他的文章：
    {
      user(id: 1) {
        name
        email
        posts {
          title
          content
        }
      }
    }
  • GraphQL 会将这个请求转发到服务器端，服务器端会通过数据库查询（例如 SQL 查询）获取数据，然后将结果返回给客户端。

响应可能看起来是这样的

{
  "data": {
    "user": {
      "name": "张三",
      "email": "zhangsan@example.com",
      "posts": [
        {
          "title": "GraphQL简介",
          "content": "GraphQL是一种用于API的查询语言和运行时环境。"
        },
        {
          "title": "Apollo Server使用指南",
          "content": "Apollo Server是一个用于构建GraphQL服务器的库。"
        }
      ]
    }
  }
}

所以，GraphQL 是一种 灵活的数据查询工具，它位于应用的 API 层，能让客户端高效地与不同的数据源交互，但它本身不负责数据库的存储和管理。

GraphQL 结构与类型信息

在 GraphQL 中，结构 和 类型信息 主要指的是 API 中的 数据模型 和 查询接口，它们描述了你可以查询的数据的组织形式和每个数据字段的类型。通过这些信息，客户端能够了解如何正确地查询 API，以及 API 返回的每个字段的数据类型是什么。下面是对这些术语的详细解释。

1. GraphQL API 的结构

结构 指的是 GraphQL 服务的 整体设计，包括：

  • 类型（Types）：GraphQL API 中定义的各种数据类型。例如，User、Post、Comment 等，通常表示你在应用中处理的数据模型。
  • 字段（Fields）：每个类型下的字段，这些字段是 GraphQL 查询的结果。例如，一个 User 类型可能有 id、name、email 等字段。
  • 查询（Queries）、变更（Mutations）、订阅（Subscriptions）：这些是你可以对 API 执行的操作。查询用于获取数据，变更用于修改数据，订阅用于实时接收数据更新。

2. GraphQL API 的类型信息

类型信息 指的是 API 中各个类型的具体定义和它们之间的关系。这些信息包括：

2.1 基本类型（Scalar Types）

GraphQL 提供了几种基本的标量类型，用于描述单一值的类型：

  • Int：整数
  • Float：浮动点数
  • String：字符串
  • Boolean：布尔值（true 或 false）
  • ID：唯一标识符，通常用作主键（类似于 UUID）
2.2 对象类型（Object Types）

对象类型是 GraphQL 中最常见的类型，用于定义一个包含多个字段的数据结构。例如，一个 User 类型可能定义如下：

type User {
  id: ID!
  name: String!
  email: String
  posts: [Post]
}
  • User 类型包含了几个字段，如 id（ID 类型，必需）、name（String 类型，必需）、email（String 类型，非必需）、posts（一个 Post 类型的数组，表示该用户的所有帖子）。
  • ID! 表示 id 字段是必需的（非 null）。
  • posts 字段是一个 数组，并且是 Post 类型的数组，这意味着每个用户可能有多个帖子。
2.3 输入类型（Input Types）

输入类型用于描述查询或变更请求中传递的数据结构。例如，一个 CreateUser 类型可以定义如何创建一个用户：

input CreateUser {
  name: String!
  email: String!
}
  • CreateUser 类型定义了创建用户时需要提供的字段，name 和 email 都是必需的。
2.4 枚举类型（Enum Types）

枚举类型用于定义一组固定的值。例如，定义用户角色的枚举类型：

enum Role {
  ADMIN
  USER
  GUEST
}
  • Role 枚举类型包含了三个可能的值：ADMIN、USER 和 GUEST，这些可以用于限制字段的输入值。
2.5 接口类型（Interface Types）

接口类型允许你定义一组共享字段的类型。比如，我们可以定义一个 Node 接口，使得多个类型都继承这个接口，保证它们有相同的字段：

interface Node {
  id: ID!
}

type User implements Node {
  id: ID!
  name: String!
}

type Post implements Node {
  id: ID!
  title: String!
}
  • Node 接口有一个 id 字段，任何实现了这个接口的类型（如 User 或 Post）都必须拥有 id 字段。
2.6 联合类型（Union Types）

联合类型允许一个字段返回多种类型中的任意一种。与接口类似，但联合类型不强制实现相同的字段，只是定义了多个可能返回的类型：

union SearchResult = User | Post
  • SearchResult 可以是 User 或 Post，具体返回哪一个类型由实际查询的结果决定。

GraphQL 内省（Introspection）

GraphQL 内省（Introspection） 是 GraphQL 的一个强大特性，它允许客户端查询 GraphQL API 的 结构 和 类型信息，而不仅仅是查询应用程序的数据。通过内省，客户端可以动态地了解 GraphQL API 的模式、类型、查询、变更等元数据。

内省的工作原理

GraphQL 内省是通过一种特别的查询实现的，通常叫做 内省查询（Introspection Query）。这些查询返回关于 GraphQL API 的详细信息，比如：

  • 类型：查询支持的类型（如 Query、Mutation、Subscription 类型及其字段）。
  • 字段：每个类型下的字段及其类型。
  • 输入类型：GraphQL API 中支持的输入类型。
  • 枚举类型：GraphQL API 中定义的枚举类型及其可能的值。
  • 错误信息：每个字段可能返回的错误类型。

简单来说，内省使得客户端能够自我探索 API 的结构，而不需要依赖文档或其他外部信息。

一个典型的内省查询例子

一个典型的内省查询示例如下：

{
  __schema {
    types {
      name
    }
  }
}

这个查询会返回所有在 GraphQL API 中定义的类型的名称。你可以利用内省查询获得更详细的信息，比如查看每个类型的字段、字段的返回类型、查询或变更的定义等。

常见的内省查询示例

  1. 获取所有类型：

    {
  __schema {
    types {
      name
    }
  }
}

    这个查询返回 API 中的所有类型。

  2. 获取类型字段：
    如果你想查询某个特定类型的字段，可以使用类似如下的查询：

    {
  __type(name: "User") {
    fields {
      name
      type {
        name
      }
    }
  }
}

    这个查询返回 User 类型的字段及其类型。

  3. 获取某个字段的详细信息：
    比如查询某个字段的数据类型和输入类型：

    {
  __type(name: "User") {
    fields {
      name
      args {
        name
        type {
          name
        }
      }
    }
  }
}

某些 GraphQL 服务器允许禁用内省查询，尤其是在生产环境中，以提高安全性。例如，使用 Apollo Server 时，你可以通过设置 introspection 配置来禁用内省：

const server = new ApolloServer({
  schema,
  introspection: false, // 禁用内省
});

GraphQL 突变（Mutation）

GraphQL 突变（Mutation） 是 GraphQL 中的一种操作类型，用于 修改数据。与查询（Query）不同，查询用于 获取数据，而突变用于对数据进行 创建、更新或删除 操作。

1. 突变的基本概念

在 GraphQL 中，Mutation 是一种特定的操作类型，就像 Query 用来请求数据一样，Mutation 用来处理数据修改请求。每个突变操作通常会返回修改后的数据，或者返回表示操作结果的信息。

突变操作 的目标通常是数据库的更改，比如：

  • 创建一个新记录（如添加用户、发布文章等）。
  • 更新一个已有记录（如修改用户信息、修改文章内容等）。
  • 删除一个记录（如删除用户、删除文章等）。

2. GraphQL 突变的定义

在 GraphQL schema 中，Mutation 类型是专门用来定义数据修改操作的。例如：

type Mutation {
  createUser(name: String!, email: String!): User
  updateUser(id: ID!, name: String, email: String): User
  deleteUser(id: ID!): Boolean
}

这里定义了三个突变操作：

  • createUser：创建一个新的用户，返回一个 User 类型的对象。
  • updateUser：更新用户的信息，接受用户的 id 和可选的 name、email，返回更新后的 User 对象。
  • deleteUser：删除一个用户，返回一个布尔值（true 或 false），表示删除操作是否成功。

3. 突变的执行

执行突变时，你会发送一个包含特定操作和参数的请求。例如，要创建一个用户，你可以这样写：

mutation {
  createUser(name: "Alice", email: "alice@example.com") {
    id
    name
    email
  }
}

在这个突变请求中：

  • mutation 关键字表示这是一个突变请求。
  • createUser 是我们在 schema 中定义的突变操作。
  • name 和 email 是 createUser 操作需要的参数。
  • 你可以指定想要返回的字段，比如返回新创建的用户的 id、name 和 email。

4. 突变的响应

执行突变后，服务器会返回执行结果。例如，上面的 createUser 突变成功时，服务器可能返回如下结果：

{
  "data": {
    "createUser": {
      "id": "1",
      "name": "Alice",
      "email": "alice@example.com"
    }
  }
}

返回的数据会包含你在请求中指定的字段（如 id、name、email）。

5. 突变的特点

  • 数据修改：突变通常用于改变数据的状态（创建、更新、删除）。
  • 副作用：突变操作通常会有副作用，可能涉及到数据库更新、缓存修改等。
  • 同步与返回：突变操作通常会返回修改后的数据，或者操作是否成功的反馈（如布尔值）。
  • 可以返回多个字段：虽然突变修改了数据，但你依然可以指定哪些字段返回给客户端，确保客户端可以在修改后获得最新的数据。

6. 突变和查询的区别

  • 查询（Query）：用于 读取数据，无副作用，不会改变服务器上的任何数据。
  • 突变（Mutation）：用于 修改数据，会产生副作用，可能涉及创建、更新、删除操作。

一个典型的查询请求示例：

query {
  getUser(id: "1") {
    id
    name
    email
  }
}

一个典型的突变请求示例：

mutation {
  updateUser(id: "1", name: "Alice Updated", email: "aliceupdated@example.com") {
    id
    name
    email
  }
}

7. 如何处理多个突变

GraphQL 允许你在一个请求中执行多个突变，但它们的执行是 顺序的，并且所有的突变都必须成功，才能返回一个完整的响应。比如，你可以在一个请求中同时更新用户的 name 和 email：

mutation {
  updateUser(id: "1", name: "Alice Updated") {
    id
    name
  }
  updateUser(id: "1", email: "aliceupdated@example.com") {
    id
    email
  }
}

8. 突变和错误处理

突变操作有可能会失败，通常由于参数不正确、数据不存在或者权限问题等。GraphQL 的错误处理机制允许返回详细的错误信息。例如，如果 updateUser 操作传入了无效的 id，响应可能如下：

{
  "errors": [
    {
      "message": "User not found",
      "locations": [{ "line": 2, "column": 3 }],
      "path": ["updateUser"],
      "extensions": {
        "code": "USER_NOT_FOUND"
      }
    }
  ],
  "data": null
}

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