1、ARP協(xié)議概述 IP數(shù)據(jù)包常通過以太網(wǎng)發(fā)送。以太網(wǎng)設(shè)備并不識別32位IP地址:它們是以48位以太網(wǎng)地址傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的。因此,IP驅(qū)動器必須把IP目的地址轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)網(wǎng)目的地址。在這兩種地址之間存在著某種靜態(tài)的或算法的映射,常常需要查看一張表。地址解析協(xié)議(Address Resolution Protocol,ARP)就是用來確定這些映象的協(xié)議。 ARP工作時,送出一個含有所希望的IP地址的以太網(wǎng)廣播數(shù)據(jù)包。目的地主機(jī),或另一個代表該主機(jī)的系統(tǒng),以一個含有IP和以太網(wǎng)地址對的數(shù)據(jù)包作為應(yīng)答。發(fā)送者將這個地址對高速緩存起來,以節(jié)約不必要的ARP通信。 如果有一個不被信任的節(jié)點(diǎn)對本地網(wǎng)絡(luò)具有寫訪問許可權(quán),那么也會有某種風(fēng)險。這樣一臺機(jī)器可以發(fā)布虛假的ARP報文并將所有通信都轉(zhuǎn)向它自己,然后它就可以扮演某些機(jī)器,或者順便對數(shù)據(jù)流進(jìn)行簡單的修改。ARP機(jī)制常常是自動起作用的。在特別安全的網(wǎng)絡(luò)上, ARP映射可以用固件,并且具有自動抑制協(xié)議達(dá)到防止干擾的目的。
圖1是一個用作IP到以太網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換的ARP報文的例子。在圖中每一行為32位,也就是4個八位組表示,在以后的圖中,我們也將遵循這一方式。 硬件類型字段指明了發(fā)送方想知道的硬件接口類型,以太網(wǎng)的值為1。協(xié)議類型字段指明了發(fā)送方提供的高層協(xié)議類型,IP為0806(16進(jìn)制)。硬件地址長度和協(xié)議長度指明了硬件地址和高層協(xié)議地址的長度,這樣ARP報文就可以在任意硬件和任意協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中使用。操作字段用來表示這個報文的目的,ARP請求為1,ARP響應(yīng)為2,RARP請求為3,RARP響應(yīng)為4。 當(dāng)發(fā)出ARP請求時,發(fā)送方填好發(fā)送方首部和發(fā)送方IP地址,還要填寫目標(biāo)IP地址。當(dāng)目標(biāo)機(jī)器收到這個ARP廣播包時,就會在響應(yīng)報文中填上自己的48位主機(jī)地址。
2、ARP使用舉例
我們先看一下linux下的arp命令(如果開始arp表中的內(nèi)容為空的話,需要先對某臺主機(jī)進(jìn)行一個連接,例如ping一下目標(biāo)主機(jī)來產(chǎn)生一個arp項(xiàng)):
Address:主機(jī)的IP地址
可以看到在緩存中有一條211.161.17.254相對應(yīng)的arp緩存條目。
在執(zhí)行上面一條telnet命令的同時,用tcpdump進(jìn)行監(jiān)聽:
在第1行中,源端主機(jī)(d2server)的硬件地址是00:D0:F8:0A:FB:83。目的端主機(jī)的硬件地址是FF:FF:FF:FF:FF:FF,這是一個以太網(wǎng)廣播地址。電纜上的每個以太網(wǎng)接口都要接收這個數(shù)據(jù)幀并對它進(jìn)行處理。
arp高速緩存中已經(jīng)增加了一條有關(guān)211.161.17.21的映射。
可以看到211.161.17.21的arp條目已經(jīng)是不完整的了。
還有一些其他的命令,可以參考linux下的man文檔:d2server:/home/kerberos# man arp 3、ARP欺騙
我們先復(fù)習(xí)一下上面所講的ARP協(xié)議的原理。在實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,一個ip包走到哪里,要怎么走是靠路由表定義,但是,當(dāng)ip包到達(dá)該網(wǎng)絡(luò)后,哪臺機(jī)器響應(yīng)這個ip包卻是靠該ip包中所包含的硬件mac地址來識別。也就是說,只有機(jī)器的硬件mac地址和該ip包中的硬件mac地址相同的機(jī)器才會應(yīng)答這個ip包,因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)中,每一臺主機(jī)都會有發(fā)送ip包的時候,所以,在每臺主機(jī)的內(nèi)存中,都有一個 arp--> 硬件mac 的轉(zhuǎn)換表。通常是動態(tài)的轉(zhuǎn)換表(該arp表可以手工添加靜態(tài)條目)。也就是說,該對應(yīng)表會被主機(jī)在一定的時間間隔后刷新。這個時間間隔就是ARP高速緩存的超時時間。 通常主機(jī)在發(fā)送一個ip包之前,它要到該轉(zhuǎn)換表中尋找和ip包對應(yīng)的硬件mac地址,如果沒有找到,該主機(jī)就發(fā)送一個ARP廣播包,于是,主機(jī)刷新自己的ARP緩存。然后發(fā)出該ip包。 了解這些常識后,現(xiàn)在就可以談在以太網(wǎng)絡(luò)中如何實(shí)現(xiàn)ARP欺騙了,可以看看這樣一個例子。 3.1 同一網(wǎng)段的ARP欺騙
一個位于主機(jī)B的入侵者想非法進(jìn)入主機(jī)A,可是這臺主機(jī)上安裝有防火墻。通過收集資料他知道這臺主機(jī)A的防火墻只對主機(jī)C有信任關(guān)系(開放23端口(telnet))。而他必須要使用telnet來進(jìn)入主機(jī)A,這個時候他應(yīng)該如何處理呢? 我們這樣考慮,入侵者必須讓主機(jī)A相信主機(jī)B就是主機(jī)C,如果主機(jī)A和主機(jī)C之間的信任關(guān)系是建立在ip地址之上的。如果單單把主機(jī)B的ip地址改的和主機(jī)C的一樣,那是不能工作的,至少不能可靠地工作。如果你告訴以太網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動程序, 自己IP是192.168.0.3,那么這只是一種純粹的競爭關(guān)系,并不能達(dá)到目標(biāo)。我們可以先研究C這臺機(jī)器如果我們能讓這臺機(jī)器暫時當(dāng)?shù)?,競爭關(guān)系就可以解除,這個還是有可能實(shí)現(xiàn)的。在機(jī)器C當(dāng)?shù)舻耐瑫r,將機(jī)器B的ip地址改為192.168.0.3,這樣就可以成功的通過23端口telnet到機(jī)器A上面,而成功的繞過防火墻的限制。 上面的這種想法在下面的情況下是沒有作用的,如果主機(jī)A和主機(jī)C之間的信任關(guān)系是建立在硬件地址的基礎(chǔ)上。這個時候還需要用ARP欺騙的手段讓主機(jī)A把自己的ARP緩存中的關(guān)于192.168.0.3映射的硬件地址改為主機(jī)B的硬件地址。 我們可以人為的制造一個arp_reply的響應(yīng)包,發(fā)送給想要欺騙的主機(jī),這是可以實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)閰f(xié)議并沒有規(guī)定必須在接收到arp_echo后才可以發(fā)送響應(yīng)包.這樣的工具很多,我們也可以直接用snifferpro抓一個arp響應(yīng)包,然后進(jìn)行修改。 你可以人為地制造這個包??梢灾付ˋRP包中的源IP、目標(biāo)IP、源MAC地址、目標(biāo)MAC地址。這樣你就可以通過虛假的ARP響應(yīng)包來修改主機(jī)A上的動態(tài)ARP緩存達(dá)到欺騙的目的。 3.2 不同網(wǎng)段的ARP欺騙
如圖3所示A、C位于同一網(wǎng)段而主機(jī)B位于另一網(wǎng)段,三臺機(jī)器的ip地址和硬件地址如下:
在現(xiàn)在的情況下,位于192.168.1網(wǎng)段的主機(jī)B如何冒充主機(jī)C欺騙主機(jī)A呢?顯然用上面的辦法的話,即使欺騙成功,那么由主機(jī)B和主機(jī)A之間也無法建立telnet會話,因?yàn)槁酚善鞑粫阎鳈C(jī)A發(fā)給主機(jī)B的包向外轉(zhuǎn)發(fā),路由器會發(fā)現(xiàn)地址在192.168.0.這個網(wǎng)段之內(nèi)。 現(xiàn)在就涉及到另外一種欺騙方式―ICMP重定向。把ARP欺騙和ICMP重定向結(jié)合在一起就可以基本實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)段欺騙的目的。 什么是ICMP重定向呢? 我們可以利用ICMP重定向報文達(dá)到欺騙的目的。下面是結(jié)合ARP欺騙和ICMP重定向進(jìn)行攻擊的步驟: TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)中關(guān)于主機(jī)接收ICMP重定向報文主要有下面幾條限制:
1.新路由必須是直達(dá)的 2.重定向包必須來自去往目標(biāo)的當(dāng)前路由 3.重定向包不能通知主機(jī)用自己做路由 4.被改變的路由必須是一條間接路由 由于有這些限制,所以ICMP欺騙實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)。但是我們也可以主動的根據(jù)上面的思維尋找一些其他的方法。更為重要的是我們知道了這些欺騙方法的危害性,我們就可以采取相應(yīng)的防御辦法。 3.3 ARP欺騙的防御
知道了ARP欺騙的方法和危害,我們給出一些初步的防御方法: 1.不要把你的網(wǎng)絡(luò)安全信任關(guān)系建立在ip地址的基礎(chǔ)上或硬件mac地址基礎(chǔ)上,(rarp同樣存在欺騙的問題),理想的關(guān)系應(yīng)該建立在ip+mac基礎(chǔ)上。 2.設(shè)置靜態(tài)的mac-->ip對應(yīng)表,不要讓主機(jī)刷新你設(shè)定好的轉(zhuǎn)換表。 3.除非很有必要,否則停止使用ARP,將ARP做為永久條目保存在對應(yīng)表中。在linux下可以用ifconfig -arp可以使網(wǎng)卡驅(qū)動程序停止使用ARP。 4.使用代理網(wǎng)關(guān)發(fā)送外出的通訊。 5.修改系統(tǒng)拒收ICMP重定向報文 在linux下可以通過在防火墻上拒絕ICMP重定向報文或者是修改內(nèi)核選項(xiàng)重新編譯內(nèi)核來拒絕接收ICMP重定向報文。 在win2000下可以通過防火墻和IP策略拒絕接收ICMP報文。 4 代理ARP的應(yīng)用 代理ARP有兩大應(yīng)用,一個是有利的就是我們在防火墻實(shí)現(xiàn)中常說的透明模式的實(shí)現(xiàn),另一個是有害的就是通過它可以達(dá)到在交換環(huán)境中進(jìn)行嗅探的目的.由此可見同樣一種技術(shù)被應(yīng)用于不同的目的,效果是不一樣的. 我們先來看交換環(huán)境中局域網(wǎng)的嗅探. 通常在局域網(wǎng)環(huán)境中,我們都是通過交換環(huán)境的網(wǎng)關(guān)上網(wǎng)的。在交換環(huán)境中使用NetXray或者NAI Sniffer一類的嗅探工具除了抓到自己的包以外,是不能看到其他主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信的。 但是我們可以通過利用ARP欺騙可以實(shí)現(xiàn)Sniffer的目的。 ARP協(xié)議是將IP地址解析為MAC地址的協(xié)議,局域網(wǎng)中的通信都是基于MAC地址的。
如圖4所示,三臺主機(jī)位于一個交換網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中,其中A是網(wǎng)關(guān):
在局域網(wǎng)中192.168.0.2和192.168.0.3都是通過網(wǎng)關(guān)192.168.0.1上網(wǎng)的,假定攻擊者的系統(tǒng)為192.168.0.2,他希望聽到192.168.0.3的通信,那么我們就可以利用ARP欺騙實(shí)現(xiàn)。 這種欺騙的中心原則就是arp代理的應(yīng)用.主機(jī)A是局域網(wǎng)中的代理服務(wù)器,局域網(wǎng)中每個節(jié)點(diǎn)的向外的通信都要通過它.主機(jī)B想要聽主機(jī)C的通信,它需要先使用ARP欺騙,讓主機(jī)C認(rèn)為它就是主機(jī)A,這個時候它發(fā)一個IP地址為192.168.0.1,物理地址為BB:BB:BB:BB:BB:BB的ARP響應(yīng)包給主機(jī)C,這樣主機(jī)C會把發(fā)往主機(jī)A的包發(fā)往主機(jī)B.同理,還要讓網(wǎng)關(guān)A相信它就是主機(jī)C,向網(wǎng)關(guān)A發(fā)送一個IP地址為192.168.0.3,物理地址為BB:BB:BB:BB:BB:BB的包。 上面這一步的操作和前面的ARP欺騙的原理是一樣的,但是還是有問題,過一段時間主機(jī)B會發(fā)現(xiàn)自己無法上網(wǎng).所以下面還有一個步驟就是需要在主機(jī)B上轉(zhuǎn)發(fā)從主機(jī)A到主機(jī)C的包,并且轉(zhuǎn)發(fā)從主機(jī)C到主機(jī)A的包.現(xiàn)在我們可以看到其實(shí)主機(jī)B在主機(jī)A和主機(jī)C的通訊中起到了一個代理的作用,這就是為什么叫做ARP代理的原因. 具體實(shí)現(xiàn)要用到兩個工具dsniff和fragrouter,dsniff用來實(shí)現(xiàn)ARP欺騙,fragroute用來進(jìn)行包的轉(zhuǎn)發(fā). 欺騙192.168.0.3,告訴這臺機(jī)器網(wǎng)關(guān)192.168.0.1的MAC地址是192.168.0.2的MAC地址. 現(xiàn)在我們已經(jīng)完成了第一步的欺騙,這個欺騙是通過arpspoof來完成的,當(dāng)然您也可以使用別的工具甚至自己發(fā)包來完成.現(xiàn)在我們可以看到在主機(jī)A和主機(jī)C的arp列表里面都完成了我們需要的工作.在后面的透明代理中我們將使用另外一種不同的理念. 下面我們先打開linux系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)發(fā)包的選項(xiàng): 下面我們可以下載大名鼎鼎的dugsong的另外一個工具fragroute,這個工具以前叫做fragrouter(僅有1字的差別)主要用于實(shí)現(xiàn)入侵檢測系統(tǒng)處理分片的ip和tcp包功能的檢測,本身自代包轉(zhuǎn)發(fā)的功能.可以到下面的網(wǎng)站下載: 當(dāng)然我們也可以使用fragrouter來完成: 現(xiàn)在就可以實(shí)現(xiàn)在交換局域網(wǎng)中嗅探的目標(biāo).當(dāng)然上面這些只是一些原理性的介紹,在真正的使用中會遇到很多的問題,比如如何實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)關(guān)A和主機(jī)C的欺騙,以及如何處理可能出現(xiàn)的廣播風(fēng)暴問題,這些可以在實(shí)踐中學(xué)習(xí).還有一個叫arpsniff的工具能夠很方便的完成這一功能,很多網(wǎng)站都提供下載,界面比較友好,由于和上面的原理一樣,只是工具使用上的不同并且添加了一些附加的功能,所以這里不在進(jìn)行介紹. 代理ARP的另外一個應(yīng)用就是防火墻的透明代理的實(shí)現(xiàn).我們都知道早期的防火墻大都是基于路由模式,也就是防火墻要完成一個路由的作用.這種接入方式需要在局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)上設(shè)置防火墻的IP為代理,而且需要在外部路由器的路由表中加入一條指向防火墻的路由.這種方式的缺點(diǎn)在于不透明,需要進(jìn)行過多的設(shè)置,并且破壞了原有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?所以現(xiàn)在幾乎全部的防火墻都實(shí)現(xiàn)了一種透明接入的功能,用戶的路由器和客戶端不用做任何修改,用戶甚至感覺不到透明接入方式防火墻的存在.這種透明接入的原理就是ARP代理. 我們現(xiàn)在看如何配置一臺主機(jī)作為透明接入模式的防火墻(透明接入的防火墻不需要IP),
如圖5所示,一臺防火墻連接內(nèi)部網(wǎng)段和DMZ網(wǎng)段到外部路由.我們在這臺用作防火墻的主機(jī)上使用linux操作系統(tǒng),這樣我們可以方便的使用iptables防火墻.假設(shè)三塊網(wǎng)卡為eth0,eth1和eth2,eth0和路由器相連,eth1和內(nèi)網(wǎng)相連.eth2和外網(wǎng)相連.假設(shè)DMZ區(qū)有2臺服務(wù)器.
和前面差不多,第一步需要實(shí)現(xiàn)ARP欺騙,這次我們有個簡單的實(shí)現(xiàn).我們把路由器的IP地址和防火墻的eth1和eth2的網(wǎng)卡物理地址綁定,將內(nèi)網(wǎng)和DMZ網(wǎng)段的IP地址和eth0的網(wǎng)卡綁定,在linux系統(tǒng)上我們用arp命令實(shí)現(xiàn):
第二部我們需要在基于linux的防火墻上設(shè)置路由,把目標(biāo)地址是外部路由的包轉(zhuǎn)發(fā)到eth0,把目標(biāo)地址為內(nèi)網(wǎng)的包轉(zhuǎn)發(fā)到eth1,把目標(biāo)地址是DMZ網(wǎng)段服務(wù)器的包轉(zhuǎn)發(fā)到eth2.在linux下面用route命令實(shí)現(xiàn)
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