ARP欺骗原理及防范

ARP攻击不是病毒，因而几乎所有的杀毒软件对之都无可奈何；但它却胜似病毒，因为它轻可造成通信变慢、网络瘫痪，重会造成信息的泄密。多年来，ARP攻击一直存在，却没有一个好的解决办法。很多网络用户深受其害，网管人员更是无从下手、苦不堪言。下面从分析ARP和欺骗原理入手，介绍如何实施ARP攻击，如何判断正在遭受ARP攻击，如何防范和解决ARP攻击。

1.以太网的工作原理

以太网中，数据包被发送出去之前，首先要进行拆分（把大的包进行分组）、封装（在Network层添加源IP地址和目标IP地址，在Data Link层添加源MAC地址和下一跳的MAC地址），变成二进制的比特流，整个过程如图1-34所示。数据包到达目标后再执行与发送方相反的过程，把二进制的比特流转变成帧，解封装（Data Link层首先比较目标的MAC是否与本机网卡的MAC相同或者是广播MAC，如相同则去除帧头，再把数据包传给Network层，否则丢弃；Network层比较目的地IP地址是否与本机相同，相同则继续处理，否则丢弃）。如果发送方和接收方位于同一个网络内，则下一跳的MAC就是目标的MAC，如发送方和接收方不在同一个网络内，则下一跳的MAC就是网关的MAC。从这个过程不难发现，以太网中数据的传速仅知道目标的IP地址是不够的，还需要知道下一跳的MAC地址，这需要借助于另外一个协议——ARP（地址解析协议）。

图1-34 数据的封装和解封装

2.ARP的工作原理

计算机发送封装数据之前，对比目标IP地址，判断源和目标在不在同一个网段，如在同一网段，则封装目标的MAC；如不在同一网段，则封装网关的MAC。封装之前，查看本机的ARP缓存，看有没有下一跳对应的IP和MAC映射条目，如有则直接封装；如没有则发送ARP查询包。ARP查询和应答包的格式如图1-35所示，查询包中“以太网目的地址”为0xffffffffffff广播地址，“以太网源地址”为本机网卡的MAC地址，“帧类型”为0x0806表示ARP应答或请求，“硬件类型”为0x0001表示以太网地址，“协议类型”为0x0800表示IP地址，“OP”为ARP的请求或应答，ARP请求包的OP值为1，ARP应答包的OP值为2，“发送端以太网地址”为发送者的MAC地址，“发送端IP”为发送者的IP地址，“目的以太网地址”这里为0x000000000000，“目的IP”为查询MAC地址的IP。此包以广播形式发送到网络上，局域网中所有的计算机均收到此包，只有本机IP地址为“目的IP”的计算机对此数据包进行响应，并回复此数据包。当始发送端方收到此ARP应答包后，即获取到目标IP对应的MAC地址，然后就可进行数据包的封装了。

3.ARP欺骗

TCP通过序列号和确认号字段，实施三次握手来保证数据传输的可靠性。但ARP是一个无状态的协议，也就是说不管有没有发送ARP请求，只要有发往本机的ARP应答包，计算机都不加验证地接收，并更新自己的ARP缓存。了解ARP的工作原理后，只要有意图地填充图1-35中的某些字段，即可进行IP地址冲突、ARP欺骗和ARP攻击等。

图1-35 ARP的查询和应答包格式(www.xing528.com)

（1）IP地址冲突

计算机检测本机IP地址是否在网上被使用的方法是用本机IP地址作为目的IP地址，发送ARP查询包，如果收到应答，则说明本IP地址已经在网上被使用，弹出IP地址被使用对话框，释放出本机的IP地址。ARP攻击者利用这一原理，用任意的MAC地址（非被攻击者真实的MAC地址）填充“发送端以太网地址”字段，用被攻击者的IP地址填充“发送端IP”字段，用被攻击者的真实MAC地址填充“目的以太网地址”字段，用被攻击者的IP地址填充“目的IP”字段，OP的值为“2”，如图1-36所示。当被攻击者收到这样的ARP应答后，就认为本机的IP地址在网络上已经被使用，弹出IP地址冲突对话框。

（2）ARP欺骗

如图1-37所示，PC1是攻击者，攻击的目的是“中断PC2与网关的通信”。PC1生成一个ARP应答信息包，“发送端的IP”填写成网关的IP地址，“发送端以太网地址”填写一个非网关的MAC地址（这个地址可以随机生成），“目的IP”填写PC2的IP地址，“目的以太网地址”填入PC2的MAC地址。主机PC2收到这个最新的ARP应答信息包后，就会用这个不正确的网关的MAC地址更新自己的ARP缓存表，以后PC2后就这个错误的MAC地址进行封装，造成封装后的数据包无法正确到达网关；PC1类似地再发送一个不正确ARP应答包给网关，“发送端的IP”填写成PC2的IP地址，“发送端以太网地址”填写一个非PC2的MAC地址（这个地址可以随机生成），“目的IP”填写网关的IP地址。网关收到这样的ARP应答信息后，也在缓存中保存了错误的PC2映射条目。PC1周期性向网关和PC2发送这样的包，以免它们的ARP表老化，这样就达到了阻止它们通信的目的。

图1-36 IP地址冲突的ARP应答包

图1-37 ARP欺骗示意图

（3）ARP攻击

ARP攻击也称为中间人攻击（Man-in-the-middle Attack），与ARP欺骗类似，只是PC1发送ARP请求时，所填入的“发送端以太网地址”不是随机生成，而是替换成PC1本机的MAC地址，开启PC1的路由功能——修改（添加）注册表选项“HKEY_LOCAL_MACH INE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters\IPEnableRouter=0x1”，同时在PC1上安装窃听软件，截获PC2与网关之间所有的通信包。