IP欺骗原理与过程分析

IP欺骗攻击法

原创：r00t

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http://www.unsecret.org

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作者：r00t

发布日期：2002-3-15

上传日期：2002-3-15

来源：http://www.unsecret.org

这是我到《公开化安全》的第一篇文章，很多不足的地方，希望大家来信指点^_*

什么是IP欺骗？IP欺骗是不是用某种软件把自己的IP隐藏起来？回答当然是NO！！！。这里我要说的IP欺骗是一种攻击方法，即使主机系统本身没有任何漏洞，但仍然可以使用各种手段来达到攻击目的，这种欺骗纯属技术性的，一般都是利用TCP/IP协议本身存在的一些缺陷。当然，这也是有一定难度的。下面我们看一下IP欺骗攻击是如何实现的？

建立信任关系。

IP欺骗是利用了主机之间的正常信任关系来发动的，所以在介绍IP欺骗攻击之前，先说明一下什么是信任关系，信任关系是如何建立的。

在UNIX主机中，存在着一种特殊的信任关系。假设有两台主机hosta和hostb，上面各有一个帐户Tomy，在使用中会发现，在hosta上使时要输入在hosta上的相应帐户Tomy，在hostb上使用时必须输入用hostb的帐户Tomy，主机hosta和hostb把Tomy当做两个互不相关的用户，这显然有些不便。为了减少这种不便，可以在主机hosta和hostb中建立起两个帐户的相互信任关系。在hosta和hostb上Tomy的home目录中创建.rhosts文件。从主机hosta上，在你的home目录中用命令echo “hostb Tomy”>~/.hosts实现hosta&hostb的信任关系，这时，你从主机hostb上，你就能毫无阻碍的使用任何以r开头的远程调用命令，如：rlogin、rsh、rcp等，而无需输入口令验证就可以直接登录到hosta上。这些命令将充许以地址为基础的验证，允许或者拒绝以IP地址为基础的存取服务。这里的信任关系是基于IP的地址的。

当/etc/hosts.equiv中出现一个 “+”或者$HOME/.rhosts中出现 “++”时，表明任意地址的主机可以无须口令验证而直接使用r命令登陆此主机，这是十分危险的，而这偏偏又是某些管理员不重视的地方。下面我们看一下rlogin的用法。

rlogin是一个简单的/服务器程序，它的作用和telnet差不多，不同的是telnet完全依赖口令验证，而rlogin是基于信任关系的验证，其次到才进行口令验证的，它使用了TCP协议进行传输。当用户从一台主机登陆到另一台主机上，并且，如果目录主机信任它，rlogin将允许在不应答口令的性况下使用目标主机上的资源，安全验证完便基于源主机的IP地址。因此，根据以上所举的例子，我们能利用rlogin来从hostb远程登陆到hosta，而且不会被提示出入口令！

IP欺骗的理论根据

看到上面的说明，每一个黑客都会想到：既然hosta和hostb之间的信任关系是基于IP址而建立起来的，那么假如能够冒充hostb的IP，就可以使用rlogin登录到hosta，而不需任何口令验证。这，就是IP欺骗的最根本的理论依据。

但是，事情远没有想像中那么简单！虽然，可以通过编程的方法随意改变发出的包的IP地址，但TCP协议对IP进行了进一步的封装，它是一种相对可靠的协议，不会让黑客轻易得逞。不信？好，先来看一下一次正常的TCP/IP会话的过程。

由于TCP是面向连接的协议，所以在双方正式传输数据之前，需要用“三次握手”来建立一个稳重的连接。假设还是hosta和hostb两台主机进行通信，hostb首先发送带有SYN标志的数据段通知hosta建立TCP连接，TCP的可靠性就是由数据包中的多位控制字来提供的，其中最重要的是数据序列SYN和数据确认标志ACK。B将TCP报头中的SYN设为自己本次连接中的初始值（ISN）。

当hosta收到hostb的SYN包之后，会发送给hostb一个带有SYN+ACK标志的数据段，告之自己的ISN，并确认hostb发送来的第一个数据段，将ACK设置成hostb的SYN+1。

当hostb确认收到hosta的SYN+ACK数据包后，将ACK设置成hosta的SYN+1。Hosta收到hostb的ACK后，连接成功建立，双方可以正式伟输数据了，整个过程如图所示：

（黑色为hostb红色为hosta）

（大家也就将就将就着看吧……本人的绘画水平也说是这样了……能看明白就行了哦J ）

看了这个过程，我们就很容易想到，假如想冒充hostb对hosta进行攻击，就要先使用hostb的IP地址发送SYN标志给hosta，但是当hosta收到后，并不会把SYN+ACK发送到我们的主机上，而是发送到真正的hostb上去，这时……嘿嘿……露陷了吧？因为hostb根本没发送发SYN请请。所以如果要冒充hostb，首先要让hostb失去工作能力。也就是所谓的拒绝服务攻击，让hostb瘫痪。

可是……这样还是远远不够的……，最难的就是要对hosta进行攻击，必须知道hosta使用的ISN。TCP使用的ISN是一个32位的计数器，从0到4 294 967 295。TCP为每一个连接选择一个初始序列号ISN，为了防止因为延迟、重传等扰乱三次握手，ISN不能随便选取，不同的系统有着不同的算法。理解TCP如何分配ISN以及ISN随时间的变化规律，对于成功的进行IP欺骗攻击是很重要的！ISN约每秒增加128 000，如果有连接出现，每次连接将把计数器的数值增加64 000。很显然，这使得用于表示ISN的32位计数器在没有连接的情况下每9.32小时复位一次。这所以这样，是因为它有利于最大于度地减少“旧有”连接的信息干扰当前连接的机会。如果初始序例号是随意选择的，那么不能保证现有序例号是不同于先前的。假设有这样一种情况，在一个路由回路中的数据包最终跳出循环，回到了“旧有”的连接，显然这会对现有连接产生干扰。预测出攻击目标的序例号非常困难，而且各个系统也不想同，在Berkeley系统，最初的序列号变量由一个常数每秒加1产生，等加到这个常数的一半时，就开始一次连接。这样，如果开始啊一个合法连接，并观察到一个ISN正在使用，便可以进行预测，而且这样做有很高的可信度。现在我们假设黑客已经使用某种方法，能预测出ISN。在这种情况下，他就可以将ACK序便号送给hosta，这时连接就建立了。

“嗯，先喝口水（哇噻，3：30了耶）……说了这么多，明白了点吗？”

“不明白……兄弟，你在干啥呢？上数学课啊？”

!@#$^^%&*&$^%^%@$^% 又眼一翻……口吐白沫……两腿一蹬……站了起来……叫了声：“接着看……”

IP欺骗攻击过程解析

IP欺骗由若干步骤组成，下面是它的详细步骤，（嘿嘿……小心点看哦……不明白的请举手……，不再重复……我够阴的吧……嗯嗯……没烟了……不说了……大家自学吧……）晃铛……一只“意大利真皮”飞过来……正中脑瓜……唉……俺“众”不敌“寡”，先忍着算了……真可怜……怎么没人用“中华”丢过来……

接着…首先假定信任关系已经被发现（至于如何发现，不是本章内容）。黑客为了进行IP欺骗，要进行以下工作：使被信任关系的主机失去工作能力，同时采样目标主机发出的TCP序例号，猜测出它的数据序例号。然后，伪装成被信任的主机，同时建立起与目标主机基于地址验证的应用连接。连接成功后，黑客就可以入置backdoor以便后日使用J 。

使被信任主机失去工作能力

为了伪装成被信任主机而不露陷，需要使其完全失去工作能力。由于攻击者将要代替真正的被信任主机，他必须确保真正的被信任主机不能收到任何有效的网络数据，否则将会被揭穿。有许多方法可以达到这个目的（如SYN洪水攻击、TTN、Land等攻击）。现假设你已经使用某种方法使得被信任的主机完全失去了工作能力。

序例号取样和猜测

前面讲到了，对目标主机进行攻击，必须知道目标主机的数据包序例号。通常如何进行预测呢？往往先与被攻击主机的一个端口（如：25）建立起正常连接。通常，这个过程被重复N次，并将目标主机最后所发送的ISN存储起来。然后还需要进行估计他的主机与被信任主机之间的往返时间，这个时间是通过多次统计平均计算出来的。往返连接增加64 000.现在就可以估计出ISN的大小是128 000乘以往返时间的一半，如果此时目标主机刚刚建立过一个连接，那么再加上64 000。（我靠……怎么像在上数学课啊？）

一旦估计出ISN的大小，就开始着手进行攻击，当然你的虚假TCP数据包进入目标主机时，如果刚才估计的序例号是准确的，进入的数据将被放置在目标机的缓冲区中。但是在实际攻击过程中往往没这么幸运，如果估计序例号的小于正确值，那么将被放弃。而如果估计的序例号大于正确值，并且在缓冲区的大小之内，那么该数据被认为是一个未来的数据，TCP模块将等待其他缺少的数据。如果估计序例号大于期待的数字且不在缓冲区之内，TCP将会放弃它并返回一个期望获得的数据序例号。

你伪装成被信任的主机IP，此时，该主机仍然处在瘫痪状态，然后向目标主机的513端口（rlogin）发送连接请求。目标主机立刻对连接请求作出反应，发更新SYN+ACK确认包给被信任主机，因为此时被信任主机仍然处于瘫痪状态，它当然无法收到这个包，紧接关攻击者向目标主机发送ACK数据包，该包使用前面估计的序例号加1。如果攻击者估计正确的话，目标主机将会接收该ACK。连接就正式建立起了，可以开始数据传输了。这是，你就可以将cat ‘++’>>~/.rhosts命令发送过去，这样完成本次攻击后就可以不用口令直接登录到目标主机上了。如果达到这一步，一次完整的IP欺骗就算完成了。你已经在目标机上得到了一个Shell贴，接下就就是利用系统的溢出或错误配置扩大权限，当然如何搞到root已经不是本章的内容了。

总结一下IP攻击的整个步骤：

首先使被信任主机的网络暂时瘫痪，以免对攻击造成干扰。

然后连接到目标机的某个端口来猜测ISN基值和增加规律！！！（重点！难点！）

接下来把源址址伪装成被信任主机，发送带有SYN标志的数据段请求连接。

然后等待目标机发送SYN+ACK包给已经瘫痪的主机，因为你现在看不到这个包。

最后再次伪装成被信任主机向目标机发送的ACK，此时发送的数据段带有预测的目标机的ISN+1。

连接建立，发送命令请求。

擦屁股、开后门、下网、关机、睡觉。~~~zzzZZZzzz~~~

“Game Over”

“~~~zzzZZZzzz~~~”

“哎呀呀……你爷爷的（韦小宝），我在上面口水都说干了，你们在下面梦周公（英语老师），走！到政教处去……”

“下课！”

“唰……老师再见！”

“嘿……睡醒了啊？每人照抄一百遍……下许检查！”

俺今天要当足老师的瘾……被他们训了这么久，多少也学会点了，嘿嘿……够奸了吧？

看例子：

对于以上的理论，好多人都是将信将疑：一句话就是：这种攻击方法是不是只停留在一个理论阶段？？？成功好像只是做梦而已吧？

不信？我也不信，但事实总是胜于雄辨！看下面这个被记录的入侵实例，看你还有什么；话说！TNND，老师的话都不信？吃米田共去……

下面是tcpdump------一个sniffer完全全记录下来的一次入侵全过程。也正是IP欺骗的创始人米特尼客的作品，被一个名叫TsutomuShimomura的工作师记录下来的。

说明：

Server:一台运行Solaris的Sparc工作站；

x-terminal：被攻击的服务器

IP欺骗攻击开始于1994年12月25日 14：09：32 米特尼客的第一轮探测来自于一台名叫toad.com的主机，这显然是他事先攻破的一台系统，用来做跳板的。

他在toad.com上运行了以下命令：

 

toad.com#finger ?Cl @target
toad.com#finger ?Cl @server
toad.com#finger ?Cl root@server
toad.com#finger ?Cl @x-terminal
toad.com#shownoumt ?Ce x-terminal
toad.com#rpcinfo ?Cp x-terminal
toad.com#finger ?Cl root@x-terminal

 

 

这些命令的的作用显然是在探测攻击目标之间潜在的信任关系，因为只有在发现了信任关系才能进行IP欺骗。Showmount和rcpinfo的源端口探测又说明了攻击者已经得到了root权（toad.com）。

大约在六分钟之后，tcpdump检测到一阵急风暴雨般的TCP SYN包从130.92.6.7猛烈的涌向Server 的513（rlogin）端口。很显然，这是在使用SYN洪水拒绝服务攻击server，目的当然是让他失去工作能力了。这也就是前面提到的第一步。因为513端口是以root权限运行的，所以现在server.login可以被用来作为进行IP欺骗的伪造源了。当然，这个的谓的攻击方IP130.92.6.97 也是一个伪造的IP，这样它才不会接收到server的回应包。

看记录：

 

14:18:22:516699 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726960:1382726960(0) win 4096
14:18:22:566069 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726961:1382726961(0) win 4096
14:18:22:744477 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726962:1382726962(0) win 4096
14:18:22:830111 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726963:1382726963(0) win 4096
14:18:22:886128 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726964:1382726964(0) win 4096
14:18:22:943514 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726965:1382726965(0) win 4096
14:18:23:002715 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726966:1382726966(0) win 4096
14:18:23:103275 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726967:1382726967(0) win 4096
14:18:23:162781 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726968:1382726968(0) win 4096
14:18:23:225384 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726969:1382726969(0) win 4096
14:18:23:282625 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726970:1382726960(0) win 4096
14:18:23:342657 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726971:1382726961(0) win 4096
14:18:23:403083 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726972:1382726962(0) win 4096
14:18:23:903700 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726973:1382726963(0) win 4096
14:18:24:003252 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726974:1382726964(0) win 4096
14:18:24:084827 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726975:1382726965(0) win 4096
14:18:24:142774 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726976:1382726966(0) win 4096
14:18:24:203195 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726977:1382726967(0) win 4096
14:18:24:294773 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726978:1382726968(0) win 4096
14:18:24:382841 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726979:1382726969(0) win 4096
14:18:24:443309 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726980:1382726960(0) win 4096
14:18:24:643249 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726981:1382726961(0) win 4096
14:18:24:906546 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726982:1382726962(0) win 4096
14:18:24:963786 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726983:1382726963(0) win 4096
14:18:25:022853 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726984:1382726964(0) win 4096
14:18:25:153536 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726985:1382726965(0) win 4096
14:18:25:400869 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726986:1382726966(0) win 4096
14:18:25:483127 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726987:1382726967(0) win 4096
14:18:25:599582 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726988:1382726968(0) win 4096
14:18:25:653131 130.92.6.97.600 > server.login: S 1382726989:1382726969(0) win 4096

 

 

server 在连接序例被塞满之前对前八个SYN请求做出了SYN+ACK回应，一旦没有ACK包来回应它，server将周期性地重发SYN+ACK包。

接下来我们看到20个从apollo.it.luc.edu发出的连接请求被送住x-terminal.shell。这些连接请求的目的是预测server的TCP序例号生成器的行为。可以注意到每一个连接的初始序例号的增量提示了SYN包不是通过系统的TCP执行产生的。攻击者立刻用RST包来断 开x-terminal发来的SYN+ACK包，以使x-terminal的连接序例不至于被塞满，因为毕竟x-terminal是黑客所要攻击的目标。

下面是这个过程：

 

14:18:25.906002 apollo.it.luc.edu.1000 > x-terminal.shell:S 1382726990:1382726990(0) win 4906
14:18:26.094731 x-terminal.shell > appollo.it.luc.edu.1000:S 2021824000:20218240000(0) ack
1382826991 win 4906
………………………………………………………………………………………………………

 

现在已经是5:33了，好累……大家体谅一下……。

x-terminal 发出的每一个SYN+ACK包的初始序例号都比前一个增加了128 000字节。

Server.lgoin的伪造SYN请求发往了x-terminal.shell。推断x-terminal可信任server，所所以会响应来自server 或者伪装成server的主机的所有请求。

然后就是，x-terminal用SYN+ACK包回应了server的连接请求，这时因为server仍然处于瘫痪状态，所以它当然不会响应任何来自于x-terminal的包。

正常情况下SYN+ACK包是用来期待正确的ACK确认包的。但是攻击者能够预测出x-terminal的TCP序例号生成器的包含SYN+ACK的序例号，所以他不用看到SYN+ACK就可以发出回应的ACK包，如下：

 

14:18:36.245045 server.login > x-terminal.shell: S 1382727010(0) win 4906
14:18:36.755522 server.login >x-terminal.shell .ack 2024384001 win 4096

 

到目前为止，伪装成server的主机已经通过 IP欺骗与x-terminal.shell建立了一次正常的rsh连接，这时一旦x-terminal做出任何应答，攻击者就可以维持连接并且发送出数据，下面他发送了如下数据：

 

14:18:37.265404 server.login > x-terminal.shell: P 0:2(2)ack 1 win 4906
14:18:37.775872 server.login > x-terminal.shell: P 2:7(5)ack 1 win 4906
14:18:37.287404 server.login > x-terminal.shell: P 7:32(25)ack 1 win 4906

 

这些数据是由tcpdump记录下来的，对应的命令其实就是：

 

server#rsh x-terminal “echo ++ >>/.rhosts”

 

即在x-terminal上建立起使得任何主机都可以无须口令而行访问的/.rhosts文件。然后，其实连接断开了。

怎么样？看得心惊胆跳吧？看上去好像花了好长的时间，其实不然……从发送第一个数据包，到发送最后一个数据包仅仅用了16秒！！！这一过程，只不过是运行了事先写好的程序而已。

注：文章多处用了比较搞笑的字眼为的是让读者看起来不那么紧张、放松点能更容易理解。

如果读者发现哪有不足之处请多多来信点评。

摘自：http://www.20cn.net/ns/hk/hacker/data/20020804015903.htm