常见IP碎片攻击详解

本文简单介绍了IP分片原理，并结合Snort抓包结果详细分析常见IP碎片攻击的原理和特
征，最后对阻止IP碎片攻击给出一些建议。希望对加深理解IP协议和一些DoS攻击手段有
所帮助。
1.为什么存在IP碎片
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链路层具有最大传输单元MTU这个特性，它限制了数据帧的最大长度，不同的网络类型都
有一个上限值。以太网的MTU是1500，你可以用netstat-i命令查看这个值。如果IP层
有数据包要传，而且数据包的长度超过了MTU，那么IP层就要对数据包进行分片（fragm
entation）操作，使每一片的长度都小于或等于MTU。我们假设要传输一个UDP数据包，
以太网的MTU为1500字节，一般IP首部为20字节，UDP首部为8字节，数据的净荷（paylo
ad）部分预留是1500-20-8=1472字节。如果数据部分大于1472字节，就会出现分片现象
。
IP首部包含了分片和重组所需的信息：
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|Identification|R|DF|MF|FragmentOffset|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ ["岁月联盟"提供] 
|<-------------16-------------->|<--3-->|<---------13---------->|
Identification：发送端发送的IP数据包标识字段都是一个唯一值，该值在分片时被复
制到每个片中。
R：保留未用。
DF：Don tFragment，“不分片”位，如果将这一比特置1，IP层将不对数据报进行分
片。
MF：MoreFragment，“更多的片”，除了最后一片外，其他每个组成数据报的片都要把
该比特置1。
FragmentOffset：该片偏移原始数据包开始处的位置。偏移的字节数是该值乘以8。
另外，当数据报被分片后，每个片的总长度值要改为该片的长度值。
每一IP分片都各自路由，到达目的主机后在IP层重组，请放心，首部中的数据能够正确
完成分片的重组。你不禁要问，既然分片可以被重组，那么所谓的碎片攻击是如何产生
的呢？
2.IP碎片攻击
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IP首部有两个字节表示整个IP数据包的长度，所以IP数据包最长只能为0xFFFF，就是65
535字节。如果有意发送总长度超过65535的IP碎片，一些老的系统内核在处理的时候就
会出现问题，导致崩溃或者拒绝服务。另外，如果分片之间偏移量经过精心构造，一些
系统就无法处理，导致死机。所以说，漏洞的起因是出在重组算法上。下面我们逐个分 

"岁月联盟"提供

析一些著名的碎片攻击程序，来了解如何人为制造IP碎片来攻击系统。
3.pingo death
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pingo death是利用ICMP协议的一种碎片攻击。攻击者发送一个长度超过65535的Echo
Request数据包，目标主机在重组分片的时候会造成事先分配的65535字节缓冲区溢出，
系统通常会崩溃或挂起。ping不就是发送ICMPEchoRequest数据包的吗？让我们尝试攻
击一下吧！不管IP和ICMP首部长度了，数据长度反正是***，就65535吧，发送一个
包：
#ping-c1-s65535192.168.0.1
Error:packetsize65535istoolarge.Maximumis65507
不走运，看来Linux自带的ping不允许我们做坏事。:(
65507是它计算好的：65535-20-8=65507。Win2K下的ping更抠门，数据只允许65500大小
。所以你必须找另外的程序来发包，但是目前新版本的操作系统已经搞定这个缺陷了，
所以你还是继续往下阅读本文吧。
顺便提一下，记得99年有“爱国主义黑客”（“红客”的前辈）发动全国网民在某一时
刻开始ping某美国站点，试图ping死远程服务器。这其实是一种pingflood攻击，用大
量的EchoRequest包减慢主机的响应速度和阻塞目标网络，原理和pingo death是不一
样的，这点要分清楚。
4.jolt2 

[信息来源"岁月联盟"]

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jolt2.c是在一个死循环中不停的发送一个ICMP/UDP的IP碎片，可以使Windows系统的机
器死锁。我测试了没打SP的Windows2000，CPU利用率会立即上升到100%，鼠标无法移动
。
我们用Snort分别抓取采用ICMP和UDP协议发送的数据包。
发送的ICMP包：
01/07-15:33:26.974096192.168.0.9->192.168.0.1
ICMPTTL:255TOS:0x0ID:1109IpLen:20DgmLen:29
FragOffset:0x1FFEFragSize:0x9
080000000000000000.........
发送的UDP包：
01/10-14:21:00.298282192.168.0.9->192.168.0.1
UDPTTL:255TOS:0x0ID:1109IpLen:20DgmLen:29
FragOffset:0x1FFEFragSize:0x9
04D304D20009000061........a
从上面的结果可以看出：
*分片标志位MF=0，说明是最后一个分片。
*偏移量为0x1FFE，计算重组后的长度为(0x1FFE*8)+29=65549>65535，溢出
。
*IP包的ID为1109，可以作为IDS检测的一个特征。
*ICMP包：
类型为8、代码为0，是EchoRequest；
校验和为0x0000，程序没有计算校验，所以确切的说这个ICMP包是非法的。
*UDP包：
目的端口由用户在命令参数中指定；
源端口是目的端口和1235进行OR的结果；
校验和为0x0000，和ICMP的一样，没有计算，非法的UDP。 

[来源"岁月联盟"]

净荷部分只有一个字符 a 。
jolt2.c应该可以伪造源IP地址，但是源程序中并没有把用户试图伪装的IP地址赋值给s
rc_addr，不知道作者是不是故意的。
jolt2的影响相当大，通过不停的发送这个偏移量很大的数据包，不仅死锁未打补丁的W
indows系统，同时也大大增加了网络流量。曾经有人利用jolt2模拟网络流量，测试IDS
在高负载流量下的攻击检测效率，就是利用这个特性。
5.teardrop
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teardrop也比较简单，默认发送两个UDP数据包，就能使某些Linux内核崩溃。Snort抓取
的结果如下：
第一个：
01/08-11:42:21.985853192.168.0.9->192.168.0.1
UDPTTL:64TOS:0x0ID:242IpLen:20DgmLen:56MF
FragOffset:0x0FragSize:0x24
A0A886C7002400000000000000000000.....$..........
00000000000000000000000000000000................
00000000....
*MF=1，偏移量=0，分片IP包的第一个。
*结构图：
|<-------20-------->|<------8------>|<---------------28---------------->|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|IP|UDP|Data|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ [内容来自"岁月联盟"] 
第二个：
01/08-11:42:21.985853192.168.0.9->192.168.0.1
UDPTTL:64TOS:0x0ID:242IpLen:20DgmLen:24
FragOffset:0x3FragSize:0x4
A0A886C7....
*MF=0，偏移量=0x3，偏移字节数为0x3*8=24，最后一个分片。
*结构图：
|<-------20-------->|<--4-->|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|IP|Data|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
如果修改源代码，第二片IP包的偏移量也可以为0x4，偏移字节数就是0x4*8=32。

下面的结构图表示了接收端重组分片的过程，分别对应于偏移字节数为24和32两种情况
：
|<-------20-------->|<------8------>|<---------------28---------------->|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|IP|UDP|Data|
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|
|+-+-+-+-+
|<-------------24------------->|Data|
|+-+-+-+-+
|<--4-->|
|
|+-+-+-+-+
|<-------------------32------------------>|Data|
|+-+-+-+-+
|<--4-->|
可以看出，第二片IP包的偏移量小于第一片结束的位移，而且算上第二片IP包的Data， ["岁月联盟"] 
也未超过第一片的尾部，这就是重叠现象（overlap）。老的Linux内核（1.x-2.0.x）
在处理这种重叠分片的时候存在问题，WinNT/95在接收到10至50个teardrop分片时也会
崩溃。你可以阅读teardrop.c的源代码来了解如何构造并发送这种数据包。
6.如何阻止IP碎片攻击
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*Windows系统请打上最新的ServicePack，目前的Linux内核已经不受影响。
*如果可能，在网络边界上禁止碎片包通过，或者用iptables限制每秒通过碎片包的数
目。
*如果防火墙有重组碎片的功能，请确保自身的算法没有问题，否则被DoS就会影响整个
网络。
*Win2K系统中，自定义IP安全策略，设置“碎片检查”。