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XXE漏洞攻击与防御研究

范文

邱永哲

摘要：为提高Web应用程序接口的安全性，文章介绍了一种基于XML外部实体的注入漏洞-XXE漏洞。通过列举该漏洞的一些攻击方式及其造成的危害，能对程序开发者起到警示作用，最后给出了该漏洞的防御方法，对安全实现Web应用程序的接口提供了参考。

关键词：Web应用程序；接口；XML；注入漏洞

当前，伴随着云计算的蓬勃发展，互联网应用正逐步迈向微服务化、容器化、接口化，互联网入口也正在从传统的PC向种类繁多的智能设备和IoT设备转移。因此，随之带来的网络安全问题也愈发严峻，引起众多政府组织的关注[1]。2017年4月，开放式Web应用程序安全项目发布了2017年Web安全十大问题，首次将“未受有效保护的应用程序的调用接口（ Application Programming Interface，API）”列入了OWASP Top 10，指出了應用程序接口存在易受攻击的风险。常见的应用程序接口之间数据传递的格式有XML和JSON等，如果在这些传递数据的过程中未对接口进行保护，将造成服务器被攻击的严重安全事故[2]。本文在XML的基础上介绍了一种较为严重的注入漏洞-XXE漏洞，并针对该漏洞列举了一些攻击手段和防御方法，为应用程序接口的安全实现与开发提供了参考。

1 XXE漏洞简介

1.1 XML基础

XML是一种标记语言，目前被广泛地用来作为跨平台之间交互数据的形式，主要针对不同的数据内容，通过不同的格式化描述手段完成最终的形式表达[3]。XML能定义数据的结构、存储信息，例如将小张发送给小李的短信存储为XML格式：

<？xml version=" 1.0"？>

小李

小张

你吃饭了吗？我们一起去吃啊。

如图l所示，一个完整的XML文档应当包括XML声明、文档元素，有时也包括文档类型定义（Document TypeDefinition， DTD）。

DTD可以将它看作是一个或者多个XML文档的模板，在这里可以定义XML文件中的元素、元素的属性、元素的排列方式、元素包含的内容等。DTD文档类型定义由4个关键字组成：元素（Element）、属性（Attribute），实体（ Entity）、注释（Comments）。XXE漏洞就是由DTD中的“实体”引发[4]。

1.2 XXE漏洞原理

在XML l.0标准当中首次引入了“实体（Entity）”的概念，其作用类似于Word当中的“宏”。实体标识符的定义方式分为两种，一种是在DTD中内部声明实体：

另一种是在DTD中引入外部实体：

或者：

其中，外部实体可以访问存储在本地或者远程的文件，因此XML文档在处理DTD定义中的外部实体时，如不做好防护，将产生信息泄露、SSRF等漏洞。这也被叫作是XXE（XML External Entity injection）漏洞，即XML外部实体注入。

对于XXE漏洞的测试，可以使用DNS带外查询的方式来进行验证，例如某服务器能处理XML格式的请求数据，可将如下PoC发送给服务器进行漏洞验证：

<？xml version=" 1.0"？>

&b;：

借助XXE漏洞，攻击者能够实现对服务器的任意文件读取、拒绝服务攻击、代理扫描内网等。但是不同的XML解析器对外部实体的处理规则不同，例如在PHP中常用来处理XML数据的函数有simplexml_load_string和expat库中的xml_parse，xml_parse函数默认情况下不会解析DTD中的外部实体，但simplexml_load_string默认会解析外部实体导致XXE。除PHP以外，Java、Python平台中处理XML的函数都可能会产生XXE漏洞。

2 XXE漏洞利用

2.1任意文件读取

任意文件读取是XXE漏洞最常见的利用方式，本文在Linux平台下搭建了基于docker容器的测试环境来测试演示该漏洞的攻击过程[5]。

首先使用docker容器创建Apache+PHP架构服务器，随后在服务器web目录中创建包含有XXE漏洞的PHP文件simplexml_load_string.php，内容为：

<？php

$data = file_get_content s （ 'php：//input ' ）

$xml = simplexml_load_string（$data）；

？>

即在该文件中使用PHP的simplexml_load_string函数来接收处理XML数据。接下来使用请求构造工具Postman发送以下的XML请求：

<？xml version=" 1.0"

encoding=" utf-8"？>

&xxe;：

请求响应结果如图2所示，可以看到这里使用file协议成功读取到了服务器文件/etc/passwd，造成了服务器文件信息泄露，利用该方法还有可能读取到服务器中存放的数据库密码、SVN服务器密码等其他敏感信息。

2.2服务端请求伪造

在某些情况下服务器端存在XXE漏洞，但只能使用http协议通过带外查询检测，此时该XXE漏洞被称为BlindXXE。由于无法使用file协议进行文件读取，Blind XXE无法带来更大的攻击面，但是如果能结合SSRF服务器端请求伪造，往往能发挥至关重要的作用。

例如某企業一台处于网络边界的Apache服务器存在Blind XXE漏洞，该服务器使用双网卡连接了企业内部网络10.4.10.0/24，企业内网有一台未授权即可访问的Redis服务器10.4.10.7，如果这台服务器未做好SSRF防护，那么此时就可以利用这枚Bind XXE漏洞直接发起对内网Redis服务器的攻击：

<？xml version=" 1.0"？>

<！ENTITY b SYSTEM“http：//123.123.123.123/

gopher.php”>

&b;：

其中123.123.123.123为攻击者的服务器，gopher.php的内容为：

<？php header（Location： gopher：//10.4.10.7：6379/ 一*3%0d%0a$3%0d%0aset%0d%0a$1%0d%0a1%0d%Oa$60%Od%Oa%Oa%Oa*/1 **** bash—i>&/dev/tcp/12 3.123.123.12 3/77 77

0>&1%Oa%Oa%Od%Oa≠4%Od%Oa$ 6% Od% Oaconfig% Od% Oa$3%Od% Oadir% Od% Oa$16% Od%Oa/var/s pool/cron/% Od% Oa*4% Od% Oa$ 6% Od% Oaconfig%0d% Oa$3% Od% Oaset% Od% Oa$ 10% Od% Oadbfilename% Od%0a$ 4% Od%0 aroot%0d% Oa* 1%Od% Oa$4%0d% Oas ave%0d%0a）？>

这时候攻击者将直接获得内网Redis服务器的权限进而对企业内网进行进一步渗透。可见此时Blind XXE通过与SSRF的结合极大地拓展了攻击面，为攻击者进一步的突破创造了条件。

2.3拒绝服务攻击

由于XXE漏洞是由服务器端接收并处理用户恶意数据造成，因此攻击者还可以通过构造复杂的逻辑来消耗服务器的运算资源，最终导致拒绝服务攻击。例如向一台存在XXE漏洞的服务器发送如下的XML数据：

<？xml version="1.0"？>

<101z>&1019；

2.4其他危害

事實上，XXE漏洞除了上述一些攻击利用方式之外，也可能会出现更多的攻击方式。XXE漏洞在不同语言和平台上可能支持的协议如图3所示。

而对于PHP应用程序来说，如果安装了更多PHP的扩展例如expect协议，那么XXE漏洞将直接可以被转化为命令执行漏洞。

3 XXE漏洞防御方法

对XXE漏洞的防御要做到两点。

（l）过滤用户提交的XML数据，禁止出现<！DOCTYPE、 <！ENTITY. SYSTEM和PUBLIC等关键字。

（2）在源代码层面禁止使用外部实体。

#PHP

libxml disable_entity_loader（true）；

#Java

DocumentbuilderFactory dbf =DocumentbuilderFactory.newlnstance（）；

dbf setExpandEntityRe ferences （false）；

#Python

from lxml import etree

xmIData=etree.parse（xmISource. etree.XMLParse （resolve_entities=False》

[参考文献]

[1]维基百科.XML[EB/OL].（ 2017-12-15）[2018-02-08].https：//zh.wikipedia.org/wiki/XML.

[2]维基百科.文档类型定义[EB/OL]（ 2017-12-26） [2018-02-08] .https：//zh.wikipedia.org/、viki/文档类型定义

[3]Timothy D.Mo-gan， Omar AI Ibrahim.XML Schema. DTD. and Entity Attacks -A Compendium of Known Techniques[EB/OL]（ 2017-

10～25）[2018 - 02- 08].https：//、vww.vsecurity.c om//download/p aper s/XMLDTDEntit yAttacks .pdf.

[4]维基百科.Billion laughs attack[EB/OL].（ 2017-11-15） [2018-02-08] .https：//enrvikipedia.org/、viki/Billion

laughs

attack.

[5]腾讯安全应急响应中心.未知攻焉知防-XXE漏洞攻防[EB/OL]（ 2018-01-10） [2018-02-08] .https：//security.tencent.com/index.p hp/blog/

msg/69.

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