基于ARP欺騙的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽原理及實(shí)現(xiàn)

基于ARP欺騙的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽原理及實(shí)現(xiàn)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)正日益成為政治、經(jīng)濟(jì)、文化、生活中不可缺少的一部分.在它給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作帶來前所未有的方便和機(jī)遇的同時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)自身固有的不安全性，網(wǎng)絡(luò)安全問題也越來越引起人們的關(guān)注.所謂網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽，即將網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)捕獲并進(jìn)行分析的行為.網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽在協(xié)助網(wǎng)絡(luò)管理員監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，排除網(wǎng)絡(luò)故障等方面具有十分重要的作用.然而，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽也給網(wǎng)絡(luò)的安全帶來了極大的隱患，許多的網(wǎng)絡(luò)入侵往往都伴隨著以太網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽行為，從而造成口令失竊，敏感數(shù)據(jù)被截獲等連鎖性安全代寫論文2網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽的原理運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽程序的主機(jī)要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽必須滿足兩個(gè)條件:其一，是該主機(jī)的網(wǎng)卡必須工作在混雜模式下;其二，是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包能夠到達(dá)該主機(jī).根據(jù)連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不同，以太網(wǎng)分為共享式以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng).2.1共享式以太網(wǎng)在共享式以太網(wǎng)中，由于是基于廣播的方式來發(fā)送數(shù)據(jù)的，所以數(shù)包會(huì)被發(fā)送到連在一起的所有的主機(jī)(圖1所示).因此，只要運(yùn)行了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽程序的主機(jī)的網(wǎng)卡處在混雜模式下就可以實(shí)施網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽了.所以，在共享式以太網(wǎng)中實(shí)施網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽還是很容易的.2.2交換式以太網(wǎng)在交換式以太網(wǎng)中使用交換機(jī)，交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層，工作時(shí)維護(hù)著一張MAC地址與交換機(jī)端口的映射表.當(dāng)有數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到交換機(jī)上時(shí)，交換機(jī)會(huì)將數(shù)據(jù)報(bào)的目的MAC地址與自己維護(hù)的表內(nèi)的端口對(duì)照，然后將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到相應(yīng)端口上.所以，即使監(jiān)聽主機(jī)的網(wǎng)卡設(shè)置成混雜模式，也不能接收到傳給其他主機(jī)的數(shù)據(jù)幀.因此，在交換式網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽的關(guān)鍵，就是要使發(fā)送給其他主機(jī)的數(shù)據(jù)幀能夠到達(dá)運(yùn)行了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽程序的主機(jī).在交換式以太網(wǎng)中最常見的方式是利用ARP欺騙的中間人攻擊的方式實(shí)施網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽.2.2.1ARP欺騙原理局域網(wǎng)內(nèi)部的主機(jī)根據(jù)MAC地址進(jìn)行通訊.ARP(地址解析)協(xié)議是將32位IP到以太網(wǎng)的48位物理地址(MAC地址)，以便將報(bào)文封裝成幀發(fā)送.如果源主機(jī)的ARP表沒有目的IP和目的MAC的映射，則通過廣播的方式發(fā)送ARP請(qǐng)求.只有具有此目的IP的主機(jī)才會(huì)對(duì)這個(gè)廣ARP請(qǐng)求作出反應(yīng)，向源主機(jī)發(fā)送一個(gè)包含其MAC地址的ARP應(yīng)答報(bào)文.ARP協(xié)議是一個(gè)無狀態(tài)的協(xié)議.一旦收到ARP應(yīng)答就會(huì)對(duì)其高速緩存中存放的IP地址到物理地址映射記錄進(jìn)行更新，而不會(huì)關(guān)心之前是否發(fā)出過ARP請(qǐng)求.ARP欺騙的核心就是向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送一個(gè)含偽造的IP-MAC映射信息的ARP應(yīng)答報(bào)文.當(dāng)目的主機(jī)收到此應(yīng)答報(bào)文后就會(huì)更新其ARP高速緩存，從而使目標(biāo)主機(jī)將報(bào)文發(fā)送給錯(cuò)誤的對(duì)象.2.2.2利用中間人攻擊進(jìn)行監(jiān)聽的原理利用ARP欺騙進(jìn)行監(jiān)聽其實(shí)就是要實(shí)現(xiàn)中間人攻擊，它是利用ARP欺騙進(jìn)行攻擊的主要方式之一.其原理是使進(jìn)行監(jiān)聽的主機(jī)插入到被監(jiān)聽主機(jī)與其它網(wǎng)絡(luò)主機(jī)之間，使進(jìn)行監(jiān)聽的主機(jī)成為被監(jiān)聽主機(jī)與其它網(wǎng)絡(luò)主機(jī)通信的中繼.在這種情況下，其他網(wǎng)絡(luò)主機(jī)發(fā)往被監(jiān)聽主機(jī)的信息和被監(jiān)聽主機(jī)發(fā)往其他網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的信息都必須經(jīng)過進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽的主機(jī).這樣，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽的主機(jī)就很容易對(duì)被監(jiān)聽主機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽了.如圖2所示，C為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽的主機(jī)，A為被監(jiān)聽主機(jī)，B為網(wǎng)絡(luò)中的任一其他(1)C向A發(fā)送ARP應(yīng)答報(bào)文，A修改ARP高速緩沖，使B的IP地址與C的MAC地址相對(duì)應(yīng)，即形成IP~MAC03:03:03:03的映射;2)同理，C向B發(fā)送ARP應(yīng)答報(bào)文，使A的IP地址與C的MAC地址相對(duì)應(yīng)，即IP~MAC03:03:03:03;(3)這時(shí)，如果A向B發(fā)送信息，根據(jù)A高速緩沖中的IP-MAC映射，信息實(shí)際上是被發(fā)送到了C，再由C轉(zhuǎn)發(fā)到B;同理，從B發(fā)送到A的信息也將會(huì)被C轉(zhuǎn)發(fā)一次.此時(shí)，A與B之間的通信已經(jīng)被C完全監(jiān)控.如果運(yùn)行了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽程序的主機(jī)C的網(wǎng)卡又工作在混雜模式下，那么，主機(jī)C就滿足了前面所提到的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽的兩個(gè)條件，可以對(duì)A與B間的通信進(jìn)行監(jiān)聽了.3利用ARP欺騙的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽實(shí)現(xiàn)的程序設(shè)計(jì)3.1程序總體設(shè)計(jì)程序的總體設(shè)計(jì)思想就是:首先要實(shí)現(xiàn)中間人攻擊，使實(shí)施監(jiān)聽主機(jī)成為被監(jiān)聽主機(jī)之間的中繼，然后分析接收到的數(shù)據(jù)包，根據(jù)自行約定的標(biāo)志確定監(jiān)聽的開始，再根據(jù)用戶的需要對(duì)監(jiān)聽到的數(shù)據(jù)包作出相應(yīng)的操作.因此，該程序需要實(shí)現(xiàn)的主要功能有兩個(gè):(1)根據(jù)中間人攻擊原理實(shí)現(xiàn)ARP欺騙;(2)處理接收到的數(shù)據(jù)包，根據(jù)用戶的輸入，完成相應(yīng)的功能.分別建立函數(shù)ArpCheatApplication和使用帶參數(shù)的main函數(shù)作為主函數(shù).主函數(shù)的功能主要是初始化網(wǎng)卡以及一些全局變量，并使用函數(shù)CreateThread來建立新線程，實(shí)現(xiàn)對(duì)ArpCheatApplication等子函數(shù)的調(diào)用，完成相應(yīng)的功能.main的算法如下:intmain(intargc，char**argv)//帶參數(shù)的main函數(shù){聲明部分，定義變量;if(argc!=3)return0;//參數(shù)輸入錯(cuò)誤，返回0//取得參數(shù)ServerSideIP<--inet_addr(argv[1]);//第二個(gè)命令行參數(shù)代表Server端的IPClientSideIP<--inet_addr(argv[2]);//第三個(gè)命令行參數(shù)代表Client端的IP使用InitAdapter函數(shù)初始化網(wǎng)卡;使用自定義函數(shù)GetMACAddr函數(shù)取得Server端和Client端的MAC地址;//使用CreateThread函數(shù)生成實(shí)現(xiàn)ARP欺騙的新線程i=1;CreateThread(NULL，0，ArpCheatApplication，&i，0，0);//實(shí)現(xiàn)對(duì)Server端的ARP欺騙i=2;CreateThread(NULL，0，ArpCheatApplication，&i，0，0);//實(shí)現(xiàn)對(duì)Client端的ARP欺騙//使用CreateThread函數(shù)生成處理接收到的數(shù)據(jù)包的新線程CreateThread(0，0，AnalysePacketsApplication，NULL，0，0);//使用CreateThread函數(shù)生成處理用戶輸入的新線程CreateThread(0，0，CustomerApplication，NULL，0，0);//其他所需的操作使用PacketFreePacket和PacketCloseAdapter函數(shù)釋放資源;return0;}上面算法中使用到的GetMACAddr函數(shù)是一個(gè)自定義的用來根據(jù)目標(biāo)IP獲得相應(yīng)MAC地址的函，其代碼如下:BOOLGetMACAddr(DWORDDestIP，char*pMAC){DWORDdwRet;ULONGulLen=6，pulMac[2];dwRet=SendARP(DestIP，0，pulMac，&ulLen);//調(diào)用SDK函數(shù)來獲取目標(biāo)IP的MAC地址if(dwRet==NO_ERROR)//判斷是否找到了目標(biāo)IP相應(yīng)的MAC{memcpy(pMAC，pulMac，6);returnTRUE;}elsereturnFALSE;//如果沒有找到目標(biāo)IP相應(yīng)的MAC，則返回FALSE}.2主要函數(shù)分析3.2.1DWORDWINAPIArpCheatApplicatio(LPVOIDlpType)此函數(shù)的功能是實(shí)施ARP欺騙.由前面對(duì)圖2中間人攻擊的分析可知，函數(shù)ArpCheatApplication要實(shí)現(xiàn)的功能有兩個(gè)(如圖2，假定A為ServerSide，B為ClientSide):①C告訴ServerSide，ClientSide的MAC是ownmac;②C告訴ClientSide，ServerSide的MAC是ownmac.函數(shù)ArpCheatApplication的流程圖如圖3所示.716四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)

第42卷圖3ArpCheatApplication流程圖Fig.3ArpCheatApplicationflowchart3.2.2DWORDWINAPIAnalysePacketsApplication(LPVOIDlp)此函數(shù)的功能是處理收到的數(shù)據(jù)包，通過篩選只分析不屬于自己的TCP包，然后根據(jù)用戶的輸入，完成各種功能.其流程如圖4所示.圖4AnalysePacketsApplication流程圖Fig.4AnalysePacketsApplicationflowchart對(duì)圖4有:(1)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)包需要進(jìn)行以下篩選，其中continue代表跳出當(dāng)前的數(shù)據(jù)包篩選，重新讀入新數(shù)據(jù)包進(jìn)行篩選.//不處理監(jiān)聽主機(jī)本身發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包if(memcmp(TCPPacket->ehhdr.SourceMAC，OwnMAC，6)==0)continue;//不處理目的IP為監(jiān)聽主機(jī)本身的數(shù)據(jù)包for(i=0;i<TotalIP;i++)//TotalIP為監(jiān)聽主機(jī)所擁有的所有IP數(shù)目if(TCPPacket->iphdr.destIP==OwnIP[i])break;//判斷目的IP是否為監(jiān)聽主機(jī)的某一IP717第4期向昕等:基于ARP欺騙的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽原理及實(shí)現(xiàn)if(i!=TotalIP)continue;//檢查是否IP包，以太網(wǎng)首部中IP包的類型代碼為十六進(jìn)制的0800if(TCPPacket->ehhdr.EthernetType!=htons(0x0800))continue;//檢查是否TCP包if(TCPPacket->to!=IPPROTO_TCP)continue;(2)設(shè)置開始劫持的標(biāo)志有多種選擇，在這里假設(shè)捕獲到一個(gè)從ClientSide->ServerSide的純ack后才開始劫持，即檢查TCP首部中的6個(gè)標(biāo)志位是否為010000，函數(shù)IsACKPacket就是用來判斷一個(gè)據(jù)包是不是只有ACK標(biāo)志的，代碼如下:BOOLIsACKPacket(unsignedcharflag)//flag代表TCP首部的標(biāo)志位{inti，j=1;for(i=0;i<4;i++){if(flag&j)returnFALSE;//判斷標(biāo)志位低4位是否為1，有為1的，則返回false