ARP欺骗原理与防护技术研究

蒋文浩

该文通过分析ARP协议的原理及ARP欺骗的原理，设计了防御ARP病毒的方法。

地址解析协议；ARP欺骗；MAC地址

1.ARP协议简介

ARP协议是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。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。它是通过地址解析协议（AddressResolution Protoco，l ARP）获得的。ARP协议是一个网络层子协议，它用于将网络中的IP地址解析为硬件地址（MAC地址），以保证通信的顺利进行。

2.ARP协议的工作原理

在每台安装有TCP/IP协议的电脑里都有一个ARP缓存表，表里的IP地址与MAC地址是一一对应的，如表1所示。

以主机H（192.168.1.5）向主机A（192.168.1.1）发送数据为例。当发送数据时，主机H会在自己的ARP缓存表中寻找是否有目标IP地址。如果找到了，也就知道了目标MAC地址，直接把目标MAC地址写入帧里面发送就可以了；如果在ARP缓存表中没有找到相对应的IP地址，主机H就会在网络上发送一个广播，目标MAC地址是“FF.FF.FF.FF.FF.FF”，这表示向同一网段内的所有主机发出这样的询问：192.168.1.1的MAC地址是什么。网络上其他主机并不响应ARP询问，只有主机A接收到这个帧时，才向主机H做出这样的回应：192.168.1.1的MAC地址是00-aa-00-62-c6-09。这样，主机H就知道了主机A的MAC地址，它就可以向主机A发送信息了。同时它还更新了自己的ARP缓存表，下次再向主机A发送信息时，直接从ARP缓存表里查找就可以了。

ARP协议安全缺陷。在TCP/IP协议的网络环境下，ARP工作时，送出一个含有所希望的IP地址的以太网广播数据报。一个IP数据报走到哪里，要怎么走主要是靠路由表定义。但是，当IP数据包到达该网络后，哪台机器响应这个IP包却是靠该IP包中所包含的硬件MAC地址来识别。也就是说，只有机器的硬件MAC地址和该IP包中的硬MAC地址相同的机器才会应答这个IP包，所以，在每台主机的内存中，都有一个ARP→硬件MAC地址的转换表。通常是动态的转换表（该ARP表可以手工添加静态条目）。

ARP欺骗原理。典型的ARP欺骗过程如下：

假设局域网分别有IP地址为192.168.1.1、192.168.1.2和192.168.1.3的A、B、C三台主机，假如A和C之间正在进行通讯，此时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192.168.1.3（C的IP地址），MAC地址是BB-BB-BB-BB-BB-BB，当A接收到B伪造的ARP应答，就会更新本地的ARP缓存，这时B就伪装成C了。同时，B同样向C发送一个ARP应答，应答包中为发送方IP地址192.168.1.1（A的IP地址），MAC地址BB-BB-BB-BB-BB-BB（A的MAC地址本来应该是AA-AA-AA-AA-AA-AA），当C收到B伪造的ARP应答，也会更新本地ARP缓存，这时B又伪装成了A。这时主机A和C都被主机B欺骗，A和C之间通讯的数据都经过了B，主机B完全劫持目标主机与其他主机的会话。

ARP欺骗一般分为两种：主机型ARP欺骗。欺骗过程：A欺骗B，A告诉B，我（A）就是C，当然告诉的是真IP地址和假MAC地址，使B不能与C连接。若C是网关，B就不能上外网Internet了。

网关型ARP欺骗。欺骗过程：B充当中间人角色向两个方向发送ARP欺骗包，使A的上网数据包经过B再到C，又使C的返回数据经过B再到A，卡在中间，以达到窃取数据的目的。B发送ARP欺骗包给A，B告诉A，我（B）就是网关；同时，B又发送ARP欺骗包给真正的网关C，告诉真正的网关C，我（B）就是A，这样B就欺骗了双方，接着B通过劫持A和C之间的通信会话，就可以窃听数据了。

从影响网络连接通畅的方式来看，ARP欺骗分为两种，一种是对路由器ARP表的欺骗；另一种是对内网PC的网关欺骗。

3.ARP欺骗防范措施

建立DHCP服务器，另外所有客户机的IP地址及其相关主机信息，只能由网关这里取得，网关这里开通DHCP服务，但是要给每个网卡，绑定固定唯一IP地址。一定要保持网内的机器IP/MAC一一对应的关系。这样客户机虽然是DHCP取地址，但每次开机的IP地址都是一样的或手工清除PC和网关ARP表项，从新学习正确的ARP信息。ARP欺骗发生后的PC和网关设备的ARP表被篡改了，这样我们可以通过手工方式来清除ARP表项，然后让双方重新学习。

主机：arp–d

网关：clear arp。

建立MAC数据库，把局域网内所有网卡的MAC地址记录下来，每个MAC和IP、地理位置统统装入数据库，以便及时查询备案，PC机上静态绑定网关MAC地址，防止对主机的欺骗。在主机上可以使用静态的ARP绑定网关的IP地址和网关的MAC地址，比如在PC机上配置autoexec.bat批处理文件：

@echo off

arp–d

arp–s主机ip地址主机mac地址//mac地址格式为xx-xx-

xx-xx-xx-xx。

网关机器关闭ARP动态刷新的过程，使用静态路由，这样的话，即使ARP欺骗攻击网关的话，对网关也是没有用的，因此可以确保主机安全。网关建立静态IP/MAC捆绑的方法是：建立/etc/ethers文件，其中包含正确的IP/MAC对应关系，格式如下：192.168.2.3208：00：4E：B0：24：47然后在/etcrc. d/rc. local最后添加： arp -f生效即可。

网关监听网络安全。网关上面使用抓包程序截取每个ARP程序包，用脚本分析软件分析这些ARP协议。ARP欺骗攻击的包一般有以下两个特点，满足之一可视为攻击包报警：以太网数据包头的源地址、目标地址和ARP数据包的协议地址不匹配，或者ARP数据包的发送和目标地址不在自己网络网卡MAC数据库内，或者与自己网络MAC数据库MAC/IP不匹配。这些统统第一时间报警，查这些数据包（以太网数据包）的源地址（也有可能伪造），就大致知道哪台机器在发起攻击了。

使用支持端口隔离的二层交换机。通过端口隔离特性，可以将不同用户的端口划分到同一个VLAN，不同用户之间不能互通，从而增强了网络的安全性，阻止了ARP病毒源的机器对网络的影响，提供了灵活的组网方案，同时节省了大量的VLAN资源。

安装杀毒软件，及时升级病毒库，定期全网杀毒。

[1]陈明.网络协议教程[M].北京：清华大学出版社，2004

[2]杨义先等.网络安全理论与技术[M].北京：人民邮电出版社，2003

[3]龚俭，杨望.计算机网络安全导论（第二版）[M].南京：东南大学版社，2007