Java代码审计之XXE漏洞

安全动态 发布时间：2020-05-14 00:00:00 1240 浏览

XML基础讲解

XML语法

1、第一行必须定义为文档声明

<?xml version='1.0' encoding="utf-8" ?>

2、xml文档中必须有且只有一个根标签

<?xml version='1.0' ?>
<Users>//根标签

    <User id='1'>
         <name>alex</name>
    </User>
</Users>

3、属性值必须唯一，如id='1' 4、CDATA区：在该区域的数据回被原样展示

<![CDATA['数据']]]]>

5、xml实体 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。 实体引用是对实体的引用。 实体可在内部或外部进行声明。 <<!ENTITY 实体名称 SYSTEM "URI/URL">>外部实体 <!ENTITY 实体名称 "实体的值">

XML约束

1、约束定义：规定XML文档的书写规则 20200514_082609.png 2、约束的分类： DTD：一种简单的约束技术

//ELEMENT定义标签，定义一个students标签，student标签下可以有多个student子标签
&lt;!ELEMENT students (student*))&gt;
//定义一个student子标签，可以有name,age,sex标签
&lt;!ELEMENT student (name,age,sex))&gt;
定义name标签，值为字符串
&lt;!ELEMENT name (#PCDATA))&gt;
&lt;!ELEMENT name (#PCDATA))&gt;
&lt;!ELEMENT name (#PCDATA))&gt;
//ATTLIST定义属性，定义student的属性ID为数字，且时必须的
&lt;!ATTLIST student number ID #REQUIRED&gt;
  • 引入DTD文档到XMl文档中，dtd文档类型有以下俩种
      • 内部dtd：将约束规则定义在xml文档中 <! DOCTYPE students[ 约束规则]>
  • 外部dtd：将约束的规则定义在外部的dtd文件中， <!DOCTYPE studens SYSTEM "student.dtd"> 本地：<! DOCTYPE 根标签名 SYSTEM "dtd文件的位置"> 网络：<! DOCTYPE 根标签名 PUBLIC "dtd文件名" "dtd文件的URL">

    XML解析讲解

    1、解析：操作XML文档，将文档中的数据读取到内存中 2、操作xml文档： 1、解析 2、写入：将内存中的数据保存到xml文档中。持久化的存储 3、解析xml方式： DOM：将标记语言一次性加载进内存，在内存中形成dom树 SAX：逐行读取，基于事件驱动。 Digester/JAXB：适用范围 : 有将 XML 文档直接转换为 JavaBean 需求。

    XML常见解析器

    1、JAXP：sun公司提供的解析器，支持dom和sax俩种解析方式 2、DOM4J：一款非常优秀的解析器 3、Jsoup：Html解析器 4、Pull：android操作系统内置的解析器。sax方式的

    Jsoup解析器使用

    public static void main(String[] args) throws IOException {
  //1、获取Document对象，根据xml文档获取
  //1.1、获取xml文档的path
  String path = XMlXXEFormat.class.getClassLoader().getResource("student.xml").getPath();
  //1.2解析xml文档，加载文档进内存，获取dom树--&gt;Document
  Document document = Jsoup.parse(new File(path),"utf-8");
  //1.3通过Document对象获取元素Element
  Elements elements = document.getElementsByTag("name");
  //1.4通过Element获取元素的值
  Element element = elements.get(0);
  System.out.println(element.text());
}

    XML三种解析方式的使用

    DOM 解析 XML Java 中的 DOM 接口简介： JDK 中的 DOM API 遵循 W3C DOM 规范，其中 org.w3c.dom 包提供了 Document、DocumentType、Node、NodeList、Element 等接口， 这些接口均是访问 DOM 文档所必须的。我们可以利用这些接口创建、遍历、修改 DOM 文档。

javax.xml.parsers 包中的 DoumentBuilder 和 DocumentBuilderFactory 用于解析 XML 文档生成对应的 DOM Document 对象

javax.xml.transform.dom 和 javax.xml.transform.stream 包中 DOMSource 类和 StreamSource 类，用于将更新后的 DOM 文档写入 XML 文件 

public class DOMParser { 
//利用newInstance方法得到创建DOM解析的工厂对象
  DocumentBuilderFactory builderFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance(); 
  //Load and parse XML file into DOM 
  public Document parse(String filePath) { 
     Document document = null; 
     try { 
        //DOM parser instance 
        //调用工厂对象的newDocumentBuilder方法得到DOM解析器对象
        DocumentBuilder builder = builderFactory.newDocumentBuilder(); 
        //parse an XML file into a DOM tree 
        //解析xml文档
        document = builder.parse(new File(filePath)); 
     } catch (ParserConfigurationException e) { 
        e.printStackTrace();  
     } catch (SAXException e) { 
        e.printStackTrace(); 
     } catch (IOException e) { 
        e.printStackTrace(); 
     } 
     return document; 
  }

SAX解析XMl SAX 解析器接口和事件处理器接口定义在 org.xml.sax 包中。SAX是一行一行读取xml文件的，所以是基于事件监听器主要的接口包括 ContentHandler、DTDHandler、EntityResolver 及 ErrorHandler。 其中 ContentHandler 是主要的处理器接口，用于处理基本的文档解析事件；DTDHandler 和 EntityResolver 接口用于处理与 DTD 验证和实体解析相关的事件； ErrorHandler 是基本的错误处理接口。DefaultHandler 类实现了上述四个事件处理接口。上面的例子中 BookHandler 继承了 DefaultHandler 类， 并覆盖了其中的五个回调方法 startDocument()、endDocument()、startElement()、endElement() 及 characters() 以加入自己的事件处理逻辑

 1.创建一个SAXParserFactory工厂对象
    SAXParserFactory factory=SAXParserFactory.newInstance();

 2.获得解析器    
    SAXParser parser=factory.newSAXParser();

 3.调用解析方法解析xml，这里的第一个参数可以传递文件、流、字符串、需要注意第二个参数（new DefaultHander）
    File file=new File("girls.xml");
    //解析xml文件
    parser.parse(file,new DefaultHandler());

Digester 解析 XML

// 定义要解析的 XML 的路径，并初始化工具类
File input = new File("books.xml"); 
Digester digester = new Digester(); 
//解析xml文件
Books books = (Books) digester.parse(input);

JAVA常见的XXE漏洞写法和防御

apache OFBiz中的XML解析是由UtilXml.java中readXmlDocument()完成的：
public static Document readXmlDocument(InputStream is, boolean validate, String docDescription)
            throws SAXException, ParserConfigurationException, java.io.IOException {
        //omit java code

        Document document = null;
        /* Standard JAXP (mostly), but doesn't seem to be doing XML Schema validation, so making sure that is on... */
        DocumentBuilderFactory factory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
        factory.setValidating(validate);
        factory.setNamespaceAware(true);

        factory.setAttribute("http://xml.org/sax/features/validation", validate);
        factory.setAttribute("http://apache.org/xml/features/validation/schema", validate);

        factory.setFeature("http://xml.org/sax/features/external-general-entities", false);
        factory.setFeature("http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities", false);
        factory.setFeature("http://apache.org/xml/features/nonvalidating/load-external-dtd", false);
        factory.setXIncludeAware(false);
        factory.setExpandEntityReferences(false);

我们就有理由相信XXE漏洞是由DocumentBuilderFactory设置不当操作造成的，当然我们现在看到的是修改之后的版本； JavaMelody中是由PayloadNameRequestWrapper.java中的parseSoapMethodName来解析XML。

private static String parseSoapMethodName(InputStream stream, String charEncoding) {
    try {
        // newInstance() et pas newFactory() pour java 1.5 (issue 367)
        final XMLInputFactory factory = XMLInputFactory.newInstance();
        final XMLStreamReader xmlReader;
        if (charEncoding != null) {
            xmlReader = factory.createXMLStreamReader(stream, charEncoding);
        } else {
            xmlReader = factory.createXMLStreamReader(stream);
        }
        // omit java code
}

根据JavaMelody组件XXE漏洞解析的分析，是由于factory没有限制外部查询导致的XXE漏洞。 同样地，微信支付SDK的XXE漏洞和Spring-data-XMLBean XXE漏洞都是是使用了DocumentBuilderFactory没有限制外部查询而导致XXE

不同库的Java XXE漏洞

DocumentBuilderFactory 错误地修复方式

DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();
DocumentBuilder builder = dbf.newDocumentBuilder();
String FEATURE = null;
FEATURE = "http://javax.xml.XMLConstants/feature/secure-processing";
dbf.setFeature(FEATURE, true);
FEATURE = "http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl";
dbf.setFeature(FEATURE, true);
FEATURE = "http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities";
dbf.setFeature(FEATURE, false);
FEATURE = "http://xml.org/sax/features/external-general-entities";
dbf.setFeature(FEATURE, false);
FEATURE = "http://apache.org/xml/features/nonvalidating/load-external-dtd";
dbf.setFeature(FEATURE, false);
dbf.setXIncludeAware(false);
dbf.setExpandEntityReferences(false);
// 读取xml文件内容
FileInputStream fis = new FileInputStream("path/to/xxexml");
InputSource is = new InputSource(fis);
builder.parse(is)

看似设置得很很全面，但是直接仍然会被攻击，原因就是在于DocumentBuilder builder = dbf.newDocumentBuilder();这行代码需要在dbf.setFeature()之后才能够生效； 正确地修复方式

DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();
String FEATURE = null;
FEATURE = "http://javax.xml.XMLConstants/feature/secure-processing";
dbf.setFeature(FEATURE, true);
FEATURE = "http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl";
dbf.setFeature(FEATURE, true);
FEATURE = "http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities";
dbf.setFeature(FEATURE, false);
FEATURE = "http://xml.org/sax/features/external-general-entities";
dbf.setFeature(FEATURE, false);
FEATURE = "http://apache.org/xml/features/nonvalidating/load-external-dtd";
dbf.setFeature(FEATURE, false);
dbf.setXIncludeAware(false);
dbf.setExpandEntityReferences(false);
DocumentBuilder builder = dbf.newDocumentBuilder();
// 读取xml文件内容
FileInputStream fis = new FileInputStream("path/to/xxexml");
InputSource is = new InputSource(fis);
Document doc = builder.parse(is);

SAXBuilder 这个库貌似使用得不是很多。SAXBuilder如果使用默认配置就会触发XXE漏洞；如下

Document doc = builder.build(InputSource);

修复方法

方法一
SAXBuilder builder = new SAXBuilder(true);
Document doc = builder.build(InputSource);
方式二
SAXBuilder builder = new SAXBuilder();
builder.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);
builder.setFeature("http://apache.org/xml/features/nonvalidating/load-external-dtd", false);
Document doc = builder.build(InputSource)

SAXParserFactory 同样地，在默认配置下就会存在XXE漏洞。

SAXParserFactory spf = SAXParserFactory.newInstance();
SAXParser parser = spf.newSAXParser();
parser.parse(InputSource, (HandlerBase) null);

修复方法

SAXParserFactory spf = SAXParserFactory.newInstance();
spf.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);
spf.setFeature("http://apache.org/xml/features/nonvalidating/load-external-dtd", false);
SAXParser parser = spf.newSAXParser();
parser.parse(InputSource, (HandlerBase) null);

SAXReader 在默认情况下会出现XXE漏洞。

SAXReader saxReader = new SAXReader();
saxReader.read(InputSource);

修复方法

XMLReader reader = XMLReaderFactory.createXMLReader();
reader.setFeature("http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl", true);
reader.setFeature("http://apache.org/xml/features/nonvalidating/load-external-dtd", false);
reader.setFeature("http://xml.org/sax/features/external-general-entities", false);
reader.setFeature("http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities", false);
reader.parse(new InputSource(InputSource));

SAXTransformerFactory

SAXTransformerFactory sf = (SAXTransformerFactory) SAXTransformerFactory.newInstance();
StreamSource source = new StreamSource(InputSource);
sf.newTransformerHandler(source);
SAXTransformerFactory sf = (SAXTransformerFactory) SAXTransformerFactory.newInstance();
sf.setAttribute(XMLConstants.ACCESS_EXTERNAL_DTD, "");
sf.setAttribute(XMLConstants.ACCESS_EXTERNAL_STYLESHEET, "");
StreamSource source = new StreamSource(InputSource);
sf.newTransformerHandler(source);

SchemaFactory 在默认情况下也会出现XXE漏洞。

SchemaFactory factory = SchemaFactory.newInstance("http://www.w3.org/2001/XMLSchema");
StreamSource source = new StreamSource(ResourceUtils.getPoc1());
Schema schema = factory.newSchema(InputSource);

修复方法

SchemaFactory factory = SchemaFactory.newInstance("http://www.w3.org/2001/XMLSchema");
factory.setProperty(XMLConstants.ACCESS_EXTERNAL_DTD, "");
factory.setProperty(XMLConstants.ACCESS_EXTERNAL_SCHEMA, "");
StreamSource source = new StreamSource(InputSource);
Schema schema = factory.newSchema(source);

ValidatorSample

SchemaFactory factory = SchemaFactory.newInstance("http://www.w3.org/2001/XMLSchema");
Schema schema = factory.newSchema();
Validator validator = schema.newValidator();
StreamSource source = new StreamSource(InputSource);
validator.validate(source);

修复方法

SchemaFactory factory = SchemaFactory.newInstance("http://www.w3.org/2001/XMLSchema");
Schema schema = factory.newSchema();
Validator validator = schema.newValidator();
validator.setProperty(XMLConstants.ACCESS_EXTERNAL_DTD, "");
validator.setProperty(XMLConstants.ACCESS_EXTERNAL_SCHEMA, "");
StreamSource source = new StreamSource(InputSource);
validator.validate(source);

TransformerFactory

TransformerFactory tf = TransformerFactory.newInstance();
StreamSource source = new StreamSource(InputSource);
tf.newTransformer().transform(source, new DOMResult());

修复方法

TransformerFactory tf = TransformerFactory.newInstance();
tf.setAttribute(XMLConstants.ACCESS_EXTERNAL_DTD, "");
tf.setAttribute(XMLConstants.ACCESS_EXTERNAL_STYLESHEET, "");
StreamSource source = new StreamSourceInputSource);
tf.newTransformer().transform(source, new DOMResult());

参考文章

 http://blog.spoock.com/2018/10/23/java-xxe/
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