网络协议之ARP协议原理及应用

浅谈网络协议之ARP协议原理及应用

------ 关于ARP欺骗攻击技术简析和防范

您是否遇到局域网内频繁性区域或整体掉线，重启计算机或网络设备后恢复正常？您的网速是否时快时慢，极其不稳定，但单机进行光纤数据测试时一切正常？您是否时常听到身边人的网上银行密码、游戏及QQ账号频繁丢失的消息？……

这些问题的出现有很大一部分要归功于ARP攻击，那么什么是ARP协议？ARP是如何攻击的呢？又该怎样防御呢？

一．ARP协议及其基本原理

ARP( Address Resolution Protocol)，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。

如图即为ARP报头结构：

下面介绍一下ARP协议的工作原理。我们知道每台主机都会在自己的ARP 缓冲区(ARP Cache)中建立一个存放有本局域网上的各主机和路由器的IP地址到硬件地址的映射表，这些都是主机目前知道的一些地址。

假设有三台主机：

A: IP地址192.168.0.1 硬件地址AA:AA:AA:AA:AA:AA

B: IP地址192.168.0.2 硬件地址BB:BB:BB:BB:BB:BB

C: IP地址192.168.0.3 硬件地址CC:CC:CC:CC:CC:CC

当主机A需要将一个数据包要发送到本局域网上的某个目的主机B时，会首先检查自己ARP列表中是否存在该主机B的IP地址，如果有﹐就在ARP高速缓存中查出其对应的硬件地址，再把这个硬件地址写入MAC帧，然后通过局域网把该MAC帧发往此硬件地址；如果查不到主机B的IP地址的项目，在这种情况下主机A就向本地网段发起一个ARP请求的广播包，查询此目的主机B 对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括主机A的IP地址、硬件地址、以及目的主机B的IP地址。“我是192.168.0.1，我的硬件地址是"

AA:AA:AA:AA:AA:AA ".请问IP地址为192.168.0.2的MAC地址是什么？”

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，该主机就给主机A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“我是192.168.0.2，硬件地址是BB:BB:BB:BB:BB:BB”，并把发送端的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。主机A收到这个ARP响应数据包后，将得到的目的主机B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。如果主机A一直没有收到ARP响应数据包，则表示ARP查询失败。

二．ARP攻击

ARP攻击是指通过伪造IP地址和MAC地址实现ARP欺骗，能够在网络中产生大量的ARP通信量使网络阻塞，攻击者只要持续不断的发出伪造的ARP响应包就能更改目标主机ARP缓存中的IP-MAC条目，造成网络中断或中间人攻击。

它主要是存在于局域网网络中，局域网中若有一个人感染ARP木马，则感染该ARP木马的系统将会试图通过“ARP欺骗”手段截获所在网络内其它计算机的通信信息，并因此造成网内其它计算机的通信故障。

其中“恶意窃听”病毒是“ARP欺骗”系列病毒中影响和危害最为恶劣的。它不会造成局域网的中断，仅仅会使网络产生较大的延时，但是中毒主机会截取局域网内所有的通讯数据，并向特定的外网用户发送所截获的数据，对局域网用户的网络使用造成非常非常严重的影响，直接威胁着局域网用户自身的信息安全。

那么是如何实现ARP欺骗的呢？

如上图所示，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，在上例中如果主机A发出ARP请求找寻主机C的IP和MAC 地址，而此时主机B向主机A发送一个自己伪造的ARP应答，这个应答中的数据为发送方IP地址是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33-33-33-33-33-33，这里被伪造了）。当主机A 接收到主机B伪造的ARP应答，就会更新本地的ARP缓存，将本地的IP-MAC对应表更换为接收到的数据格式，由于这一切都是A的系统内核自动完成的，A却不知道被伪造了，而且A不知道其实是从B发送过来的。这样A这里只有C的IP地址和无效的DD-DD-DD-DD-DD-DD MAC地址。这就实现了ARP欺骗。

这样主机A上的关于主机C的MAC地址已经错误了，所以即使以后从A 计算机访问C计算机这个1.1.1.3、24这个地址也会被ARP协议错误的解析成MAC地址为DD-DD-DD-DD-DD-DD的。

下面介绍两种不同类型的ARP欺骗：

（1）同一网段的ARP欺骗

如图所示，三台主机

A: IP地址192.168.0.1 硬件地址AA:AA:AA:AA:AA:AA

B: IP地址192.168.0.2 硬件地址BB:BB:BB:BB:BB:BB

C: IP地址192.168.0.3 硬件地址CC:CC:CC:CC:CC:CC

一个位于主机B的入侵者想非法进入主机A，可是这台主机上安装有防火墙。通过收集资料知道这台主机A的防火墙只对主机C有信任关系（开放23端口(telnet)）。而他必须要使用telnet来进入主机A，这个时候他应该如何处理呢？

我们这样考虑，入侵者必须让主机A相信主机B就是主机C，如果主机A 和主机C之间的信任关系是建立在IP地址之上的。如果单单把主机B的IP地址改的和主机C的一样，那是不能工作的，至少不能可靠地工作。如果你告诉以太网卡设备驱动程序，自己IP是192.168.0.3，那并不能达到目标。我们可以先研究C这台机器，如果我们能让这台机器暂时当掉，在机器C当掉的同时，将机器B的IP地址改为192.168.0.3,这样就可以成功的通过23端口telnet到机器A上面，而成功的绕过防火墙的限制。

上面的这种想法在下面的情况下是没有作用的，如果主机A和主机C之间的信任关系是建立在硬件地址的基础上。这个时候还需要用ARP欺骗的手段让主机A把自己的ARP缓存中的关于192.168.0.3映射的硬件地址改为主机B的硬件地址。

我们可以人为的制造一个ARP的应答,发送给想要欺骗的主机（如上文的例子所示），可以指定ARP包中的源IP、目标IP、源MAC地址、目标MAC地址。

这样你就可以通过虚假的ARP响应包来修改主机A上的动态ARP缓存达到欺骗的目的。

下面是具体的步骤：

1.首先研究19

2.168.0.3这台主机，发现这台主机的漏洞。

2.根据发现的漏洞使主机C当掉，暂时停止工作。

3.这段时间里，入侵者把自己的IP改成192.168.0.3

4.他用工具发一个源IP地址为192.168.0.3源MAC地址为BB:BB:BB:BB:BB:BB的包给主机A，要求主机A更新自己的ARP转换表。