圖解ARP協議（二）ARP攻擊篇

一、ARP攻擊概述

在上篇文章里，我給大家普及了ARP協議的基本原理，包括ARP請求應答、數據包結構以及協議分層標準，今天我們繼續討論大家最感興趣的話題：ARP攻擊原理是什麼？通過ARP攻擊可以做什麼，賬號是否可以被竊取？有哪些常見的ARP滲透（攻擊）工具可以用來練手？ARP掃描和攻擊有什麼區別，底層數據包特徵是怎樣的？

接下來，我們通過圖解的方式來深入了解ARP攻擊是如何實現的。

二、ARP攻擊原理

但凡區域網存在ARP攻擊，都說明網路存在"中間人"，我們可以用下圖來解釋。

在這個區域網裡面，PC1、PC2、PC3三台主機共同連接到交換機SW1上面，對應3個介面port1/2/3。假設PC3這台主機安裝了ARP攻擊軟體或遭受ARP病毒，成為這個網路的攻擊者（hacker），接下來，PC3是如何攻擊的？先不急，先來回顧下PC1和PC2是如何通信的。

①PC1需要跟PC2通信，通過ARP請求包詢問PC2的MAC地址，由於採用廣播形式，所以交換機將ARP請求包從介面P1廣播到P2和PC3。（註：交換機收到廣播/組播/未知幀都會其他介面泛洪）

②PC2根據詢問信息，返回ARP單播回應包；此時PC3作為攻擊者，沒有返回ARP包，但是處於"監聽"狀態，為後續攻擊做準備。

③PC1和PC2根據ARP問答，將各自的ARP映射信息（IP-MAC）存儲在本地ARP緩存表。

④交換機根據其學習機制，記錄MAC地址對應的介面信息，存儲在CAM緩存表（也稱為MAC地址表）。交換機收到數據包時，會解封裝數據包，根據目標MAC欄位進行轉發。

關於上面的圖解，我們要記住這些關鍵知識（敲黑板！）：

①主機通信需要查找ARP表，而交換機通信需要查找CAM表（路由器則查找Route表）。

註：ARP表：ip<->mac CAM表：mac<->port （Route表：route<->port）

②交換機基於源MAC地址學習，基於目的MAC地址轉發。

③同一區域網內，攻擊者可以根據主機的ARP廣播請求監聽其IP和MAC信息。

註：這裡是"被動監聽"，跟後面要談到的"主動掃描"，原理上有區分，這裡先埋個坑）

接下來是重點，我們來看看PC3（Hacker）是如何發起ARP攻擊的=>

正常情況下，若收到的ARP請求不是給自己的，則直接丟棄；而這裡PC3（Hacker）在監聽之後，發起了ARP回應包：我就是PC2（IP2-MAC3）。

從拓撲可以出現，PC3明明是IP3對應MAC3，很顯然這就是一個ARP欺騙行為。於此同時，PC2正常的ARP回應包也交到了PC1手中，我們來看PC1接下來如何處理的：

PC1收到兩個ARP回應包，內容分別如下：

③我是PC2，我的IP地址是IP2，我的MAC地址是MAC2；

③我是PC2，我的IP地址是IP2，我的MAC地址是MAC3；

PC1一臉懵：咋回事？還有這操作？不管了，我選最新的！（後到優先）

這裡給大家順便普及下網路協議里各種表在處理緩存信息的方式：

要麼"先到先得"，要麼"後到優先"。上面提到的ARP和CAM表，就是遵循"後到優先"原則，而後面章節我們會講到的DHCP表，則遵循"先到先得"原則。

那麼問題來了，上面兩個ARP回應包到底哪個先到哪個後到呢？

作為初學者，可能還在糾結前後這種naive的問題；而作為hacker，只要持續不停發出ARP欺騙包，就一定能夠覆蓋掉正常的ARP回應包。穩健的ARP嗅探/滲透工具，能在短時間內高並發做網路掃描（例如1秒鐘成千上百的數據包），能夠持續對外發送欺騙包。

無論如何，當PC1和PC2這種"小白"用戶遇到PC3（hacker）時，最終的結果一定是這樣的：

小白 vs 黑客，很明顯的較量，PC1最終記錄的是虛假的ARP映射：IP2<->MAC3，得到錯誤信息的PC1，接下來會發生什麼情況呢？（我們以PC1 ping PC2為例）

根據數據封裝規則，當PC1要跟PC2進行通信時，無論是發生PING包還是發送其他數據，首先要查找ARP表，然後在網路層打上源目IP，在鏈路層打上源目MAC，然後將數據包發送給交換機。交換機收到之後對數據進行解封裝，並且查看CAM表（基於目的MAC轉發），由於目標MAC3對應Port3，所以交換機自然而然將其轉發給PC3。

就這樣，PC1本來要發給PC2的數據包，落到了PC3（Hacker）手裡，這就完成了一次完整的ARP攻擊。反過來，如果PC2要將數據包發送給PC1，PC3仍然可以以同樣的ARP欺騙實現攻擊，這就有了下面這張圖（PC3既欺騙了PC1，也欺騙了PC2）。

此時，PC1和PC2的通信數據流被PC3攔截，形成了典型的"中間人攻擊"。那麼，一旦被攻擊並攔截，攻擊者能做什麼，普通用戶又會遭受什麼損失？這裡給大家舉幾個常見的例子=>

①攻擊者既然操控了數據流，那麼直接斷開通信是輕而易舉的，即"斷網攻擊"，例如，PC1發給PC2的數據在PC3這裡可以直接丟棄，而如果這裡的PC2是一台出口路由器（無線路由器），那就意味著PC1直接無法連上互聯網。

②"斷網攻擊"顯然容易被發現，而且比較"殘忍"，所以就有了更加常見的應用-"限速"。例如，在宿舍上網突然很慢，在網吧上網突然打不開網頁，如果這個網路沒有安全防禦，那麼很有可能有"內鬼"。

③其實無論是"斷網攻擊"還是"限速"，整體還是比較"善良"，因為這裡流量裡面的核心數據還沒有被"提取"出來。如果攻擊者是一名真正的黑客，他的目的一定不會這麼無聊，因為內網流量對於黑客是沒有太大價值的，而只有"用戶隱私"，例如常見網站的登錄賬號密碼，這些才是最有價值的。

問：遭受ARP攻擊之後，哪些賬號可能被竊取？

答：任何基於明文傳輸的應用，都可以被竊取。例如，如果一個網站不是HTTPS協議，而是基於HTTP明文傳輸，那麼當你登錄這個網站時，你的密碼就會被竊取。除了http（web應用），常見的還有telnet、ftp、pop3/smtp/imap（郵箱）等應用，都很容易泄露密碼。

三、常見ARP滲透工具與底層原理分析

基於ARP欺騙原理設計出來的滲透/攻擊工具非常多，而最終能實現什麼功能則各有差異，簡單舉幾個例子：

①無毒無害型的僅具備ARP掃描功能，用來發現內網主機；例如Metasploit裡面的arping/arpscan相關模塊；

②ARP掃描+流量控制（限速或限制能上哪些網站和應用）；例如Windows下的P2P終結者；

③ARP掃描+賬號竊取（網站、郵箱、各種）；最強的莫過於Windows下的Cain，當然還有跨平台的Ettercap（需配合其他工具）；

當然，如果攻擊者足夠強悍，也可以基於協議底層原理，編寫自己的ARP工具。這裡我通過wirehshark給大家還原真實網路中常見的ARP掃描和欺騙攻擊（具體的軟體使用這裡暫時不出現，大家重點關注底層實現）。

在這張圖裡面，Hacker（就是我...）接入了一個WiFi網路，這個10.1.20.0/24便是所在的網段。剛進來一個陌生網路，Hacker只知道自己的IP信息，例如IP地址是10.1.20.253，網關地址是10.1.20.254，而這個區域網的其他設備是什麼？有多少台？地址分布是多少？Hacker都不知道，接下來怎麼辦呢？是不是要直接發動ARP攻擊了？

不用這麼著急，咋們至少要先了解下這個網路，進行基本的掃描和踩點。這個時候通過ARP工具對這個WiFi網路進行掃描，具體的數據包截圖如下：

上面的ARP掃描過程，大概的情況是這樣的=>

其實，這就是典型的"盲掃"或者"暴力掃描"：反正我不知道網路到底有多少主機，那我就嘗試一下把整個網段全部問一遍得了。好比老師上課點名，把每個學生的桌位號念一遍，誰舉手就到勤，沒舉手就算逃課。

那麼，這個實際網路裡面，到底誰"舉手"了呢？我們來看Wireshark抓包情況。

在ARP應答信息裡面，除了IP地址和MAC信息，我們還能看到相關的設備廠商信息，例如cisco、meizu、apple、xiaomi等，這其實就是依靠MAC地址前面24位的OUI（機構唯一標識符）來識別的。

Wireshark或掃描器能夠幫我們將OUI轉為對應的廠商（還有一些掃描器基於Netbios協議，還能找到電腦的主機名），所以，掃描之後可以得到下面這張圖片=>

通過掃描，我們已經知道了整個網路的主機信息，例如20.254對應cisco，應該是路由器，20.248對應apple，是蘋果手機，20.249對應xiaomi，是小米手機，以此類推.....

接下來，如何進行ARP欺騙攻擊呢？這裡將最重點的數據包截取出來=>

根據之前的信息，我們知道00:08:ca:86:f8:0f其實就是hacker的mac地址，並且對應的真正的IP地址應該是10.1.20.253。而這裡很明顯是hacker在欺騙區域網其他主機，它對外聲稱：自己就是"所有人"。尤其是上面標紅的主機，我們已經知道是小米、思科、蘋果等設備，但是hacker都聲明是自己！這樣做的意義在於覆蓋掉其他主機的ARP緩存表信息，並生成錯誤的ARP映射，最終將通信流量交給hacker。

當然，還有另外一種ARP欺騙的做法：hacker告訴所有人，自己就是網關。因為其他主機訪問互聯網必經之路便是網關（出口路由器/無線路由器），通過這種方式，同樣可以截取到用戶數據流，這裡給出另外一個網路的實現過程=>

Hacker欺騙主機Honhai，告訴它：我就是網關（10.1.1.254）

Hacker欺騙主機Apple，告訴它：我就是網關（10.1.1.254）

依此類推，Hacker會告訴區域網所有主機：自己就是網關，並且後續可以把數據都丟給我，我來轉發到互聯網。

四、ARP攻擊總結

①ARP緩存表基於"後到優先"原則，IP與MAC的映射信息能被覆蓋；

②ARP攻擊基於偽造的ARP回應包，黑客通過構造"錯位"的IP和MAC映射，覆蓋主機的ARP表（也被稱為"ARP毒化"），最終截取用戶的數據流；

③一旦遭受ARP攻擊，賬號密碼都可能被竊取（如果通信協議不是加密的）；

④通過Wireshark數據包分析，我們掌握了真實網路中ARP底層攻擊原理及數據包組成。

預告：ARP防禦篇

如何防禦ARP攻擊？

有哪些ARP防禦軟體？

如果被ARP攻擊了，如何揪出"內鬼"，應該如何"還手"？

企業網/家庭網的防禦方法有什麼區別？

【相關推薦】

圖解ARP協議（一）

《TCP/IP協議棧視頻教程》

新浪微博：@拼客學院陳鑫傑

微信公眾號：拼客院長陳鑫傑

拼客學院：http://www.pinginglab.net