Компьютерные сети. 6-е изд. - Эндрю Таненбаум

Ethernet. В отличие от первых реализаций, современная версия Ethernet уже не является сетью с разделяемой средой. Связь носит коммутируемый характер, и даже в случае подключения злоумышленников к какому-то сегменту сети они никогда не получат Ethernet-фреймы, предназначенные для других хостов этого сегмента. В частности, как вы помните, коммутаторы Ethernet способны самообучаться и быстро создают таблицу пересылки. Принцип самообучения прост и эффективен: при поступлении фрейма Ethernet от хоста A на порт 1 коммутатор фиксирует, что трафик для хоста A должен направляться именно на этот порт. Теперь он знает, что весь трафик, содержащий MAC-адрес хоста A в поле назначения заголовка Ethernet, должен пересылаться на порт 1. Аналогично он будет передавать трафик для хоста B на порт 2, и т.д. После составления полной таблицы пересылки коммутатор уже не будет передавать трафик, явно адресованный хосту B, на какой-то другой порт помимо порта 2. А чтобы прослушать трафик, злоумышленники должны каким-то образом этого добиться.

Преодолеть проблему коммутации можно несколькими способами. Строго говоря, все они подразумевают подмену данных, но мы все же рассмотрим их здесь, поскольку их единственная цель состоит в прослушивании трафика.

Первый метод, клонирование MAC-адреса (MAC cloning), сводится к тому, чтобы продублировать MAC-адрес хоста, трафик которого вам нужно прослушать. Если вы сообщите, что обладаете нужным MAC-адресом (отправляя фреймы Ethernet, в которых он указан), то коммутатор исправно запишет это в свою таблицу, после чего будет отсылать на ваш компьютер весь трафик, адресованный жертве. Конечно, сначала нужно узнать этот адрес. Его можно извлечь из ARP-запросов, которые отправляет интересующий вас компьютер (поскольку они рассылаются всем хостам в сегменте сети). Другая сложность заключается в том, что сопоставление с вашим компьютером будет удалено коммутатором, как только настоящий владелец MAC-адреса возобновит коммуникацию. Таким образом, отравление таблицы коммутатора (switch table poisoning) придется повторять постоянно.

Существует альтернативный, но схожий подход, при котором используется одна особенность: таблица коммутатора имеет ограниченный размер. Злоумышленник «заваливает» коммутатор фреймами Ethernet с поддельными адресами отправителей. Не зная, что они фальшивые, коммутатор фиксирует их, пока таблица не заполнится и для размещения новых записей не потребуется удаление старых. Поскольку теперь у коммутатора нет записи для целевого хоста, предназначенный для этого хоста трафик начинает рассылаться по всей сети. Лавинная рассылка MAC-адресов (MAC flooding) снова превращает сеть Ethernet в широковещательную среду, какой она была в далеком 1979 году.

Вместо того чтобы вводить коммутатор в заблуждение, злоумышленник может напрямую атаковать хост с помощью метода подмены ARP (ARP spoofing) или отравления ARP (ARP poisoning). Как упоминалось в главе 5, протокол ARP помогает компьютеру определить, какой MAC-адрес соответствует тому или иному IP-адресу. Для этого реализация ARP на компьютере ведет таблицу сопоставления IP-адресов с MAC-адресами для всех хостов, которые связывались с данным компьютером, — таблицу ARP (ARP table). Время жизни каждой записи в ней обычно составляет несколько десятков минут. По истечении этого срока MAC-адрес удаленного абонента забывается, исходя из предположения, что абоненты больше не обмениваются данными (в этом случае значение TTL сбрасывается), и для последующих коммуникаций сначала нужно выполнить ARP-поиск. ARP-поиск представляет собой обычную широковещательную рассылку сообщения примерно следующего содержания: «Мне нужен MAC-адрес хоста с IP-адресом 192.168.2.24. Если это ваш адрес, пожалуйста, сообщите об этом». Этот поисковый запрос включает MAC-адрес отправителя, чтобы хост 192.168.2.24 знал, кому отвечать, и его IP-адрес, чтобы хост 192.168.2.24 добавил в свою ARP-таблицу сопоставление IP- и MAC-адресов отправителя.

Каждый раз, когда хакер видит ARP-запрос к хосту 192.168.2.24, он может попытаться первым предоставить источнику запроса свой собственный MAC-адрес. В этом случае весь трафик, предназначенный для хоста 192.168.2.24, будет направляться на компьютер злоумышленника. На самом деле, поскольку реализации ARP обычно просты и не отслеживают состояние, взломщик зачастую может отправлять ARP-ответы, даже не дожидаясь появления запросов: реализация ARP беспрекословно примет все эти ответы и сохранит в ARP-таблице соответствующие сопоставления.

Применив этот трюк к обоим участникам коммуникации, злоумышленник сможет принимать весь трафик, которым они обмениваются. Обеспечив пересылку этих фреймов на правильный MAC-адрес, он тем самым установит скрытый шлюз атаки «человек посередине» (Man-in-the-Middle, MITM), способный перехватывать весь трафик между двумя хостами.

8.2.3. Подмена данных (помимо ARP)

Как правило, подмена данных подразумевает передачу байтов по сети с использованием поддельного адреса отправителя. Злоумышленники могут подделывать не только ARP-пакеты, но и любой другой сетевой трафик. В качестве примера можно вспомнить SMTP — удобный текстовый протокол, который сегодня повсеместно используется для отправки электронной почты. В нем применяется заголовок Mail From: для указания адреса отправителя письма, но по умолчанию указанный адрес не проверяется. То есть при желании вы можете поместить в этот заголовок что угодно, и все ответы будут отправляться на этот адрес. При этом получатель даже не увидит содержимого Mail From: — вместо него почтовый клиент отобразит содержимое отдельного заголовка From:. Но и это поле SMTP не проверяет, что позволяет подменить его содержимое. Например, вы можете отправить своим однокурсникам письмо с сообщением о том, что они провалили экзамен, и в качестве отправителя указать преподавателя. Если вы также укажете свой электронный адрес в заголовке Mail From:, то все ответы паникующих студентов окажутся в вашем почтовом ящике. Вот это веселье! Однако когда злоумышленники подделывают адрес для рассылки фишинговых писем, якобы приходящих из надежного источника, это уже далеко не так невинно. Например, письмо от «вашего доктора» может содержать ссылку на срочную информацию о результатах медосмотра, щелкнув по которой вы попадете на сайт, сообщающий, что ваше здоровье в полном порядке (без упоминания о том, что на ваш компьютер загружен вирус). А письмо от «вашего банка» может нести угрозу вашим финансам.

Хотя подмена ARP осуществляется на канальном уровне, а подмена SMTP — на прикладном, в принципе, методы подмены могут применяться на любом уровне стека протоколов. Иногда это достаточно просто сделать. Например, любой, кто умеет создавать пользовательские пакеты, может легко подделать фрейм Ethernet, IP-дейтаграмму или UDP-пакет. Достаточно лишь изменить адрес отправителя, и эти протоколы никак не смогут выявить обман. Многие другие протоколы гораздо труднее поддаются обману. Например, в случае TCP-соединений конечные точки сохраняют такие данные о состоянии, как порядковые номера и номера подтверждения, что сильно усложняет подмену данных. Если зло­умышленнику не удастся получить порядковые номера путем прослушивания или угадать их, то получатель отбросит поддельные TCP-сегменты как выходящие за рамки установленного окна. Как мы увидим далее, помимо этого имеется ряд других существенных сложностей.

Даже простые протоколы позволяют злоумышленникам наносить весьма значительный ущерб. Вскоре мы узнаем, насколько разрушительными