IP碎片攻击

  • A+
所属分类:安全文章

1. 为什么存在IP碎片

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(fragmentation)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(payload)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 fragment Offset

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't Fragment,"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:More Fragment,"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。

Fragment Offset: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

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65535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. ping o' death

ping o' 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ICMP Echo Request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,数据长度反正是多多益善,就65535吧,发送一个包:

# ping -c 1 -s 65535 192.168.0.1

Error: packet size 65535 is too large. Maximum is 65507

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Echo Request包减慢主机的响应速度和阻塞目标网络,原理和ping o' death是不一样的,这点要分清楚。

4. jolt2

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Windows 2000,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:

01/07-15:33:26.974096 192.168.0.9 -> 192.168.0.1

ICMP TTL:255 TOS:0x0 ID:1109 IpLen:20 DgmLen:29

Frag Offset: 0x1FFE Frag Size: 0x9

08 00 00 00 00 00 00 00 00 .........

发送的UDP包:

01/10-14:21:00.298282 192.168.0.9 -> 192.168.0.1

UDP TTL:255 TOS:0x0 ID:1109 IpLen:20 DgmLen:29

Frag Offset: 0x1FFE Frag Size: 0x9

04 D3 04 D2 00 09 00 00 61 ........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Echo Request;

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。

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src_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Windows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

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:

01/08-11:42:21.985853 192.168.0.9 -> 192.168.0.1

UDP TTL:64 TOS:0x0 ID:242 IpLen:20 DgmLen:56 MF

Frag Offset: 0x0 Frag Size: 0x24

A0 A8 86 C7 00 24 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

.....$..........

00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

................

00 00 00 00 ....

* MF=1,偏移量=0,分片IP包的第一个。

* 结构图:

IP UDP Data

第二个:

01/08-11:42:21.985853 192.168.0.9 -> 192.168.0.1

UDP TTL:64 TOS:0x0 ID:242 IpLen:20 DgmLen:24

Frag Offset: 0x3 Frag Size: 0x4

A0 A8 86 C7 ....

* MF=0,偏移量=0x3,偏移字节数为 0x3 * 8 = 24,最后一个分片。

* 结构图:

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:

IP UDP Data

Data

Data

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,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

* Windows系统请打上最新的Service Pack,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"。


在很多路由上也有" IP 碎片(Fragment) 攻击防御"的设置,网络规模在150台左右,建议IP碎片值设置在:3000包/秒,在海蜘蛛路由上测试过,如果 IP碎片值设置过小有些私服游戏网站打不开。




下面这篇文章能更好的理解IP分片

我们都知道,在以太网中,如果源主机向目标主机发送的数据包大于网关MTU,则该数据包在传输过程中会被IP协议分片传输具体的分片过程是怎样的呢?我们通过协议分析软件抓包来进行详细的查看(抓包软件使用科来网络分析系统)。

因为以太网默认的MTU值为1500Byte,所以,为了达到分片的效果,我们应该传输大于1500Byte字节的数据包,才能使该数据包分段传输。

    我们从本机(192.168.6.11)发送一个2000字节的数据包到局域网的另一台主机(192.168.0.208)为例,在传输的过程中,开启软件抓包,就能够查看到详细的分片结果。

我们以ping为例,在Windows命令提示符下输入:ping 192.168.0.208 –l 2000

通过科来网络分析系统抓包,我们看到,该数据包被分片了,由于我们重复Ping4次,所以,抓到了4次同样的请求与回显的数据包。如下图:

IP碎片攻击

查看详细的数据包解码(见下图):

IP碎片攻击

分析:因为ping的长度是2000字节,大于了MTU的值,所以会分片发送,如上图。捕获的这个数据包总长度为1500字节,更多分段位置1,表示还有数据分段。s,偏移量为0,需要注意的是IP头部的总长度字段值(这里是1500字节)并不全是数据的净载荷长度,这里还包括了IP以及ICMP的头部长度,分别是20字节和8字节

另外,IP协议的头部总长度并不一定就是MTU1500字节,这个值与网络环境、操作系统等因素有关。


本文始发于微信公众号(LemonSec):IP碎片攻击

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: