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巧論ARP攻擊防制方法之虛虛實實

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ARP欺騙/攻擊反復襲擊,是近來網路行業普遍瞭解的現象,隨著ARP攻擊的不斷升級,不同的解決方案在市場上流傳。但是筆者最近發現,有一些方案,從短期看來似乎有效,實際上對於真正的ARP攻擊發揮不了作用,也降低局域網工作效率。Qno俠諾的技術服務人員接到很多用戶反應說有些ARP防制方法很容易操作和實施,但經過實際深入瞭解後,發現長期效果都不大。

對於ARP攻擊防制,Qno俠諾技術服務人員的建議,最好的方法是先踏踏實實把基本防制工作做好,才是根本解決的方法。由於市場上的解決方式眾多,我們無法一一加以說明優劣,因此本文解釋了ARP攻擊防制的基本思想。我們認為讀者如果能瞭解這個基本思想,就能自行判斷何種防制方式有效,也能瞭解為何雙向綁定是一個較全面又持久的解決方式。

一、不堅定的ARP協議

一般電腦中的原始的ARP協定,很像一個思想不堅定,容易被其他人影響的人,ARP欺騙/攻擊就是利用這個特性,誤導電腦作出錯誤的行為。ARP攻擊的原理,互聯網上很容易找到,這裏不再覆述。原始的ARP協定運作,會附在局域網接收的廣播包或是ARP詢問包,無條件覆蓋本機緩存中的ARP/MAC對照表。這個特性好比一個意志不堅定的人,聽了每一個人和他說話都信以為真,並立刻以最新聽到的資訊作決定。

就像一個沒有計劃的快遞員,想要送信給“張三”,只在馬路上問“張三住那兒?”,並投遞給最近和他說“我就是!”或“張三住那間!”,來決定如何投遞一樣。在一個人人誠實的地方,快遞員的工作還是能切實地進行;但若是旁人看快遞物品值錢,想要欺騙取得的話,快遞員這種工作方式就會帶來混亂了。

我們再回來看ARP攻擊和這個意志不堅定快遞員的關係。常見ARP攻擊物件有兩種,一是網路閘道,也就是路由器,二是局域網上的電腦,也就是一般用戶。攻擊網路閘道就好比發送錯誤的位址資訊給快遞員,讓快遞員整個工作大亂,所有信件無法正常送達;而攻擊一般電腦就是直接和一般人謊稱自己就是快遞員,讓一般用戶把需要傳送物品傳送給發動攻擊的電腦。

由於一般的電腦及路由器的ARP協議的意志都不堅定,因此只要有惡意電腦在局域網持續發出錯誤的ARP訊息,就會讓電腦及路由器信以為真,作出錯誤的傳送網路包動作。一般的ARP就是以這樣的方式,造成網路運作不正常,達到盜取用戶密碼或破壞網路運作的目的。針對ARP攻擊的防制,常見的方法,可以分為以下三種作法:

  1. 利用ARP echo傳送正確的ARP訊息:通過頻繁地提醒正確的ARP對照表,來達到防制的效果。
  2. 利用綁定方式,固定ARP對照表不受外來影響:通過固定正確的ARP對照表,來達到防制的效果。
  3. 捨棄ARP協定,採用其他定址協定:不採用ARP作為傳送的機制,而另行使用其他協定例如PPPoE方式傳送。

以上三種方法中,前兩種方法較為常見,第三種方法由於變動較大,適用於技術能力較佳的應用。下面針對前兩種方法加以說明。

  • PK賽之“ARP echo”
  • ARP echo是最早開發出來的ARP攻擊解決方案,但隨著ARP攻擊的發展,漸漸失去它的效果。現在,這個方法不但面對攻擊沒有防制效果,還會降低局域網運作的效能,但是很多用戶仍然以這個方法來進行防制。以前面介紹的思想不堅定的快遞員的例子來說,ARP echo的作法,等於是時時用電話提醒快遞員正確的發送物件及位址,減低他被鄰近的各種資訊幹擾的情況。

    但是這種作法,明顯有幾個問題:第一,即使時時提醒,但由於快遞員意志不堅定,仍會有部份的信件因為要發出時剛好收到錯誤的資訊,以錯誤的方式送出去;這種情況如果是錯誤的資訊頻率特高,例如有一個人時時在快遞員身邊連續提供資訊,即使打電話提醒也立刻被覆蓋,效果就不好;第二,由於必須時時提醒,而且為了保證提醒的效果好,還要加大提醒的間隔時間,以防止被覆蓋,就好比快遞員一直忙於接聽總部打來的電話,根本就沒有時間可以發送信件,耽誤了正事;第三,還要專門指派一位人時時打電話給快遞員提醒,等於要多派一個人手負責,而且持續地提醒,這個人的工作也很繁重。

    以ARP echo方式對應ARP攻擊,也會發生相似的情況。第一,面對高頻率的新式ARP攻擊,ARP echo發揮不了效果,斷線斷網的情況仍舊會發生。ARP echo的方式防制的對早期以盜寶為目的的攻擊軟體有效果,但碰到最近以攻擊為手段的攻擊軟體則公認是沒有效果的。第二,ARP echo手段必須在局域網上持續發出廣播網路包,佔用局域網帶寬,使得局域網工作的能力降低,整個局域網的電腦及交換機時時都在處理ARP echo廣播包,還沒受到攻擊局域網就開始卡了。第三,必須在局域網有一台負責負責發ARP echo廣播包的設備,不管是路由器、伺服器或是電腦,由於發包是以一秒數以百計的方式來發送,對該設備都是很大的負擔。

    圖一:ARP攻擊防制 方法之“ARP echo”圖示說明

    常見的ARP echo處理手法有兩種,一種是由路由器持續發送,另一則是在電腦或伺服器安裝軟體發送。路由器持續發送的缺點是路由器原本的工作就很忙,因此無法發送高頻率的廣播包,被覆蓋掉的機會很大,因此面對新型的ARP攻擊防制效果小。因此,有些解決方法,就是拿ARP攻擊的軟體來用,只是持續發出正確的閘道、伺服器對照表,安裝在伺服器或是電腦上,由於伺服器或是電腦運算能力較強,可以同一時間內發出更多廣播包,效果較大,但是這種作法一則大幅影響局域網工作,因為整個局域網都被廣播包佔據,另則攻擊軟體通常會設定更高頻率的廣播包,誤導局域網電腦,效果仍然有限。

    此外,ARP echo一般是發送閘道及私服的對照資訊,對於防止局域網電腦被騙有效果,對於路由器沒有效果,仍需作綁定的動作才可。

  • PK賽之“ARP綁定”
  • ARP echo的作法是不斷提醒電腦正確的ARP對照表,ARP綁定則是針對ARP協議“思想不堅定“的基本問題來加以解決。Qno俠諾技術服務人員認為,ARP綁定的作法,等於是從基本上給這個快遞員培訓,讓他把正確的人名及位址記下來,再也不受其他人的資訊幹擾。由於快遞員腦中記住了這個對照表,因此完全不會受到有心人士的幹擾,能有效地完成工作。在這種情況下,無論如何都可以防止因受到攻擊而斷線的情況發生。

    但是ARP綁定並不是萬靈藥,還需要作的好才有完全的效果。第一,即使這個快遞員思想正確,不受影響,但是攻擊者的網路包還是會小幅影響局域網部份運作,網管必須通過網路監控或掃瞄的方法,找出攻擊者加以去除;第二,必須作雙向綁定才有完全的效果,只作路由器端綁定效果有限,一般電腦仍會被欺騙,而發生掉包或斷線的情況。

    雙向綁定的解決方法,最為網管不喜歡的就是必須一台一台加以綁定,增加工作量。但是從以上的說明可知道,只有雙向綁定才能有效果地解決ARP攻擊的問題,而不會發生防制效果不佳、局域網效率受影響、影響路由器效能或影響伺服器效能的缺點。也就是說雙向綁定是個硬工夫,可以較全面性地解決現在及未來ARP攻擊的問題,網管為了一時的省事,而採取片面的ARP echo解決方式,未來還是要回來解決這個問題。

    圖二:ARP攻擊防制 方法之俠諾“ARP雙向綁定”圖示說明

    另外,對於有自動通過局域網安裝軟體的網路,例如網吧的收費系統、無盤系統,都可以透過自動的批次檔,自動在開機時完成綁定的工作,網管只要撰寫一個統一的批次檔程式即可,不必一一配置。這些資訊可以很容易地在互聯網上通過搜索找到或者是向Qno俠諾的技術服務人員索取即可。

二、現階段較佳解決方案——雙向綁定

以上以思想不堅定的快遞員情況,說明瞭常見的ARP攻擊防制方法。ARP攻擊利用的就是ARP協議的意志不堅,只有以培訓的方式讓ARP協定的意志堅定,明白正確的工作方法,才能從根本解決問題。只是依賴頻繁的提醒快遞員正確的作事方法,但是沒有能從快遞員意志不堅的特點著手,就好像只管不教,最終大家都很累,但是效果仍有限。

Qno俠諾的技術服務人員建議,面對這種新興攻擊,取巧用省事的方式準備,最後的結果可能是費事又不管用,必須重新來過。ARP雙向綁定雖然對網管帶來一定的工作量,但是其效果確是從根本上有效,而且網管也可參考自動批次檔的作法,加快配置自動化的進行,更有效地對抗ARP攻擊。

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