解決局域網(wǎng)中IP盜用問題的三種技術(shù)手段

奧黛兒

局域網(wǎng)上若有兩臺(tái)主機(jī)IP地址相同，則兩臺(tái)主機(jī)相互報(bào)警，造成應(yīng)用混亂。因此，IP地址盜用成了網(wǎng)管員最頭疼的問題。當(dāng)幾百臺(tái)、甚至上千臺(tái)主機(jī)同時(shí)上網(wǎng)，如何控制IP地址盜用？ \r\n\r\n　　引入問題\r\n\r\n　　對(duì)于集團(tuán)用戶而言，多數(shù)都用專線方式接入互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)管理部門在規(guī)劃的網(wǎng)段中，為注冊(cè)用戶分配并制定了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)IP地址資源，以保證通信數(shù)據(jù)的正常傳輸。這里，靜態(tài)的IP地址是必不可少的配置項(xiàng)目之一，它享有“網(wǎng)絡(luò)通信身份證”的特權(quán)。網(wǎng)絡(luò)管理員在配置IP地址資源時(shí)，對(duì)其正確性有特殊的要求，表現(xiàn)在下面兩個(gè)方面：分配的地址應(yīng)在規(guī)劃的子網(wǎng)網(wǎng)段范圍內(nèi)；分配的IP地址對(duì)任何聯(lián)網(wǎng)的主機(jī)必須是惟一的，即無二義性。 \r\n\r\n　　在實(shí)際中，網(wǎng)絡(luò)管理員為入網(wǎng)用戶分配和提供的IP地址，只有通過客戶進(jìn)行正確地注冊(cè)后才有效。 這為終端用戶直接接觸IP地址提供了一條途徑。由于終端用戶的介入，入網(wǎng)用戶有可能自由修改IP地址。改動(dòng)后的IP地址在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可導(dǎo)致三種結(jié)果：1.非法的IP地址，自行修改的IP地址不在規(guī)劃的網(wǎng)段內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)呼叫中斷；2.重復(fù)的IP地址，與已經(jīng)分配且正在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的合法的IP地址發(fā)生資源沖突，無法鏈接；3.非法占用已分配的資源，盜用其它注冊(cè)用戶的合法IP地址（且注冊(cè)該IP地址的機(jī)器未通電運(yùn)行）聯(lián)網(wǎng)通訊。前兩種情況可被網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自行識(shí)別而屏蔽，導(dǎo)致運(yùn)行中斷，第三種情況操作系統(tǒng)則不能有效判別。如果系統(tǒng)管理員未采取防范措施，第三種情況將涉及到注冊(cè)用戶的合法權(quán)益，危害很大。 \r\n\r\n　　工作原理\r\n\r\n　　TCP/IP協(xié)議模型由四層結(jié)構(gòu)組成。其中的網(wǎng)絡(luò)接口層位于網(wǎng)絡(luò)層與物理層之間，由NIC和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序組成。該層上的數(shù)據(jù)可以通過單一而特定的網(wǎng)絡(luò)被發(fā)送和接受。這種單一性和特定性由NIC的物理地址MAC決定。每個(gè)Ethernet NIC廠家的MAC都必須嚴(yán)格遵守IEEE組織的規(guī)定，保證世界上任何NIC的MAC都是惟一而無二義性的。因此，MAC固化在每個(gè)NIC中，且只被授予訪問權(quán)限。 \r\n\r\n　　在Ethernet中，MAC地址存在于每個(gè)Ethernet包的頭部，Ethernet交換設(shè)備依據(jù)Ethernet包頭中的MAC源地址和MAC的目的地址實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的交換和傳輸。 \r\n\r\n　　網(wǎng)絡(luò)層在把高層協(xié)議中的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換成Ethernet、FDDI、Token Ring等協(xié)議使用的地址時(shí)，需要將IP地址映射到物理接口，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的通訊。為實(shí)現(xiàn)這種映射，TCP/IP協(xié)議族在網(wǎng)絡(luò)接口層中提供地址解析協(xié)議(ARP)，實(shí)現(xiàn)將IP地址轉(zhuǎn)換成硬件地址。在網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，提出硬件地址解析請(qǐng)求的機(jī)器會(huì)發(fā)送廣播報(bào)文給本網(wǎng)中其它聯(lián)網(wǎng)的機(jī)器，其中與目標(biāo)IP地址匹配的機(jī)器，會(huì)響應(yīng)地址解析請(qǐng)求，將其硬件地址返回給源機(jī)器。而網(wǎng)絡(luò)中的其它機(jī)器則不響應(yīng)此請(qǐng)求，但它們監(jiān)聽這些請(qǐng)求數(shù)據(jù)包，并將源機(jī)器的IP地址及硬件地址記錄存入。值得注意的是：ARP的運(yùn)行機(jī)制具有動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)，當(dāng)IP地址和硬件地址隨時(shí)間的推移發(fā)生變化時(shí)，能及時(shí)地提供修正。 \r\n\r\n　　實(shí)際中，用戶因某種原因有改動(dòng)客戶端的IP地址和更換網(wǎng)絡(luò)適配器的可能性。這種改動(dòng)有時(shí)具有隨意性，尤其當(dāng)這種改動(dòng)不在網(wǎng)絡(luò)管理員的監(jiān)控之內(nèi)時(shí)，將直接影響網(wǎng)絡(luò)IP地址的管理、通信流量的計(jì)算等網(wǎng)絡(luò)資源環(huán)境的安全運(yùn)行。為了有效地防止和杜絕這類問題的發(fā)生，保證IP地址的惟一性，網(wǎng)絡(luò)管理員必須建立規(guī)范的IP地址分配表、IP地址和硬件地址（MAC）登記表，并且做到完備備案。 \r\n\r\n　　解決途徑\r\n\r\n　　可以通過下面三種方法制定相應(yīng)的IP地址管理措施和對(duì)策，來監(jiān)測(cè)和防止IP地址的隨意改動(dòng)問題，提高網(wǎng)絡(luò)管理的科學(xué)性和安全性。 \r\n\r\n　　方法1：利用UNIX、Windows系統(tǒng)提供的ARP功能，定時(shí)收集信息，定向輸出存入數(shù)據(jù)庫或文檔文件，形成實(shí)時(shí)的IP地址與網(wǎng)卡硬件地址的對(duì)應(yīng)表。并結(jié)合編寫查詢程序?qū)崿F(xiàn)與歷史紀(jì)錄自動(dòng)排查，確定問題的發(fā)生點(diǎn)及原因。 \r\n\r\n　　方法2：利用網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)管理功能，完善檢測(cè)手段，提高網(wǎng)絡(luò)故障的清查能力。目前有許多種網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)管理功能。如3Com SUPERSTACK II系列交換機(jī)，具備尋找IP地址設(shè)置沖突對(duì)應(yīng)交換機(jī)端口的功能，可以迅速準(zhǔn)確地定位和查找故障主機(jī)點(diǎn)。 \r\n\r\n　　方法3：根據(jù)接入互聯(lián)網(wǎng)Internet的IP地址管理是通過IP地址分配和路由器的配置來實(shí)現(xiàn)的原理，可以通過設(shè)置靜態(tài)路由表，完成IP地址和硬件地址的嚴(yán)格對(duì)應(yīng)，保證已分配IP地址的完全惟一性。 \r\n\r\n　　三種方法比較\r\n\r\n　　方法1 無需借助額外的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，檢測(cè)結(jié)果需人工判讀，對(duì)非沖突、非分配IP地址的故障處理具有一定的滯后性。 \r\n\r\n　　方法2 監(jiān)測(cè)效果快速準(zhǔn)確。需要具有網(wǎng)絡(luò)管理功能的交換設(shè)備，交換機(jī)自動(dòng)跟蹤IP沖突地址，監(jiān)測(cè)沖突需要人工完成。對(duì)非沖突、非分配IP地址的故障處理具有一定的滯后性。 \r\n\r\n　　方法3 對(duì)接入Internet的IP地址管理效果明顯。它能自動(dòng)鎖定任何非法IP地址的路由出口，使之僅能訪問內(nèi)部IP地址，運(yùn)行于局域網(wǎng)內(nèi)，并對(duì)非沖突、非分配IP地址的故障處理具有實(shí)時(shí)性。它還有效制止了非法IP地址用戶的訪問空間，保證了注冊(cè)用戶的合法權(quán)益，也給系統(tǒng)維護(hù)提供了更多的便利。

奧黛兒

1 IP地址盜用方法分析 \r\nIP地址的盜用方法多種多樣，其常用方法主要有以下幾種： \r\n1) 靜態(tài)修改IP地址 \r\n對(duì)于任何一個(gè)TCP/IP實(shí)現(xiàn)來說，IP地址都是其用戶配置的必選項(xiàng)。如果用戶在配置TCP/IP \r\n或修改TCP/IP配置時(shí)，使用的不是授權(quán)機(jī)構(gòu)分配的IP地址，就形成了IP地址盜用。由于IP地 \r\n址是一個(gè)邏輯地址，是一個(gè)需要用戶設(shè)置的值，因此無法限制用戶對(duì)于IP地址的靜態(tài)修改， \r\n除非使用DHCP服務(wù)器分配IP地址，但又會(huì)帶來其它管理問題。 \r\n2) 成對(duì)修改IP-MAC地址 \r\n對(duì)于靜態(tài)修改IP地址的問題，現(xiàn)在很多單位都采用靜態(tài)路由技術(shù)加以解決。針對(duì)靜態(tài)路由技 \r\n術(shù)，IP盜用技術(shù)又有了新的發(fā)展，即成對(duì)修改IP-MAC地址。MAC地址是設(shè)備的硬件地址，對(duì) \r\n于我們常用的以太網(wǎng)來說，即俗稱的計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡地址。每一個(gè)網(wǎng)卡的MAC地址在所有以太網(wǎng) \r\n設(shè)備中必須是唯一的，它由IEEE分配，是固化在網(wǎng)卡上的，一般不能隨意改動(dòng)。但是，現(xiàn)在 \r\n的一些兼容網(wǎng)卡，其MAC地址可以使用網(wǎng)卡配置程序進(jìn)行修改。如果將一臺(tái)計(jì)算機(jī)的IP地址和 \r\nMAC地址都改為另外一臺(tái)合法主機(jī)的IP地址和MAC地址，那靜態(tài)路由技術(shù)就無能為力了。 \r\n　　另外，對(duì)于那些MAC地址不能直接修改的網(wǎng)卡來說，用戶還可以采用軟件的辦法來修改MAC地址， \r\n即通過修改底層網(wǎng)絡(luò)軟件達(dá)到欺騙上層網(wǎng)絡(luò)軟件的目的。 \r\n3) 動(dòng)態(tài)修改IP地址 \r\n對(duì)于一些黑客高手來說，直接編寫程序在網(wǎng)絡(luò)上收發(fā)數(shù)據(jù)包，繞過上層網(wǎng)絡(luò)軟件，動(dòng)態(tài)修改自 \r\n己的IP地址（或IP-MAC地址對(duì)），達(dá)到IP欺騙并不是一件很困難的事。 \r\n\r\n2 防范技術(shù)研究 \r\n針對(duì)IP盜用問題，網(wǎng)絡(luò)專家采用了各種防范技術(shù)，現(xiàn)在比較通常的防范技術(shù)主要是根據(jù)TCP/IP的層 \r\n次結(jié)構(gòu)，在不同的層次采用不同的方法來防止IP地址的盜用。 \r\n\r\n2.1 交換機(jī)控制 \r\n解決IP地址的最徹底的方法是使用交換機(jī)進(jìn)行控制，即在TCP/IP第二層進(jìn)行控制：使用交換機(jī)提供的 \r\n端口的單地址工作模式，即交換機(jī)的每一個(gè)端口只允許一臺(tái)主機(jī)通過該端口訪問網(wǎng)絡(luò)，任何其它地址 \r\n的主機(jī)的訪問被拒絕[1]。但此方案的最大缺點(diǎn)在于它需要網(wǎng)絡(luò)上全部采用交換機(jī)提供用戶接入，這 \r\n在交換機(jī)相對(duì)昂貴的今天不是一個(gè)能夠普遍采用的解決方案。 \r\n\r\n2.2 路由器隔離 \r\n采用路由器隔離的辦法其主要依據(jù)是MAC地址作為以太網(wǎng)卡地址全球唯一不能改變。其實(shí)現(xiàn)方法為通 \r\n過SNMP協(xié)議定期掃描校園網(wǎng)各路由器的ARP表，獲得當(dāng)前IP和MAC的對(duì)照關(guān)系，和事先合法的IP和 \r\nMAC地址比較，如不一致，則為非法訪問[2]。對(duì)于非法訪問，有幾種辦法可以制止，如： \r\n使用正確的IP與MAC地址映射覆蓋非法的IP-MAC表項(xiàng)； \r\n向非法訪問的主機(jī)發(fā)送ICMP不可達(dá)的欺騙包，干擾其數(shù)據(jù)發(fā)送； \r\n修改路由器的存取控制列表，禁止非法訪問。 \r\n路由器隔離的另外一種實(shí)現(xiàn)方法是使用靜態(tài)ARP表，即路由器中IP與MAC地址的映射不通過ARP來獲得，而采用靜態(tài)設(shè)置。這樣，當(dāng)非法訪問的IP地址和MAC地址不一致時(shí)，路由器根據(jù)正確的靜態(tài)設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)的幀就不會(huì)到達(dá)非法主機(jī)。 \r\n路由器隔離技術(shù)能夠較好地解決IP地址的盜用問題，但是如果非法用戶針對(duì)其理論依據(jù)進(jìn)行破壞， 成對(duì)修改IP-MAC地址，對(duì)這樣的IP地址盜用它就無能為力了。 \r\n\r\n2.3 防火墻與代理服務(wù)器 \r\n使用防火墻與代理服務(wù)器相結(jié)合，也能較好地解決IP地址盜用問題：防火墻用來隔離內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)，用戶訪問外部網(wǎng)絡(luò)通過代理服務(wù)器進(jìn)行[3]。使用這樣的辦法是將IP防盜放到應(yīng)用層來解決，變IP管理為用戶身份和口令的管理，因?yàn)橛脩魧?duì)于網(wǎng)絡(luò)的使用歸根結(jié)底是要使用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。這樣實(shí)現(xiàn)的好處是，盜用IP地址只能在子網(wǎng)內(nèi)使用，失去盜用的意義；合法用戶可以選擇任意一臺(tái)IP主機(jī)使用， 通過代理服務(wù)器訪問外部網(wǎng)絡(luò)資源，而無權(quán)用戶即使盜用IP，也沒有身份和密碼，不能使用外部網(wǎng)絡(luò)。 \r\n使用防火墻和代理服務(wù)器的缺點(diǎn)也是明顯的，由于使用代理服務(wù)器訪問外部網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶不是透明的，增加了用戶操作的麻煩；另外，對(duì)于大數(shù)量的用戶群（如高校的學(xué)生）來說，用戶管理也是一個(gè)問題。