摘要:最近校局域网中arp病毒频繁发作,给校内用户造成不便。本文从arp协议入手,深入分析了arp安全漏洞及病毒攻击原理,并对arp欺骗的原理与攻击方式做了深入的研究,阐明了arp病毒欺骗的过程,给用户提出解决这个问题的方法。
关键词:网络协议 ip地址 arp病毒

1. 引言

从上半年开始在学校的局域网爆发了“arp欺骗”木马病毒,病毒发作时其症状表现为计算机网络连接正常,能登陆成功却无法打开网页,极大地影响了局域网用户的正常使用。

2. arp协议的工作原理

在以太网中传输的数据包是以太包,而以太包的寻址是依据其首部的mac地址。仅仅知道某主机的ip地址并不能让内核发送一帧数据给此主机,内核必须知道目的主机的mac地址才能发送数据。arp协议的作用就是在于把32位的ip地址变换成48位的以太地址。
在以太局域网内数据包传输依靠的是mac地址,ip地址与mac对应的关系依靠arp缓存表,每台主机(包括网关)都有一个arp缓存表。在正常情况下这个缓存表能够有效保证数据传输的一对一性。我们可以在命令行窗口中,输入命令arp -a,进行查看,输入命令arp -d进行刷新。
当数据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,如果存在,就直接将数据包发送到这个mac地址;如果不存在,就向本地网段发起一个arp请求的广播包,询问目的主机的ip所对应的mac地址。loCAlHosT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。如果不一致就不作回应;如果一致,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,后给数据源主机发送一个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。若数据源主机一直没有收到arp响应数据包,表示arp查询失败。

3. arp病毒的欺骗原理和欺骗过程

arp欺骗的目的就是为了实现全交换环境下的数据监听,大部分的木马或病毒使用arp欺骗攻击也是为了达到这个目的。
假设一个只有三台电脑组成的局域网,该局域网由交换机(switch)连接。其中一个电脑名叫a,代表攻击方;一台电脑叫s,代表源主机,即发送数据的电脑;令一台电脑名叫d,代表目的主机,即接收数据的电脑。这三台电脑的ip地址分别为:192.168.0.2,192.168.0.3,192.168.0.4,mac地址分别为:mac-a,mac-s,mac-d。
现在,s电脑要给d电脑发送数据,则要先查询自身的arp缓存表,查看里面是否有192.168.0.4这台电脑的mac地址,如果有,就将mac-d封装在数据包的外面,直接发送出去即可。如果没有,s电脑便向全网络发送一个这样的arp广播包:s的ip是192.168.0.3,硬件地址是mac-s,要求返回ip地址为192.168.0.4的主机的硬件地址。而d电脑接受到该广播,经核实ip地址,则将自身的ip地址和mac-d地址返回到s电脑。现在s电脑可以在要发送的数据包上贴上目的地址mac-d发送出去,同时它还会动态更新自身的arp缓存表,将192.168.0.4-mac-d这一条记录添加进去,这样,等s电脑下次再给d电脑发送数据的时候,发送arp广播包进行查询了。这就是正常情况下的数据包发送过程。

但是,上述数据发送机制有一个致命的缺陷,即它是建立在对局域网中电脑全部信任的基础上的,也就是说它的假设前提是:无论局域网中哪台电脑,其发送的arp数据包都是正确的。比如在上述数据发送中,当s电脑向全网询问后,d电脑也回应了自己的正确mac地址。但是当此时,a电脑却返回了d电脑的ip地址和和自己的硬件地址。由于a电脑不停地发送这样的应答数据包,则会导致s电脑又重新动态更新自身的arp缓存表,这回记录成:192.168.0.4与mac-a对应,我们把这步叫做arp缓存表中毒。这样,就导致以后凡是s电脑要发送给d电脑,都将会发送给a主机。也就是说,a电脑就劫持了由s电脑发送给d电脑的数据。这就是arp欺骗的过程。
如果a电脑不冒充d电脑,而是冒充网关,那后果会更加严重。一个局域网中的电脑要连接外网,都要经过局域网中的网关进行转发。在局域网中,网关的ip地址假如为192.168.0.1。如果a电脑向全网不停的发送ip地址是192.168.0.1,硬件地址是mac-a的arp欺骗广播,局域网中的其它电脑都会更新自身的arp缓存表,将a电脑当成网关,这样,当它们发送数据给网关,结果都会发送到mac-a这台电脑中。这样,a电脑就将会监听整个局域网发送给互联网的数据包。

4. 结论

arp欺骗是目前网络管理,特别是校园网管理中最让人头疼的攻击,它的攻击技术含量低,随便一个人都可以通过攻击软件来完成arp欺骗攻击。同时防范arp欺骗也没有什么特别有效的方法,目前只能通过被动的亡羊补牢形式的措施了。无论是攻和防,首要的就是找出每种攻击的“症结”之所在。只有这样才能找到行之有效的解决方案。当然最根本的办法在客户端自身的防范上,如及时下载安装系统补丁、所装杀毒软件及时升级,安装arp专杀与防范软件等。

参考文献:
[1].张曾科,计算机网络.清华大学出版社.2004.
[2].邱雪松,arp病毒原理与防御.柳钢科技出版社.2006.
[3].黄玉春、王自南,浅谈局域网中的嗅探原

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