Arp病毒攻击行为的原理分析及解决方法

(河南工业和信息化职业学院　河南　焦作　454000)

在校园网络管理和维护的过程中，发现有些机子会经常掉线，甚至是整个机房掉线，经过研究后发现这是ARP病毒攻击引起的。带有ARP攻击行为的病毒、木马很是常见，对上网的影响主要有两种表现形式：

第一种，上网速度很慢甚至上不了网。

第二种，频繁的出现ip冲突的提示。

经分析，这大部分是由于病毒进行ARP地址欺骗造成的。由于ARP协议的固有的缺陷，病毒通过发送假的ARP数据包，使得同网段的计算机误以为中毒计算机是网关，造成其它计算机上网中断(第一种情况)。或是假冒网络中特定的机器对这台机器通信的数据进行截获(第二种情况)。为了避免中毒计算机对网络造成影响，趋势科技已经提供相关的防御工具KB(62735)，由于ARP病毒攻击的复杂多变性，现在针对两种基本的攻击行为的原理进行分析，并提出相应的解决思路。

第一种，上网速度很慢甚至上不了网

我们首先要了解一下ARP(Address Resolution Protocol)地址解析协议，它是一种将IP地址转化成物理地址的协议。ARP具体说来就是将网络层(TCP/IP协议的IP层，也就是相当于OSI的第三层)地址(32位)解析为数据链路层(TCP/IP协议的MAC层，也就是相当于OSI的第二层)的MAC地址(48位)[RFC826]。ARP协议是属于链路层的协议，在以太网中的数据帧从一个主机到达网内的另一台主机是根据48位的以太网地址(硬件地址)来确定接口的，而不是根据32位的IP地址。内核(如驱动)必须知道目的端的硬件地址才能发送数据。当然，点对点(如两台直联的计算机)的连接是不需要ARP协议的。

知道了ARP协议的作用，就能够很清楚地知道，数据包的向外传输依靠ARP协议，当然，也就是依赖ARP缓存。因此，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192.168.1.52(C的IP地址)，MAC地址是BB-BB-BB-BB-BB-BB(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，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可不知道被伪造了。

某些病毒就是利用这个原理，向受害者发送源硬件地址为随机产生貌似来自网关的ARP应答包，于是在受害者缓存里，网关的IP是正确的，可对应的硬件地址却是错误的或者是中毒机器。该计算机向外发送的数据包总是发送到了错误的网关硬件地址上或是中毒机器。

而如果病毒想要截获某台机器上网的所有通信而不被察觉，只要同时再向网关发送冒充此机器的相应的数据包即可实现。

2．频繁出现地址冲突的现象

主机A在连接网络(或更改IP地址)的时候就会向网络发送ARP包广播自己的IP地址。如果网络中存在相同IP地址的主机B，那么B就会通过ARP来reply该地址，当A接收到这个reply后，A就会跳出IP地址冲突的警告，当然B也会有警告。因此用如果病毒发出的是ARP的Request包就会使用户一直遭受IP地址冲突警告的困扰。

下面就以上分析做一个模拟病毒进行ARP攻击的行为的实验，了解此类病毒是如何产生危害的。

实验描述：此实验模仿ARP攻击的一种，机器不断提示地址冲突，运行变慢，无法上网的情况。

分析：不同病毒在中毒机器上运行，发送的ARP包是有一定的周期的，受影响的系统产生的开销不一。先模拟中毒机B以较大的发送频率发送到A机器上(未中毒)，如系统内核处理会不断处理接到的ARP包，这时盗用者机器上会不断提示IP冲突,则A机器上的系统开销将大大增加,很容易无法响应用户操作。而这一切由于ARP处于网络协议的底层，对一般防火墙等高层软件是透明的，盗用者无从察觉，只能看到机器不断弹出冲突信息，系统很快慢下来，最终没有任何响应。

实验内容：

1．首先 让我们先了解一下ARP协议的数据结构：

typedefstructarphdr

{

unsignedshortarp_hrd;//硬件类型 使用的硬件(网络访问层)类型一般为 0806(ARP)

unsignedshortarp_pro;//协议类型 解析过程中的协议使用以太类型的值一般为000110M以太网)

unsignedchararp_hln;//硬件地址长度 对于以太网和令牌环来说，其长度为6字节

unsignedchararp_pln;//协议地址长度 IP的长度是4字节

unsignedshortarp_op;ARP操作类型 指定当前执行操作的字段 1为请求，2为应答

unsignedchararp_sha[6];/*发送者的硬件地址

unsignedlongarp_spa;//发送者的协议地址

unsignedchararp_tha[6];//目标的硬件地址

unsignedlongarp_tpa;//目标的协议地址

}ARPHDR,*PARPHDR;

下面，假设中毒机器的硬件地址是AA-AA-AA-AA-AA-AA,IP地址是192.168.1.5，受影响机器B的硬件地址是BB-BB-BB-BB-BB-BB，IP地址是192.168.1.51.为了便于说明，我们在B机器上用Sniffer Pro工具先获得发送目标为192.168.1.51的 ARP数据包，由于A中病毒不断发送ARP请求包，我们很容易获得。如图：

现在我们结合图中上半部分的协议解析来分析下半部分的代码的意义，

共有四行每行都标了号

00行，ff ff ff ff ff ff 广播地址，每个同网段用户都能收到。

aa aa aa aa aa aa 发送方的硬件地址

08 06 指使用ARP协议

10行，00 01 10M 以太网

08 00 使用IP协议

06硬件地址使用6字节表示

04协议(IP)地址使用4字节表示

00 01 ARP请求包

aa aa aa aa aa aa 发送方硬件地址

c0 a8 01 32发送方IP地址

20行，00 00 00 00 00 00 目标硬件地址

c0 a8 01 33 目标IP地址

其他数据与本文无关，暂不讨论。

仔细看一下不难发现，IP为192.168.1.5的A的IP地址被”篡改”了，A网络中宣布自己假冒是192.168.1.50。

使得与192.168.1.50通信的数据发到了192.168.1.5上，而真正的192.168.1.50则运行缓慢甚至无法上网。

2.下面利用获取的数据包，通过SnifferPro的构造并发送数据包的功能对它进行简单的修改，我们可以模拟一种病毒攻击方式：

对照前边捕获的数据包我们看到改动处有(红线标注)：

1．aa aa aa aa aa aa硬件目的地址中毒机器A(DLC，数据链路层地址)

2．bb bb bb bb bb bb(第一组)源硬件地址为受影响机器B(DLC)

3．bb bb bb bb bb bb(第二组) 源硬件地址为受影响机器B(ARP)

4．(c0 a8 01)32目的IP地址为中毒机器A(ARP)

最后，我们通过Sniffer的发包工具利用不间断发送(Continuously)将其发送给192.168.1.50，将使其很快瘫痪。笔者实验环境如下：TP-LINK R402M路由器，A机器配置1.8G.RAM 512M。B机器配置CPU1.8G,RAM128M,B机器发送数据包15秒左右，A机器进入“无法响应”状态。可见，如果病毒大规模爆发，造成的网络拥塞影响是十分严重的。

最后，提供几种防御ARP攻击行为的思路：

当我们遇到ARP类病毒时。

1.采用IP-MAC 绑定方法预防，如利用KB(62735)解决方案部署中ipmac_binds_tools.exe 防御工具

2.一旦发现无法解决的ARP病毒较复杂的攻击行为，需要使用工具抓取病毒爆发时网络中的数据包，根据以上ARP病毒的原理，分析数据包找到频繁发送ARP的REQUEST或REPLY请求的机器，从而找到病毒源头进行查杀毒。

【参考文献】

[1]杨旭东编.网络互联及路由器技术教程与实训.北京大学出版社.2005-9

[2]李庆荣等编.网络安全实用教程(第二版).清华大学出版社.2003-11

[3]冯昊等编.交换机/ 路由器及其配置与管理.清华大学出版社.2005