ARP概念及攻擊與防護(hù)的原理

最近在論壇上經(jīng)常看到關(guān)于ARP病毒的問題，于是在Google上搜索ARP關(guān)鍵字，結(jié)果出來很多關(guān)于這類問題的討論。呵呵，俺的求知欲很強(qiáng)，想再學(xué)習(xí)ARP下相關(guān)知識(shí)，所以對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)中常見的ARP問題進(jìn)行了一個(gè)總結(jié)。1.ARP概念咱們談ARP之前，還是先要知道ARP的概念和工作原理，理解了原理知識(shí)，才能更好去面對(duì)和分析處理問題。1.1ARP概念知識(shí)ARP，全稱AddressResolutionProtocol，中文名為地址解析協(xié)議，它工作在數(shù)據(jù)鏈路層，在本層和硬件接口聯(lián)系，同時(shí)對(duì)上層提供服務(wù)。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(shí)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。因此，必須把IP目的地址轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)目的地址。在以太網(wǎng)中，一個(gè)主機(jī)要和另一個(gè)主機(jī)進(jìn)行直接通信，必須要知道目標(biāo)主機(jī)的MAC地址。但這個(gè)目標(biāo)MAC地址是如何獲得的呢？它就是通過地址解析協(xié)議獲得的。ARP協(xié)議用于將網(wǎng)絡(luò)中的IP地址解析為的硬件地址（MAC地址），以保證通信的順利進(jìn)行。1.2ARP工作原理首先，每臺(tái)主機(jī)都會(huì)在自己的ARP緩沖區(qū)中建立一個(gè)ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)源主機(jī)需要將一個(gè)數(shù)據(jù)包要發(fā)送到目的主機(jī)時(shí)，會(huì)首先檢查自己ARP列表中是否存在該IP地址對(duì)應(yīng)的MAC地址，如果有﹐就直接將數(shù)據(jù)包發(fā)送到這個(gè)MAC地址；如果沒有，就向本地網(wǎng)段發(fā)起一個(gè)ARP請(qǐng)求的廣播包，查詢此目的主機(jī)對(duì)應(yīng)的MAC地址。此ARP請(qǐng)求數(shù)據(jù)包里包括源主機(jī)的IP地址、硬件地址、以及目的主機(jī)的IP地址。網(wǎng)絡(luò)中所有的主機(jī)收到這個(gè)ARP請(qǐng)求后，會(huì)檢查數(shù)據(jù)包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此數(shù)據(jù)包；如果相同，該主機(jī)首先將發(fā)送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已經(jīng)存在該IP的信息，則將其覆蓋，然后給源主機(jī)發(fā)送一個(gè)ARP響應(yīng)數(shù)據(jù)包，告訴對(duì)方自己是它需要查找的MAC地址；源主機(jī)收到這個(gè)ARP響應(yīng)數(shù)據(jù)包后，將得到的目的主機(jī)的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息開始數(shù)據(jù)的傳輸。如果源主機(jī)一直沒有收到ARP響應(yīng)數(shù)據(jù)包，表示ARP查詢失敗。例如：A的地址為：IP：MAC:AA-AA-AA-AA-AA-AAB的地址為：IP：MAC:BB-BB-BB-BB-BB-BB根據(jù)上面的所講的原理，我們簡單說明這個(gè)過程：A要和B通訊，A就需要知道B的以太網(wǎng)地址，于是A發(fā)送一個(gè)ARP請(qǐng)求廣播（誰是，請(qǐng)告訴），當(dāng)B收到該廣播，就檢查自己，結(jié)果發(fā)現(xiàn)和自己的一致，然后就向A發(fā)送一個(gè)ARP單播應(yīng)答（在BB-BB-BB-BB-BB-BB）。1.3ARP通訊模式通訊模式（PatternAnalysis）：在網(wǎng)絡(luò)分析中，通訊模式的分析是很重要的，不同的協(xié)議和不同的應(yīng)用都會(huì)有不同的通訊模式。更有些時(shí)候，相同的協(xié)議在不同的企業(yè)應(yīng)用中也會(huì)出現(xiàn)不同的通訊模式。ARP在正常情況下的通訊模式應(yīng)該是：請(qǐng)求->應(yīng)答->請(qǐng)求->應(yīng)答，也就是應(yīng)該一問一答。2.常見ARP攻擊類型個(gè)人認(rèn)為常見的ARP攻擊為兩種類型：ARP掃描和ARP欺騙。2.1ARP掃描（ARP請(qǐng)求風(fēng)暴）通訊模式（可能）：請(qǐng)求->請(qǐng)求->請(qǐng)求->請(qǐng)求->請(qǐng)求->請(qǐng)求->應(yīng)答->請(qǐng)求->請(qǐng)求->請(qǐng)求...描述：網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)大量ARP請(qǐng)求廣播包，幾乎都是對(duì)網(wǎng)段內(nèi)的所有主機(jī)進(jìn)行掃描。大量的ARP請(qǐng)求廣播可能會(huì)占用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源；ARP掃描一般為ARP攻擊的前奏。出現(xiàn)原因（可能）：*病毒程序，偵聽程序，掃描程序。*如果網(wǎng)絡(luò)分析軟件部署正確，可能是我們只鏡像了交換機(jī)上的部分端口，所以大量ARP請(qǐng)求是來自與非鏡像口連接的其它主機(jī)發(fā)出的。*如果部署不正確，這些ARP請(qǐng)求廣播包是來自和交換機(jī)相連的其它主機(jī)。2.2ARP欺騙ARP協(xié)議并不只在發(fā)送了ARP請(qǐng)求才接收ARP應(yīng)答。當(dāng)計(jì)算機(jī)接收到ARP應(yīng)答數(shù)據(jù)包的時(shí)候，就會(huì)對(duì)本地的ARP緩存進(jìn)行更新，將應(yīng)答中的IP和MAC地址存儲(chǔ)在ARP緩存中。所以在網(wǎng)絡(luò)中，有人發(fā)送一個(gè)自己偽造的ARP應(yīng)答，網(wǎng)絡(luò)可能就會(huì)出現(xiàn)問題。這可能就是協(xié)議設(shè)計(jì)者當(dāng)初沒考慮到的！2.2.1欺騙原理假設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，網(wǎng)內(nèi)有三臺(tái)主機(jī)，分別為主機(jī)A、B、C。主機(jī)詳細(xì)信息如下描述：A的地址為：IP：MAC:AA-AA-AA-AA-AA-AAB的地址為：IP：MAC:BB-BB-BB-BB-BB-BBC的地址為：IP：MAC:CC-CC-CC-CC-CC-CC正常情況下A和C之間進(jìn)行通訊，但是此時(shí)B向A發(fā)送一個(gè)自己偽造的ARP應(yīng)答，而這個(gè)應(yīng)答中的數(shù)據(jù)為發(fā)送方IP地址是（C的IP地址），MAC地址是BB-BB-BB-BB-BB-BB（C的MAC地址本來應(yīng)該是CC-CC-CC-CC-CC-CC，這里被偽造了）。當(dāng)A接收到B偽造的ARP應(yīng)答，就會(huì)更新本地的ARP緩存（A被欺騙了），這時(shí)B就偽裝成C了。同時(shí)，B同樣向C發(fā)送一個(gè)ARP應(yīng)答，應(yīng)答包中發(fā)送方IP地址四（A的IP地址），MAC地址是BB-BB-BB-BB-BB-BB（A的MAC地址本來應(yīng)該是AA-AA-AA-AA-AA-AA），當(dāng)C收到B偽造的ARP應(yīng)答，也會(huì)更新本地ARP緩存（C也被欺騙了），這時(shí)B就偽裝成了A。這樣主機(jī)A和C都被主機(jī)B欺騙，A和C之間通訊的數(shù)據(jù)都經(jīng)過了B。主機(jī)B完全可以知道他們之間說的什么：）。這就是典型的ARP欺騙過程。注意：一般情況下，ARP欺騙的某一方應(yīng)該是網(wǎng)關(guān)。2.2.2兩種情況ARP欺騙存在兩種情況：一種是欺騙主機(jī)作為“中間人”，被欺騙主機(jī)的數(shù)據(jù)都經(jīng)過它中轉(zhuǎn)一次，這樣欺騙主機(jī)可以竊取到被它欺騙的主機(jī)之間的通訊數(shù)據(jù)；另一種讓被欺騙主機(jī)直接斷網(wǎng)。第一種：竊取數(shù)據(jù)（嗅探）通訊模式：應(yīng)答->應(yīng)答->應(yīng)答->應(yīng)答->應(yīng)答->請(qǐng)求->應(yīng)答->應(yīng)答->請(qǐng)求->應(yīng)答...描述：這種情況就屬于我們上面所說的典型的ARP欺騙，欺騙主機(jī)向被欺騙主機(jī)發(fā)送大量偽造的ARP應(yīng)答包進(jìn)行欺騙，當(dāng)通訊雙方被欺騙成功后，自己作為了一個(gè)“中間人“的身份。此時(shí)被欺騙的主機(jī)雙方還能正常通訊，只不過在通訊過程中被欺騙者“竊聽”了。出現(xiàn)原因（可能）：*木馬病毒*嗅探*人為欺騙第二種：導(dǎo)致斷網(wǎng)通訊模式：應(yīng)答->應(yīng)答->應(yīng)答->應(yīng)答->應(yīng)答->應(yīng)答->請(qǐng)求…描述：這類情況就是在ARP欺騙過程中，欺騙者只欺騙了其中一方，如B欺騙了A，但是同時(shí)B沒有對(duì)C進(jìn)行欺騙，這樣A實(shí)質(zhì)上是在和B通訊，所以A就不能和C通訊了，另外一種情況還可能就是欺騙者偽造一個(gè)不存在地址進(jìn)行欺騙。對(duì)于偽造地址進(jìn)行的欺騙，在排查上比較有難度，這里最好是借用TAP設(shè)備（呵呵，這個(gè)東東好像有點(diǎn)貴勒），分別捕獲單向數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析！出現(xiàn)原因（可能）：*木馬病毒*人為破壞*一些網(wǎng)管軟件的控制功能3.常用的防護(hù)方法搜索網(wǎng)上，目前對(duì)于ARP攻擊防護(hù)問題出現(xiàn)最多是綁定IP和MAC和使用ARP防護(hù)軟件，也出現(xiàn)了具有ARP防護(hù)功能的路由器。呵呵，我們來了解下這三種方法。3.1靜態(tài)綁定最常用的方法就是做IP和MAC靜態(tài)綁定，在網(wǎng)內(nèi)把主機(jī)和網(wǎng)關(guān)都做IP和MAC綁定。欺騙是通過ARP的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的規(guī)則欺騙內(nèi)網(wǎng)機(jī)器，所以我們把ARP全部設(shè)置為靜態(tài)可以解決對(duì)內(nèi)網(wǎng)PC的欺騙，同時(shí)在網(wǎng)關(guān)也要進(jìn)行IP和MAC的靜態(tài)綁定，這樣雙向綁定才比較保險(xiǎn)。方法：對(duì)每臺(tái)主機(jī)進(jìn)行IP和MAC地址靜態(tài)綁定。通過命令，arp-s可以實(shí)現(xiàn)“arp–sIPMAC地址”。例如：“arp–sAA-AA-AA-AA-AA-AA”。如果設(shè)置成功會(huì)在PC上面通過執(zhí)行arp-a可以看到相關(guān)的提示：InternetAddressPhysicalAddressTypeAA-AA-AA-AA-AA-AAstatic(靜態(tài))一般不綁定,在動(dòng)態(tài)的情況下：InternetAddressPhysicalAddressTypeAA-AA-AA-AA-AA-AAdynamic(動(dòng)態(tài))說明：對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中有很多主機(jī)，500臺(tái)，1000臺(tái)...，如果我們這樣每一臺(tái)都去做靜態(tài)綁定，工作量是非常大的。。。。，這種靜態(tài)綁定，在電腦每次重起后，都必須重新在綁定，雖然也可以做一個(gè)批處理文件，但是還是比較麻煩的！3.2使用ARP防護(hù)軟件目前關(guān)于ARP類的防護(hù)軟件出的比較多了，大家使用比較常用的ARP工具主要是欣向ARP工具，Antiarp等。它們除了本身來檢測(cè)出ARP攻擊外，防護(hù)的工作原理是一定頻率向網(wǎng)絡(luò)廣播正確的ARP信息。我們還是來簡單說下這兩個(gè)小工具。3.2.1欣向ARP工具俺使用了該工具，它有5個(gè)功能：?A.IP/MAC清單選擇網(wǎng)卡。如果是單網(wǎng)卡不需要設(shè)置。如果是多網(wǎng)卡需要設(shè)置連接內(nèi)網(wǎng)的那塊網(wǎng)卡。IP/MAC掃描。這里會(huì)掃描目前網(wǎng)絡(luò)中所有的機(jī)器的IP與MAC地址。請(qǐng)?jiān)趦?nèi)網(wǎng)運(yùn)行正常時(shí)掃描，因?yàn)檫@個(gè)表格將作為對(duì)之后ARP的參照。之后的功能都需要這個(gè)表格的支持，如果出現(xiàn)提示無法獲取IP或MAC時(shí)，就說明這里的表格里面沒有相應(yīng)的數(shù)據(jù)。?B.ARP欺騙檢測(cè)這個(gè)功能會(huì)一直檢測(cè)內(nèi)網(wǎng)是否有PC冒充表格內(nèi)的IP。你可以把主要的IP設(shè)到檢測(cè)表格里面，例如，路由器，電影服務(wù)器，等需要內(nèi)網(wǎng)機(jī)器訪問的機(jī)器IP。(補(bǔ)充)“ARP欺騙記錄”表如何理解：“Time”：發(fā)現(xiàn)問題時(shí)的時(shí)間；“sender”：發(fā)送欺騙信息的IP或MAC；“Repeat”：欺詐信息發(fā)送的次數(shù)；“ARPinfo”：是指發(fā)送欺騙信息的具體內(nèi)容.如下面例子：timesenderRepeatARPinfo22:22:2221433isat00:0e:03:22:02:e8這條信息的意思是：在22:22:22的時(shí)間,檢測(cè)到由2發(fā)出的欺騙信息，已經(jīng)發(fā)送了1433次，他發(fā)送的欺騙信息的內(nèi)容是：的MAC地址是00:0e:03:22:02:e8。打開檢測(cè)功能，如果出現(xiàn)針對(duì)表內(nèi)IP的欺騙，會(huì)出現(xiàn)提示。可以按照提示查到內(nèi)網(wǎng)的ARP欺騙的根源。提示一句，任何機(jī)器都可以冒充其他機(jī)器發(fā)送IP與MAC，所以即使提示出某個(gè)IP或MAC在發(fā)送欺騙信息，也未必是100％的準(zhǔn)確。所有請(qǐng)不要以暴力解決某些問題。?C.主動(dòng)維護(hù)這個(gè)功能可以直接解決ARP欺騙的掉線問題，但是并不是理想方法。他的原理就在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不停的廣播制定的IP的正確的MAC地址。“制定維護(hù)對(duì)象”的表格里面就是設(shè)置需要保護(hù)的IP。發(fā)包頻率就是每秒發(fā)送多少個(gè)正確的包給網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有機(jī)器。強(qiáng)烈建議盡量少的廣播IP，盡量少的廣播頻率。一般設(shè)置1次就可以，如果沒有綁定IP的情況下，出現(xiàn)ARP欺騙，可以設(shè)置到50－100次，如果還有掉線可以設(shè)置更高，即可以實(shí)現(xiàn)快速解決ARP欺騙的問題。但是想真正解決ARP問題，還是請(qǐng)參照上面綁定方法。?D.欣向路由器日志收集欣向路由器的系統(tǒng)日志，等功能。?E.抓包類似于網(wǎng)絡(luò)分析軟件的抓包，保存格式是.cap。3.2.1Antiarp這個(gè)軟件界面比較簡單，以下為我收集該軟件的使用方法。A.填入網(wǎng)關(guān)IP地址，點(diǎn)擊［獲取網(wǎng)關(guān)地址］將會(huì)顯示出網(wǎng)關(guān)的MAC地址。點(diǎn)擊[自動(dòng)防護(hù)]即可保護(hù)當(dāng)前網(wǎng)卡與該網(wǎng)關(guān)的通信不會(huì)被第三方監(jiān)聽。注意：如出現(xiàn)ARP欺騙提示，這說明攻擊者發(fā)送了ARP欺騙數(shù)據(jù)包來獲取網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)包，如果您想追蹤攻擊來源請(qǐng)記住攻擊者的MAC地址，利用MAC地址掃描器可以找出IP對(duì)應(yīng)的MAC地址。B.IP地址沖突如頻繁的出現(xiàn)IP地址沖突，這說明攻擊者頻繁發(fā)送ARP欺騙數(shù)據(jù)包，才會(huì)出現(xiàn)IP沖突的警告，利用AntiARPSniffer可以防止此類攻擊。C.您需要知道沖突的MAC地址，Windows會(huì)記錄這些錯(cuò)誤。查看具體方法如下：右擊[我的電腦]--[管理]--點(diǎn)擊[事件查看器]--點(diǎn)擊[系統(tǒng)]--查看來源為[TcpIP]---雙擊事件可以看到顯示地址發(fā)生沖突，并記錄了該MAC地址，請(qǐng)復(fù)制該MAC地址并填入AntiARPSniffer的本地MAC地址輸入框中(請(qǐng)注意將:轉(zhuǎn)換為-)，輸入完成之后點(diǎn)擊[防護(hù)地址沖突]，為了使MAC地址生效請(qǐng)禁用本地網(wǎng)卡然后再啟用網(wǎng)卡，在CMD命令行中輸入Ipconfig/all，查看當(dāng)前MAC地址是否與本地MAC地址輸入框中的MAC地址相符，如果更改失敗請(qǐng)與我聯(lián)系。如果成功將不再會(huì)顯示地址沖突。注意:如果您想恢復(fù)默認(rèn)MAC地址,請(qǐng)點(diǎn)擊[恢復(fù)默認(rèn)],為了使MAC地址生效請(qǐng)禁用本地網(wǎng)卡然后再啟用網(wǎng)卡。3.3具有ARP防護(hù)功能的路由器這類路由器以前聽說的很少，對(duì)于這類路由器中提到的ARP防護(hù)功能，其實(shí)它的原理就是定期的發(fā)送自己正確的ARP信息。但是路由器的這種功能對(duì)于真正意義上的攻擊，是不能解決的。ARP的最常見的特征就是掉線，一般情況下不需要處理一定時(shí)間內(nèi)可以回復(fù)正常上網(wǎng)，因?yàn)锳RP欺騙是有老化時(shí)間的，過了老化時(shí)間就會(huì)自動(dòng)的回復(fù)正?！，F(xiàn)在大多數(shù)路由器都會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)不停廣播自己的正確ARP信息，使受騙的主機(jī)回復(fù)正常。但是如果出現(xiàn)攻擊性ARP欺騙(其實(shí)就是時(shí)間很短的量很大的欺騙ARP，1秒有