Илья Медведовский - Атака на Internet
Ложный ARP-сервер в сети Internet
Как уже неоднократно подчеркивалось, в вычислительных сетях связь между двумя удаленными хостами осуществляется путем передачи по сети сообщений, которые заключены в пакеты обмена. Как правило, такой пакет независимо от используемого протокола и типа сети (Token Ring, Ethernet, X.25 и др.) состоит из заголовка и поля данных. В заголовок пакета обычно заносится служебная информация, необходимая для адресации пакета, его идентификации, преобразования и т. д.; такая информация определяется используемым протоколом обмена. В поле данных помещаются либо непосредственно данные, либо другой пакет более высокого уровня OSI. Так, например, пакет транспортного уровня может быть помещен в пакет сетевого уровня, а тот, в свою очередь, вложен в пакет канального уровня. Спроецировав это утверждение на сетевую ОС, использующую протоколы TCP/IP, можно утверждать, что пакет TCP (транспортный уровень) помещен в пакет IP (сетевой уровень), вложенный в пакет Ethernet (канальный уровень). Структура TCP-пакета в Internet выглядит следующим образом:
1. Заголовок Ethernet.
2. Заголовок IP.
3. Заголовок TCP.
4. Данные.
Иерархия протоколов сети Internet в проекции на модель OSI приведена на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Иерархия протоколов сети Internet в проекции на модель OSIДанный рисунок требует некоторого уточнения. Здесь показано, на каких протоколах (TCP или UDP) обычно – по умолчанию – реализованы прикладные службы. Но это отнюдь не означает, что не существует, например, реализаций FTP на базе UDP – в стандартном файле /etc/services в ОС FreeBSD дается перечень возможных реализаций прикладных служб как на основе протокола TCP, так и протокола UDP.
Рассмотрим схему адресации пакетов в Internet и возникающие при этом проблемы безопасности. Как известно, базовым сетевым протоколом обмена в Internet является протокол IP (Internet Protocol). Протокол IP – это межсетевой протокол, позволяющий передавать IP-пакеты в любую точку сети. Для адресации на сетевом уровне (IP-уровне) в Internet каждый хост имеет уникальный 32-разрядный IP-адрес. Для передачи IP-пакета на хост в IP-заголовке пакета в поле Destination Address необходимо указать IP-адрес данного хоста. Однако, как видно из структуры TCP-пакета, IP-пакет находится внутри аппаратного пакета (если среда передачи – Ethernet, IP-пакет находится внутри Ethernet-пакета), поэтому каждый пакет в сетях любого типа и с любыми протоколами обмена в конечном счете посылается на аппаратный адрес сетевого адаптера, непосредственно осуществляющего прием и передачу пакетов в сети (в дальнейшем мы будем рассматривать только Ethernet-сети).
Из всего вышесказанного следует, что для адресации IP-пакетов в Internet кроме IP-адреса хоста необходим еще либо Ethernet-адрес его сетевого адаптера (в случае адресации внутри одной подсети), либо Ethernet-адрес маршрутизатора (в случае межсетевой адресации). Первоначально хост может не иметь информации о Ethernet-адресах других хостов, находящихся с ним в одном сегменте, в том числе и о Ethernet-адресе маршрутизатора. Следовательно, хост должен найти эти адреса, применяя алгоритмы удаленного поиска (о них мы говорили в главе 3). В сети Internet для решения этой задачи используется протокол ARP (Address Resolution Protocol), который позволяет получить взаимно однозначное соответствие IP-и Ethernet-адресов для хостов, находящихся внутри одного сегмента. Это достигается следующим образом: при первом обращении к сетевым ресурсам хост отправляет широковещательный ARP-запрос на Ethernet-адрес FFFFFFFFFFFFh, где указывает IP-адрес маршрутизатора и просит сообщить его Ethernet-адрес (IP-адрес маршрутизатора является обязательным параметром, который всегда устанавливается вручную при настройке любой сетевой ОС в Internet). Этот широковещательный запрос получат все станции в данном сегменте сети, в том числе и маршрутизатор. Получив такой запрос, маршрутизатор внесет запись о запросившем хосте в свою ARP-таблицу, а затем отправит ARP-ответ, в котором сообщит свой Ethernet-адрес. Полученный в ARP-ответе Ethernet-адрес будет занесенв ARP-таблицу, находящуюся в памяти операционной системы на запросившем хосте и содержащую записи соответствия IP-и Ethernet-адресов для хостов внутри одного сегмента. Отметим, что в случае адресации к хосту, расположенному в той же подсети, также используется ARP-протокол, и рассмотренная выше схема полностью повторяется. Как указывалось ранее, при использовании в распределенной ВС алгоритмов удаленного поиска существует возможность осуществления в такой сети типовой удаленной атаки «ложный объект РВС». Анализ безопасности протокола ARP показывает, что, перехватив на атакующем хосте внутри данного сегмента сети широковещательный ARP-запрос, можно послать ложный ARP-ответ, в котором объявить себя искомым хостом (например, маршрутизатором), и в дальнейшем активно контролировать сетевой трафик дезинформированного хоста, воздействуя на него по схеме «ложный объект РВС».
Рассмотрим обобщенную функциональную схему ложного ARP-сервера (рис. 4.3):
Рис. 4.3. Ложный ARP-сервер1. Ожидание ARP-запроса.
2. При получении такого запроса – передача по сети на запросивший хост ложного ARP-ответа, где указывается адрес сетевого адаптера атакующей станции (ложного ARP-сервера) или тот Ethernet-адрес, на котором будет принимать пакеты ложный ARP-сервер. Совершенно необязательно указывать в ложном ARP-ответе свой настоящий Ethernet-адрес, так как при работе непосредственно с сетевым адаптером его можно запрограммировать на прием пакетов на любой Ethernet-адрес.
3. Прием, анализ, воздействие на пакеты обмена и передача их между взаимодействующими хостами.
Данная схема атаки требует некоторого уточнения. На практике мы столкнулись с тем, что даже очень квалифицированные сетевые администраторы и программисты часто не знают или не понимают тонкостей работы протокола ARP. При обычной настройке сетевой ОС, поддерживающей протоколы TCP/IP, не требуется настройка модуля ARP (нам не встречалось ни одной сетевой ОС, где нужно было бы создавать ARP-таблицу «вручную»), поэтому протокол ARP остается как бы «прозрачным» для администраторов. Необходимо обратить внимание и на тот факт, что у маршрутизатора тоже имеется ARP-таблица, в которой содержится информация об IP-и соответствующих им Ethernet-адресах всех хостов из сегмента сети, подключенного к маршрутизатору. Информация в эту таблицу на маршрутизаторе также обычно заносится не вручную, а при помощи протокола ARP. Именно поэтому так легко в одном сегменте IP-сети присвоить чужой IP-адрес: выдать команду сетевой ОС на установку нового IP-адреса, потом обратиться в сеть – сразу же будет послан широковещательный ARP-запрос, и маршрутизатор, получив такое сообщение, автоматически обновит запись в своей ARP-таблице (поставит Ehternet-адрес вашей сетевой карты в соответствие с чужим IP-адресом), в результате чего обладатель данного IP-адреса потеряет связь с внешним миром (все пакеты, адресуемые на его бывший IP-адрес и приходящие на маршрутизатор, будут направляться им на Ethernet-адрес атакующего). Правда, некоторые ОС анализируют все передаваемые по сети широковещательные ARP-запросы. Например, ОС Windows 95 или SunOS 5.3 при получении ARP-запроса с указанным в нем IP-адресом, совпадающим с IP-адресом данной системы, выдают предупреждающее сообщение о том, что хост с таким-то Ethernet-адресом пытается присвоить себе (естественно, успешно) данный IP-адрес.
Из анализа механизмов адресации, описанных выше, становится ясно: так как поисковый ARP-запрос кроме атакующего получит и маршрутизатор, то в его таблице окажется соответствующая запись об IP-и Ethernet-адресе атакуемого хоста. Следовательно, когда на маршрутизатор придет пакет, направленный на IP-адрес атакуемого хоста, он будет передан не на ложный ARP-сервер, а непосредственно на хост. При этом схема передачи пакетов в этом случае будет следующая:
1. Атакованный хост передает пакеты на ложный ARP-сервер.
2. Ложный ARP-сервер посылает принятые от атакованного хоста пакеты на маршрутизатор.
3. Маршрутизатор, в случае получения ответа на запрос, адресует его непосредственно на атакованный хост, минуя ложный ARP-сервер.
В этом случае последняя фаза, связанная с приемом, анализом, воздействием на пакеты обмена и передачей их между атакованным хостом и, например, маршрутизатором (или любым другим хостом в том же сегменте) будет проходить уже не в режиме полного перехвата пакетов ложным сервером (мостовая схема), а в режиме «полуперехвата» (петлевая схема). Действительно, в режиме полного перехвата маршрут всех пакетов, отправляемых как в одну, так и в другую сторону, обязательно проходит через ложный сервер (мост); в режиме «полуперехвата» маршрут пакетов образует петлю (рис. 4.4). Петлевой маршрут может возникнуть и при рассмотренной ниже атаке на базе протоколов DNS и ICMP.
Рис. 4.4. Петлевая схема перехвата информации ложным АRP-серверомОднако придумать несколько способов, позволяющих ложному ARP-серверу функционировать по мостовой схеме перехвата (полный перехват), довольно просто. Например, получив ARP-запрос, можно самому послать такое же сообщение и присвоить себе данный IP-адрес (правда, в этом случае ложному ARP-серверу не удастся остаться незамеченным: некоторые сетевые ОС, например Windows 95 и SunOS 5.3, перехватив такой запрос, выдадут предупреждение об использовании их IP-адреса). Другой, значительно более удобный способ – послать ARP-запрос, указав в качестве своего IP-адреса любой свободный в данном сегменте IP-адрес, и в дальнейшем вести работу с данного IP-адреса как с маршрутизатором, так и с «обманутыми» хостами (кстати, это типичная proxy-схема).
Заканчивая рассказ об уязвимостях протокола ARP, покажем, как различные сетевые ОС используют этот протокол для изменения информации в своих ARP-таблицах.
