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ARP

1.1ARP概念知识

  ARP,全称AddressResolutionProtocol,中文名为地址解析协议,它工作在数据链路层,在本层和硬件接口联系,同时对上层提供服务。

  IP数据包常通过以太网发送,以太网设备并不识别32位IP地址,它们是以48位以太网地址传输以太网数据包。因此,必须把IP目的地址转换成以太网目的地址。在以太网中,一个主机要和另一个主机进行直接通信,必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢?它就是通过地址解析协议获得的。ARP协议用于将网络中的IP地址解析为的硬件地址(MAC地址),以保证通信的顺利进行。

  1.2ARP工作原理

  首先,每台主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个ARP列表,以表示IP地址和MAC地址的对应关系。当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时,会首先检查自己ARP列表中是否存在该IP地址对应的MAC地址,如果有﹐就直接将数据包发送到这个MAC地址;如果没有,就向本地网段发起一个ARP请求的广播包,查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。网络中所有的主机收到这个ARP请求后,会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包;如果相同,该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中,如果ARP表中已经存在该IP的信息,则将其覆盖,然后给源主机发送一个ARP响应数据包,告诉对方自己是它需要查找的MAC地址;源主机收到这个ARP响应数据包后,将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中,并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包,表示ARP查询失败。

  例如:

  A的地址为:IP:192.168.10.1MAC:AA-AA-AA-AA-AA-AA

  B的地址为:IP:192.168.10.2MAC:BB-BB-BB-BB-BB-BB

  根据上面的所讲的原理,我们简单说明这个过程:A要和B通讯,A就需要知道B的以太网地址,于是A发送一个ARP请求广播(谁是192.168.10.2,请告诉192.168.10.1),当B收到该广播,就检查自己,结果发现和自己的一致,然后就向A发送一个ARP单播应答(192.168.10.2在BB-BB-BB-BB-BB-BB)。

  1.3ARP通讯模式

  通讯模式(PatternAnalysis):在网络分析中,通讯模式的分析是很重要的,不同的协议和不同的应用都会有不同的通讯模式。更有些时候,相同的协议在不同的企业应用中也会出现不同的通讯模式。ARP在正常情况下的通讯模式应该是:请求->应答->请求->应答,也就是应该一问一答。

  2.常见ARP攻击类型

  个人认为常见的ARP攻击为两种类型:ARP扫描和ARP欺骗。

  2.1ARP扫描(ARP请求风暴)

  通讯模式(可能):

  请求->请求->请求->请求->请求->请求->应答->请求->请求->请求...

  描述:

  网络中出现大量ARP请求广播包,几乎都是对网段内的所有主机进行扫描。大量的ARP请求广播可能会占用网络带宽资源;ARP扫描一般为ARP攻击的前奏。

  出现原因(可能):

  *病毒程序,侦听程序,扫描程序。

  *如果网络分析软件部署正确,可能是我们只镜像了交换机上的部分端口,所以大量ARP请求是来自与非镜像口连接的其它主机发出的。

  *如果部署不正确,这些ARP请求广播包是来自和交换机相连的其它主机。

  2.2ARP欺骗

  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。所以在网络中,有人发送一个自己伪造的ARP应答,网络可能就会出现问题。这可能就是协议设计者当初没考虑到的!

  2.2.1欺骗原理

  假设一个网络环境中,网内有三台主机,分别为主机A、B、C。主机详细信息如下描述:

  A的地址为:IP:192.168.10.1MAC:AA-AA-AA-AA-AA-AA

  B的地址为:IP:192.168.10.2MAC:BB-BB-BB-BB-BB-BB

  C的地址为:IP:192.168.10.3MAC:CC-CC-CC-CC-CC-CC

  正常情况下A和C之间进行通讯,但是此时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BB-BB-BB-BB-BB-BB(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被欺骗了),这时B就伪装成C了。同时,B同样向C发送一个ARP应答,应答包中发送方IP地址四192.168.10.1(A的IP地址),MAC地址是BB-BB-BB-BB-BB-BB(A的MAC地址本来应该是AA-AA-AA-AA-AA-AA),当C收到B伪造的ARP应答,也会更新本地ARP缓存(C也被欺骗了),这时B就伪装成了A。这样主机A和C都被主机B欺骗,A和C之间通讯的数据都经过了B。主机B完全可以知道他们之间说的什么:)。这就是典型的ARP欺骗过程。

  注意:一般情况下,ARP欺骗的某一方应该是网关。

  2.2.2两种情况

  ARP欺骗存在两种情况:一种是欺骗主机作为“中间人”,被欺骗主机的数据都经过它中转一次,这样欺骗主机可以窃取到被它欺骗的主机之间的通讯数据;另一种让被欺骗主机直接断网。

  第一种:窃取数据(嗅探)

  通讯模式:

  应答->应答->应答->应答->应答->请求->应答->应答->请求->应答...

  描述:

  这种情况就属于我们上面所说的典型的ARP欺骗,欺骗主机向被欺骗主机发送大量伪造的ARP应答包进行欺骗,当通讯双方被欺骗成功后,自己作为了一个“中间人“的身份。此时被欺骗的主机双方还能正常通讯,只不过在通讯过程中被欺骗者“窃听”了。

  出现原因(可能):

  *木马病毒

  *嗅探

  *人为欺骗

  第二种:导致断网

  通讯模式:

  应答->应答->应答->应答->应答->应答->请求…

  描述:

  这类情况就是在ARP欺骗过程中,欺骗者只欺骗了其中一方,如B欺骗了A,但是同时B没有对C进行欺骗,这样A实质上是在和B通讯,所以A就不能和C通讯了,另外一种情况还可能就是欺骗者伪造一个不存在地址进行欺骗。

  对于伪造地址进行的欺骗,在排查上比较有难度,这里最好是借用TAP设备(呵呵,这个东东好像有点贵勒),分别捕获单向数据流进行分析!

  出现原因(可能):

  *木马病毒

  *人为破坏

  *一些网管软件的控制功能

  3.常用的防护方法

  搜索网上,目前对于ARP攻击防护问题出现最多是绑定IP和MAC和使用ARP防护软件,也出现了具有ARP防护功能的路由器。呵呵,我们来了解下这三种方法。

  3.1静态绑定

  最常用的方法就是做IP和MAC静态绑定,在网内把主机和网关都做IP和MAC绑定。

  欺骗是通过ARP的动态实时的规则欺骗内网机器,所以我们把ARP全部设置为静态可以解决对内网PC的欺骗,同时在网关也要进行IP和MAC的静态绑定,这样双向绑定才比较保险。

  方法:

  对每台主机进行IP和MAC地址静态绑定。

  通过命令,arp-s可以实现“arp–sIPMAC地址”。

  例如:“arp–s192.168.10.1AA-AA-AA-AA-AA-AA”。

  如果设置成功会在PC上面通过执行arp-a可以看到相关的提示:

  InternetAddressPhysicalAddressType

  192.168.10.1AA-AA-AA-AA-AA-AAstatic(静态)

  一般不绑定,在动态的情况下:

  InternetAddressPhysicalAddressType

  192.168.10.1AA-AA-AA-AA-AA-AAdynamic(动态)

  说明:对于网络中有很多主机,500台,1000台...,如果我们这样每一台都去做静态绑定,工作量是非常大的。。。。,这种静态绑定,在电脑每次重起后,都必须重新在绑定,虽然也可以做一个批处理文件,但是还是比较麻烦的!

  3.2使用ARP防护软件

  目前关于ARP类的防护软件出的比较多了,大家使用比较常用的ARP工具主要是欣向ARP工具,Antiarp等。它们除了本身来检测出ARP攻击外,防护的工作原理是一定频率向网络广播正确的ARP信息。我们还是来简单说下这两个小工具。

  3.2.1欣向ARP工具

  俺使用了该工具,它有5个功能:

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  A.IP/MAC清单

  选择网卡。如果是单网卡不需要设置。如果是多网卡需要设置连接内网的那块网卡。

  IP/MAC扫描。这里会扫描目前网络中所有的机器的IP与MAC地址。请在内网运行正常时扫描,因为这个表格将作为对之后ARP的参照。

  之后的功能都需要这个表格的支持,如果出现提示无法获取IP或MAC时,就说明这里的表格里面没有相应的数据。

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  B.ARP欺骗检测

  这个功能会一直检测内网是否有PC冒充表格内的IP。你可以把主要的IP设到检测表格里面,例如,路由器,电影服务器,等需要内网机器访问的机器IP。

  (补充)“ARP欺骗记录”表如何理解:

  “Time”:发现问题时的时间;

  “sender”:发送欺骗信息的IP或MAC;

  “Repeat”:欺诈信息发送的次数;

  “ARPinfo”:是指发送欺骗信息的具体内容.如下面例子:

  timesenderRepeatARPinfo22:22:22192.168.1.221433192.168.1.1isat00:0e:03:22:02:e8

  这条信息的意思是:在22:22:22的时间,检测到由192.168.1.22发出的欺骗信息,已经发送了1433次,他发送的欺骗信息的内容是:192.168.1.1的MAC地址是00:0e:03:22:02:e8。

  打开检测功能,如果出现针对表内IP的欺骗,会出现提示。可以按照提示查到内网的ARP欺骗的根源。提示一句,任何机器都可以冒充其他机器发送IP与MAC,所以即使提示出某个IP或MAC在发送欺骗信息,也未必是100%的准确。所有请不要以暴力解决某些问题。

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  C.主动维护

  这个功能可以直接解决ARP欺骗的掉线问题,但是并不是理想方法。他的原理就在网络内不停的广播制定的IP的正确的MAC地址。

  “制定维护对象”的表格里面就是设置需要保护的IP。发包频率就是每秒发送多少个正确的包给网络内所有机器。强烈建议尽量少的广播IP,尽量少的广播频率。一般设置1次就可以,如果没有绑定IP的情况下,出现ARP欺骗,可以设置到50-100次,如果还有掉线可以设置更高,即可以实现快速解决ARP欺骗的问题。但是想真正解决ARP问题,还是请参照上面绑定方法。

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  D.欣向路由器日志

  收集欣向路由器的系统日志,等功能。

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  E.抓包

  类似于网络分析软件的抓包,保存格式是.cap。

  3.2.1Antiarp

  这个软件界面比较简单,以下为我收集该软件的使用方法。

  A.填入网关IP地址,点击[获取网关地址]将会显示出网关的MAC地址。点击[自动防护]即可保护当前网卡与该网关的通信不会被第三方监听。注意:如出现ARP欺骗提示,这说明攻击者发送了ARP欺骗数据包来获取网卡的数据包,如果您想追踪攻击来源请记住攻击者的MAC地址,利用MAC地址扫描器可以找出IP对应的MAC地址.

  B.IP地址冲突

  如频繁的出现IP地址冲突,这说明攻击者频繁发送ARP欺骗数据包,才会出现IP冲突的警告,利用AntiARPSniffer可以防止此类攻击。

  C.您需要知道冲突的MAC地址,Windows会记录这些错误。查看具体方法如下:

  右击[我的电脑]--[管理]--点击[事件查看器]--点击[系统]--查看来源为[TcpIP]---双击事件可以看到显示地址发生冲突,并记录了该MAC地址,请复制该MAC地址并填入AntiARPSniffer的本地MAC地址输入框中(请注意将:转换为-),输入完成之后点击[防护地址冲突],为了使MAC地址生效请禁用本地网卡然后再启用网卡,在CMD命令行中输入Ipconfig/all,查看当前MAC地址是否与本地MAC地址输入框中的MAC地址相符,如果更改失败请与我联系。如果成功将不再会显示地址冲突。

  注意:如果您想恢复默认MAC地址,请点击[恢复默认],为了使MAC地址生效请禁用本地网卡然后再启用网卡。

  3.3具有ARP防护功能的路由器

  这类路由器以前听说的很少,对于这类路由器中提到的ARP防护功能,其实它的原理就是定期的发送自己正确的ARP信息。但是路由器的这种功能对于真正意义上的攻击,是不能解决的。

  ARP的最常见的特征就是掉线,一般情况下不需要处理一定时间内可以回复正常上网,因为ARP欺骗是有老化时间的,过了老化时间就会自动的回复正常。现在大多数路由器都会在很短时间内不停广播自己的正确ARP信息,使受骗的主机回复正常。但是如果出现攻击性ARP欺骗(其实就是时间很短的量很大的欺骗ARP,1秒有个几百上千的),它是不断的发起ARP欺骗包来阻止内网机器上网,即使路由器不断广播正确的包也会被他大量的错误信息给淹没。

  可能你会有疑问:我们也可以发送比欺骗者更多更快正确的ARP信息啊?如果攻击者每秒发送1000个ARP欺骗包,那我们就每秒发送1500个正确的ARP信息!

  面对上面的疑问,我们仔细想想,如果网络拓扑很大,网络中接了很多网络设备和主机,大量的设备都去处理这些广播信息,那网络使用起来好不爽,再说了会影响到我们工作和学习。ARP广播会造成网络资源的浪费和占用。如果该网络出了问题,我们抓包分析,数据包中也会出现很多这类ARP广播包,对分析也会造成一定的影响ARP