ARP攻击与防护完全手册

秋风舞落叶

目前网络中常见的ARP问题进行了一个总结。现在将其贴出来，希望和大家一起讨论！
: @0 K" p; n1 S7 `5 m' [7 J3 O3 K8 J　　1. ARP概念
　　咱们谈ARP之前，还是先要知道ARP的概念和工作原理，理解了原理知识，才能更好去面对和分析处理问题。
　　1.1 ARP概念知识
　　ARP，全称AddressResolutionProtocol，中文名为地址解析协议，它工作在数据链路层，在本层和硬件接口联系，同时对上层提供服务。
0 [( ^1 k, A, e　　IP数据包常通过以太网发送，以太网设备并不识别32位IP地址，它们是以48位以太网地址传输以太网数据包。因此，必须把IP目的地址转换成以太网目的地址。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。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。ARP协议用于将网络中的IP地址解析为的硬件地址（MAC地址），以保证通信的顺利进行。
( {/ C4 a& P" |$ P9 M& R2 N　　1.2 ARP工作原理
% x( a/ l# B% T, Q+ T　　首先，每台主机都会在自己的ARP缓冲区中建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的对应关系。当源主机需要将一个数据包要发送到目的主机时，会首先检查自己ARP列表中是否存在该IP地址对应的MAC地址，如果有﹐就直接将数据包发送到这个MAC地址；如果没有，就向本地网段发起一个ARP请求的广播包，查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP地址、硬件地址、以及目的主机的IP地址。网络中所有的主机收到这个ARP请求后，会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致。如果不相同就忽略此数据包；如果相同，该主机首先将发送端的MAC地址和IP地址添加到自己的ARP列表中，如果ARP表中已经存在该IP的信息，则将其覆盖，然后给源主机发送一个ARP响应数据包，告诉对方自己是它需要查找的MAC地址；源主机收到这个ARP响应数据包后，将得到的目的主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息开始数据的传输。如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，表示ARP查询失败。
2 [8 T9 u! y% S　　例如：
　　A的地址为：IP：192.168.10.1MAC:AA-AA-AA-AA-AA-AA
　　B的地址为：IP：192.168.10.2MAC:BB-BB-BB-BB-BB-BB
　　根据上面的所讲的原理，我们简单说明这个过程：A要和B通讯，A就需要知道B的以太网地址，于是A发送一个ARP请求广播（谁是192.168.10.2，请告诉192.168.10.1），当B收到该广播，就检查自己，结果发现和自己的一致，然后就向A发送一个ARP单播应答（192.168.10.2在BB-BB-BB-BB-BB-BB）。
1 Y: m7 n3 G4 C& v+ J5 C　　1.3 ARP通讯模式
* z$ [* ^  [; l: b* N8 O' |8 n　　通讯模式（PatternAnalysis）：在网络分析中，通讯模式的分析是很重要的，不同的协议和不同的应用都会有不同的通讯模式。更有些时候，相同的协议在不同的企业应用中也会出现不同的通讯模式。ARP在正常情况下的通讯模式应该是：请求->应答->请求->应答，也就是应该一问一答。
　　2.常见ARP攻击类型
1 Q; y! ]7 j, D- q. q　　个人认为常见的ARP攻击为两种类型：ARP扫描和ARP欺骗。
　　2.1 ARP扫描（ARP请求风暴）
　　通讯模式（可能）：
　　请求->请求->请求->请求->请求->请求->应答->请求->请求->请求...
+ l, ], E  G) j( j　　描述：
　　网络中出现大量ARP请求广播包，几乎都是对网段内的所有主机进行扫描。大量的ARP请求广播可能会占用网络带宽资源；ARP扫描一般为ARP攻击的前奏。
　　出现原因（可能）：
　　*病毒程序，侦听程序，扫描程序。
0 m. x  }* l4 `! R2 Q  M　　*如果网络分析软件部署正确，可能是我们只镜像了交换机上的部分端口，所以大量ARP请求是来自与非镜像口连接的其它主机发出的。
2 `4 o1 }0 v1 U# l( ]　　*如果部署不正确，这些ARP请求广播包是来自和交换机相连的其它主机。
　　2.2 ARP欺骗
　　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。所以在网络中，有人发送一个自己伪造的ARP应答，网络可能就会出现问题。这可能就是协议设计者当初没考虑到的！
: }- s! y5 m7 S1 ]% `& r, B　　2.2.1 欺骗原理
5 |  r' Y* D+ K# p; O7 b/ P7 x2 d　　假设一个网络环境中，网内有三台主机，分别为主机A、B、C。主机详细信息如下描述：
/ z8 {. E% n0 C  N' q　　A的地址为：IP：192.168.10.1MAC:AA-AA-AA-AA-AA-AA
4 R7 M* z. }3 d　　B的地址为：IP：192.168.10.2MAC:BB-BB-BB-BB-BB-BB
7 v& y7 e- L7 N- m8 O. [- d　　C的地址为：IP：192.168.10.3MAC:CC-CC-CC-CC-CC-CC
% W. [4 r1 e& [# x( q3 q$ t# h* [　　正常情况下A和C之间进行通讯，但是此时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192.168.10.3（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（A被欺骗了），这时B就伪装成C了。同时，B同样向C发送一个ARP应答，应答包中发送方IP地址四192.168.10.1（A的IP地址），MAC地址是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（C也被欺骗了），这时B就伪装成了A。这样主机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完全可以知道他们之间说的什么：）。这就是典型的ARP欺骗过程。
) W+ d7 W9 ?" `% B, [3 m. @　　注意：一般情况下，ARP欺骗的某一方应该是网关。
. p. q. E7 o- X　　2.2.2 两种情况
$ C! Q" g  G6 {! m　　ARP欺骗存在两种情况：一种是欺骗主机作为“中间人”，被欺骗主机的数据都经过它中转一次，这样欺骗主机可以窃取到被它欺骗的主机之间的通讯数据；另一种让被欺骗主机直接断网。
" r: S! B0 |0 L% @# m+ N　　第一种：窃取数据（嗅探）
　　通讯模式：
　　应答->应答->应答->应答->应答->请求->应答->应答->请求->应答...
; |- s; P8 S3 V. f: l7 m　　描述：
　　这种情况就属于我们上面所说的典型的ARP欺骗，欺骗主机向被欺骗主机发送大量伪造的ARP应答包进行欺骗，当通讯双方被欺骗成功后，自己作为了一个“中间人“的身份。此时被欺骗的主机双方还能正常通讯，只不过在通讯过程中被欺骗者“窃听”了。
; n! t$ L( o) Y　　出现原因（可能）：
　　*木马病毒
　　*嗅探
　　*人为欺骗
* `1 X( ~! ?4 ?% ]. e　　第二种：导致断网
9 t( `0 n5 i, N/ l　　通讯模式：
　　应答->应答->应答->应答->应答->应答->请求…
/ u" W  u" t* x; ~　　描述：
1 J4 }* l, K8 ~/ ]9 l- }. v# m　　这类情况就是在ARP欺骗过程中，欺骗者只欺骗了其中一方，如B欺骗了A，但是同时B没有对C进行欺骗，这样A实质上是在和B通讯，所以A就不能和C通讯了，另外一种情况还可能就是欺骗者伪造一个不存在地址进行欺骗。
　　对于伪造地址进行的欺骗，在排查上比较有难度，这里最好是借用TAP设备（呵呵，这个东东好像有点贵勒），分别捕获单向数据流进行分析！
　　出现原因（可能）：
) }' q5 S% g+ }5 J# Q  Z* ]　　*木马病毒
8 I$ d1 k& k7 @2 q+ m# u　　*人为破坏
　　*一些网管软件的控制功能
　　3.常用的防护方法
　　搜索网上，目前对于ARP攻击防护问题出现最多是绑定IP和MAC和使用ARP防护软件，也出现了具有ARP防护功能的路由器。呵呵，我们来了解下这三种方法。
( a" V6 O; c$ T7 I; a$ w　　3.1 静态绑定
$ I0 T9 [8 ^: s) c5 D5 f0 ]　　最常用的方法就是做IP和MAC静态绑定，在网内把主机和网关都做IP和MAC绑定。
2 _9 y; o+ u4 S& r9 c　　欺骗是通过ARP的动态实时的规则欺骗内网机器，所以我们把ARP全部设置为静态可以解决对内网PC的欺骗，同时在网关也要进行IP和MAC的静态绑定，这样双向绑定才比较保险。
" p6 a: c( S, k　　方法：
　　对每台主机进行IP和MAC地址静态绑定。
　　通过命令，arp-s可以实现“arp–sIPMAC地址”。
( {5 C5 g2 m! ~　　例如：“arp–s192.168.10.1AA-AA-AA-AA-AA-AA”。
  P  A; P0 D/ {) @3 k1 r　　如果设置成功会在PC上面通过执行arp-a可以看到相关的提示：
　　InternetAddressPhysicalAddressType
　　192.168.10.1AA-AA-AA-AA-AA-AAstatic(静态)
; ?4 e6 `: P1 A6 {　　一般不绑定,在动态的情况下：
　　InternetAddressPhysicalAddressType
3 [$ Z& w# k: |: Q　　192.168.10.1AA-AA-AA-AA-AA-AAdynamic(动态)
1 ?8 }& ^. A* k8 |2 M　　说明：对于网络中有很多主机，500台，1000台...，如果我们这样每一台都去做静态绑定，工作量是非常大的。。。。，这种静态绑定，在电脑每次重起后，都必须重新在绑定，虽然也可以做一个批处理文件，但是还是比较麻烦的！
9 O) |5 d4 t7 M; R: J* i　　3.2 使用ARP防护软件
% I! l& p8 s: `! i2 T" F　　目前关于ARP类的防护软件出的比较多了，大家使用比较常用的ARP工具主要是欣向ARP工具，Antiarp等。它们除了本身来检测出ARP攻击外，防护的工作原理是一定频率向网络广播正确的ARP信息。我们还是来简单说下这两个小工具。
2 |  j  B5 u/ C4 g3 ^/ `) k5 d　　3.2.1 欣向ARP工具
) m3 C. V0 ^$ c3 x( I1 \　　俺使用了该工具，它有5个功能：
! [& q/ g. a* \) x　　A.IP/MAC清单
4 l. f' J, m. E2 z6 n/ M# ^　　选择网卡。如果是单网卡不需要设置。如果是多网卡需要设置连接内网的那块网卡。
, G6 b" g+ a8 L( _9 t% J　　IP/MAC扫描。这里会扫描目前网络中所有的机器的IP与MAC地址。请在内网运行正常时扫描，因为这个表格将作为对之后ARP的参照。
　　之后的功能都需要这个表格的支持，如果出现提示无法获取IP或MAC时，就说明这里的表格里面没有相应的数据。
& i  ?% B/ S$ i. u' {　　B.ARP欺骗检测
　　这个功能会一直检测内网是否有PC冒充表格内的IP。你可以把主要的IP设到检测表格里面，例如，路由器，电影服务器，等需要内网机器访问的机器IP。
　　(补充)“ARP欺骗记录”表如何理解：
7 h* y! G( y) F- [$ {　　“Time”：发现问题时的时间；
　　“sender”：发送欺骗信息的IP或MAC；
+ o3 y$ B  {4 O4 N  a　　“Repeat”：欺诈信息发送的次数；
: a; j& x% p! d5 U　　“ARPinfo”：是指发送欺骗信息的具体内容.如下面例子：
7 [. F' I& N5 X6 h* H　　timesenderRepeatARPinfo22:22:22192.168.1.221433192.168.1.1isat00:0e:03:22:02:e8
　　这条信息的意思是：在22:22:22的时间,检测到由192.168.1.22发出的欺骗信息，已经发送了1433次，他发送的欺骗信息的内容是：192.168.1.1的MAC地址是00:0e:03:22:02:e8。
5 W9 I6 O% @5 z: ?　　打开检测功能，如果出现针对表内IP的欺骗，会出现提示。可以按照提示查到内网的ARP欺骗的根源。提示一句，任何机器都可以冒充其他机器发送IP与MAC，所以即使提示出某个IP或MAC在发送欺骗信息，也未必是100％的准确。所有请不要以暴力解决某些问题。
　　C.主动维护
　　这个功能可以直接解决ARP欺骗的掉线问题，但是并不是理想方法。他的原理就在网络内不停的广播制定的IP的正确的MAC地址。
- f$ s# F; @2 z4 Y　　“制定维护对象”的表格里面就是设置需要保护的IP。发包频率就是每秒发送多少个正确的包给网络内所有机器。强烈建议尽量少的广播IP，尽量少的广播频率。一般设置1次就可以，如果没有绑定IP的情况下，出现ARP欺骗，可以设置到50－100次，如果还有掉线可以设置更高，即可以实现快速解决ARP欺骗的问题。但是想真正解决ARP问题，还是请参照上面绑定方法。
" G; N# f, x3 \7 ^+ g3 H& ]2 V/ M　　D.欣向路由器日志
9 O2 ?+ `6 z. B( {, n　　收集欣向路由器的系统日志，等功能。
　　E.抓包
　　类似于网络分析软件的抓包，保存格式是.cap。
　　3.2.1 Antiarp
　　这个软件界面比较简单，以下为我收集该软件的使用方法。
" C8 P" t; S. {7 N: g2 q) K! R　　A.填入网关IP地址，点击［获取网关地址］将会显示出网关的MAC地址。点击[自动防护]即可保护当前网卡与该网关的通信不会被第三方监听。注意：如出现ARP欺骗提示，这说明攻击者发送了ARP欺骗数据包来获取网卡的数据包，如果您想追踪攻击来源请记住攻击者的MAC地址，利用MAC地址扫描器可以找出IP对应的MAC地址.
　　B.IP地址冲突
. o& t( Y* q/ Q, \0 p. V8 C6 l! _　　如频繁的出现IP地址冲突，这说明攻击者频繁发送ARP欺骗数据包，才会出现IP冲突的警告，利用AntiARPSniffer可以防止此类攻击。
　　C.您需要知道冲突的MAC地址，Windows会记录这些错误。查看具体方法如下：
　　右击[我的电脑]--[管理]--点击[事件查看器]--点击[系统]--查看来源为[TcpIP]---双击事件可以看到显示地址发生冲突，并记录了该MAC地址，请复制该MAC地址并填入AntiARPSniffer的本地MAC地址输入框中(请注意将:转换为-)，输入完成之后点击[防护地址冲突]，为了使MAC地址生效请禁用本地网卡然后再启用网卡，在CMD命令行中输入Ipconfig/all，查看当前MAC地址是否与本地MAC地址输入框中的MAC地址相符，如果更改失败请与我联系。如果成功将不再会显示地址冲突。
! Q* p0 g& Q. y6 G8 A　　注意:如果您想恢复默认MAC地址,请点击[恢复默认],为了使MAC地址生效请禁用本地网卡然后再启用网卡。
　　3.3 具有ARP防护功能的路由器
　　这类路由器以前听说的很少，对于这类路由器中提到的ARP防护功能，其实它的原理就是定期的发送自己正确的ARP信息。但是路由器的这种功能对于真正意义上的攻击，是不能解决的。
　　ARP的最常见的特征就是掉线，一般情况下不需要处理一定时间内可以回复正常上网，因为ARP欺骗是有老化时间的，过了老化时间就会自动的回复正常。现在大多数路由器都会在很短时间内不停广播自己的正确ARP信息，使受骗的主机回复正常。但是如果出现攻击性ARP欺骗(其实就是时间很短的量很大的欺骗ARP，1秒有个几百上千的)，它是不断的发起ARP欺骗包来阻止内网机器上网，即使路由器不断广播正确的包也会被他大量的错误信息给淹没。
　　可能你会有疑问：我们也可以发送比欺骗者更多更快正确的ARP信息啊？如果攻击者每秒发送1000个ARP欺骗包，那我们就每秒发送1500个正确的ARP信息！
3 |* n. o- V% Z- L8 _　　面对上面的疑问，我们仔细想想，如果网络拓扑很大，网络中接了很多网络设备和主机，大量的设备都去处理这些广播信息，那网络使用起来好不爽，再说了会影响到我们工作和学习。ARP广播会造成网络资源的浪费和占用。如果该网络出了问题，我们抓包分析，数据包中也会出现很多这类ARP广播包，对分析也会造成一定的影响。
　　呵呵，不知不觉说这么多，上面会可能会有说的不正确和不够的地方，希望大家多多讨论。