剖析ARP緩存感染攻擊
對人們?nèi)鲋e，即所謂的“社會工程”，還包含了策略(已獲罪的黑客Kevin Mitnick有具體實施)，例如假扮成一個公司的雇員這樣就可以和真正的雇員交換公司機密。要騙過計算機則包括許多不同的技術，一個常用的是——ARP緩存中毒(ARP Cache Poisoning)——這是本文的核心。ARP中毒能讓局域網(wǎng)內(nèi)的黑客在其網(wǎng)內(nèi)造成巨大的網(wǎng)絡破壞。由于它通常是“不可治愈”的，因此每一個網(wǎng)絡管理員都應該明白這種攻擊究竟是如何進行的。
回顧ARP
在“計算機網(wǎng)絡基礎：什么是NIC, MAC和ARP?” ( 參見譯者的這篇譯文 ) 一文中，我們解釋了地址解析協(xié)議 (ARP, Address Resolution Protocol) 是如何將網(wǎng)絡設備的MAC地址和其IP地址關聯(lián)起來的，這樣在同一個局域網(wǎng)內(nèi)的設備就能相互知道彼此的存在。ARP基本上就是一種網(wǎng)絡上的點名。
ARP，一個十分簡單的協(xié)議，僅僅只包含了4種消息類型：
1. ARP請求。計算機A詢問整個局域網(wǎng)，“Who has this IP address?” (“誰的IP地址是這個？”，英文為本來報文里的ASCII碼消息，譯者注)
2. ARP響應。計算機B告訴計算機A，“I have that IP. My MAC address is [whatever it is].” (我的IP地址是那個。我的MAC地址是[XX:XX:XX:XX:XX:XX])
4. 反向ARP請求。和ARP請求的概念一樣，但是計算機A詢問，“Who has this MAC address?” (誰的MAC地址是這個？)
4. 反向ARP響應。計算機B告訴計算機A，“I have that MAC. My IP address is [whatever it is]” (我的MAC地址是那個。我的IP地址是XXX. XXX. XXX. XXX)
所有的網(wǎng)絡設備都有一個ARP映射表，就是內(nèi)存里的一小段存儲著目前該設備已經(jīng)匹配的IP地址和MAC地址對。ARP映射表確保該設備不會向它已經(jīng)通訊過的設備重復發(fā)送ARP請求。
這里是一次常規(guī)的ARP通信的例子。Jessica，一個接待員，告訴Word(指我們使用的微軟文檔編輯器，譯者注)打印最新的公司通信錄。這是她今天的第一個打印任務。她的計算機 (IP地址是192.168.0.16) 希望發(fā)送這個打印任務到辦公室的惠普LaserJet打印機 (IP地址是192.168.0.45)。所以Jessica的計算機就會像整個局域網(wǎng)廣播一個ARP請求去詢問，“Who has the IP address, 192.168.0.45?” (誰的IP地址是192.168.0.45?)，如圖1.
局域網(wǎng)內(nèi)所有的設備都會忽略這個ARP請求，除了惠普LaserJet打印機。這臺打印機發(fā)現(xiàn)它的IP地址就是請求里的IP地址，于是它發(fā)送一個ARP響應：“嘿，我的IP地址是192.168.0.45. 這是我的MAC地址：00:90:7F:12:DE:7F”，如圖2.
現(xiàn)在Jessica的計算機知道了這臺打印機的MAC地址。它現(xiàn)在能將這個打印任務發(fā)給正確的設備(打印機，譯者注)，并且在它的ARP映射表里將打印機的MAC地址00:90:7F:12:DE:7F和它的IP地址192.168.0.45關聯(lián)起來。#p#
嘿ARP，你知道哪個騙你的設備不在你的字典中嗎？
網(wǎng)絡的設計者可能出于高效的考慮將ARP的對話過程設計得如此簡單。不幸的是，這種簡單也帶來了巨大的安全隱患。知道為什么在我對ARP的簡短描述中沒有提到任何形式的認證方法嗎？答案是，ARP根本就沒有。
ARP認為通信雙方都是安全可信的，實際上就是好騙的。當一個網(wǎng)絡中的設備發(fā)出去一個廣播ARP請求時，它只是簡單的相信當收到一個ARP響應時，這個響應真的是來自正確的設備 (因為按照協(xié)議只有IP地址對應的設備才會發(fā)出相應報文，譯者注)。ARP沒有提供任何方法去認證響應的設備就真是如它報文里所說的那臺。實際上，許多操作系統(tǒng)實現(xiàn)ARP時都是盡管沒有發(fā)出任何ARP請求但仍然接受來自其他設備的ARP響應。
好了，想象自己是一個惡意的黑客。你剛剛才知道ARP協(xié)議沒有任何認證ARP響應的方法。你已經(jīng)知道了很多設備在沒有發(fā)出任何請求的情況下仍然接受響應。嗯，我為什么不能制造一個完美有效但是惡意的，包含任何我自己選擇的IP地址和MAC地址的ARP響應報文？由于受害者的計算機會盲目地接受這個ARP響應并添加到它的ARP映射表中，因此讓受害者那極易受騙的計算機將任何我選的IP地址關聯(lián)到任何MAC地址。更進一步，我能廣播我做的假冒ARP響應到受害者的整個網(wǎng)絡中，欺騙網(wǎng)絡中所有的計算機。哇哈哈哈哈！
回到現(xiàn)實中來?，F(xiàn)在你可能知道了為什么這種常用技術叫做ARP緩存中毒 (或者叫ARP中毒)：攻擊者欺騙你的局域網(wǎng)中的設備，誤導或者 “毒害” 它所知道其他設備的位置。這種恐怖而又簡單的攻擊使攻擊者給網(wǎng)絡帶來了巨大的危害，后面將會描述到。
你的所有ARP報文都是我們的！
這種使攻擊者能關聯(lián)任何IP地址和MAC地址的能力讓其可以進行很多種攻擊，包括拒絕服務攻擊(DoS, Denial of Service)，中間人攻擊(Man in the Middle)和MAC洪泛(MAC Flooding)。
拒絕服務
一個黑客可以只做簡單的操作就將一個重要的IP地址和一個錯誤的MAC地址綁定。例如，黑客可以發(fā)送一個ARP響應報文 (到你的計算機) 將你所在網(wǎng)絡的路由器 (即我們常說的網(wǎng)管，譯者注) IP地址和一個根本不存在的MAC地址綁定起來。你的計算機一位它知道默認網(wǎng)關在哪，但是事實上它的所有數(shù)據(jù)包，其目的地址都不在這個網(wǎng)絡的網(wǎng)段上 (因為那個不存在的MAC不在此局域網(wǎng)的網(wǎng)段上，譯者注) ，它們最后消逝在了無盡的比特流中 (即因數(shù)據(jù)包的生命周期到了而信號消失，譯者注)。僅僅這一下，黑客就能阻止你連上因特網(wǎng)。#p#
中間人攻擊
黑客利用ARP緩存中毒來截獲你的局域網(wǎng)中兩臺設備之間的網(wǎng)絡信息。例如，我們假象黑客想要竊聽你的計算機，192.168.0.12，和你的網(wǎng)絡路由器 (即網(wǎng)關，譯者注) ，192.168.0.1，之間的通信信息。黑客先發(fā)送一個惡意的ARP “響應” ( 因為在此之前根本沒有請求) 到你的路由器，將他的計算機的MAC地址和192.168.0.12綁定 (如圖3).
現(xiàn)在你的路由器以為這個黑客的計算機就是你的計算機了。
然后，黑客在發(fā)送一個惡意的ARP響應到你的計算機，將他的MAC地址和192.168.0.1綁定起來。(如圖4).
現(xiàn)在你的機器以為黑客的計算機是你的路由器了。
最后，黑客開啟一個叫IP轉發(fā)的系統(tǒng)功能。這個功能讓黑客能將所有來自你的計算機的網(wǎng)絡信息轉發(fā)到路由器 (如圖5).
現(xiàn)在，只要你嘗試上網(wǎng)，你的計算機就會將網(wǎng)絡信息發(fā)送到黑客的機器上，然后黑客再將其轉發(fā)到路由器。由于黑客仍然將你的信息轉發(fā)到網(wǎng)絡路由器，所以你并不會察覺到他已經(jīng)截獲了所有你的網(wǎng)絡信息，或許還竊聽了你的明文密碼或者劫持了你曾經(jīng)安全的網(wǎng)絡會話。#p#
MAC洪泛
MAC洪泛是一種旨在網(wǎng)絡交換機的ARP緩存中毒技術。當這些交換機流量超載時它們常常進入到 “集線器” 模式。在 “集線器” 模式中，交換機由于太過繁忙而不能執(zhí)行它的端口安全檢測功能，而是僅僅向網(wǎng)絡中的每一臺計算機廣播所有的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)。利用大量的假冒ARP響應數(shù)據(jù)包去洪泛一臺交換機的ARP映射表，黑客能使大多數(shù)制造商的交換機超載，然后當交換機進入 “集線器” 模式時，就可以發(fā)送 (惡意的) 包去嗅探你的局域網(wǎng)。
害怕了？好，現(xiàn)在冷靜下來！
這是可怕的東西。ARP緩存中毒能夠利用一些微不足道的手段卻造成網(wǎng)絡的巨大危害。但是，當你進入到高度戒備狀態(tài)時，注意到一個重要的緩解因素：只有也在局域網(wǎng)中的攻擊者才能利用ARP的缺陷 (因為ARP協(xié)議只會在局域網(wǎng)(子網(wǎng))中進行) 。黑客他要不是在你的網(wǎng)絡中找個接口插入而連接上你的局域網(wǎng)，要不就是控制一個局域網(wǎng)內(nèi)的機器，這樣才能進行ARP緩存中毒攻擊。ARP的缺陷不能在被遠程利用。
那就是說,黑客會被知道他接入了這個網(wǎng)絡。優(yōu)秀的網(wǎng)絡管理員應該能意識到ARP緩存中的技術。
由于ARP緩存中毒源于一個協(xié)議的缺陷，但是這個協(xié)議對于TCP/IP網(wǎng)絡的運轉又是必須的，你不能去修改它。但是你可以運用以下技術來防止ARP攻擊。
面向小型網(wǎng)絡
如果你管理著一個小型網(wǎng)絡，你或許可以試試使用靜態(tài)IP地址和靜態(tài)ARP映射表。用命令行輸入，比如在Windows中是 “ipconfig/all” ，在NIX中是 “ifconfig” ，你就可以查看在你的網(wǎng)絡中的所有設備的IP地址和MAC地址了。然后使用 "arp-s" 命令，你可以為你所知道的設備添加靜態(tài)ARP映射。“靜態(tài)” 就是不會變化；這可以防止黑客的欺騙ARP進入你的網(wǎng)絡設備中。你甚至可以創(chuàng)建一個登錄腳本當它們啟動時自動添加這些靜態(tài)ARP到你的計算機中。
然而，靜態(tài)ARP很難被維護；在大型網(wǎng)絡中更是不可能。那是因為你每加入一臺設備到你的網(wǎng)絡中都需要你手動地編寫ARP腳本或輸入每臺設備的ARP映射表。但是如果你是管理一個少于兩打的設備，這個技術或許適合于你。
面向大型網(wǎng)絡
如果你是管理著一個大型網(wǎng)絡，好好去研究一下你的網(wǎng)絡交換機的 “端口安全” 功能。有一個 “端口安全” 功能是允許你強制使你的交換機在每個端口只允許 (IP地址對應的) 一個MAC地址通過。這個功能會阻止黑客改變他機器的MAC地址或試圖映射多個MAC地址到他的機器上。這種技術常常用于幫助防御基于ARP的中間人攻擊。
面向所有網(wǎng)絡
你最好的防御方法就是掌握ARP中毒的機制并監(jiān)視它。我強烈建議安裝一個ARP監(jiān)視工具，比如ARPwatch，當有不正常的ARP通信時它會提醒你。這種警惕也是對付所有類型攻擊的最有力武器——就如Robert Louis Stevenson所寫的，“最殘酷的謊言常常是悄無聲息地說出來的”。
【編輯推薦】
