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1. 为什么存在IP碎片 [复制链接]

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发表于 2005-12-07 21:47 |显示全部楼层
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
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发表于 2005-12-07 21:48 |显示全部楼层
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Identification |R|DF|MF| Fragment Offset
|



+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+



|<-------------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‘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ping
flood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 * + 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:




|<-------20-------->|<------8------>|<---------------28---------------->|



+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 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:



|<-------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,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”。




7. 更多资料
-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
[1] TCP/IP Illustracted Volume 1 : The Protocols
[2] Microsoft Security Bulletin MS00-029:
http://www.microsoft.com/technet/security/bulletin/ms00-029.asp
[3] BugTraq Mailing List, "Analysis of jolt2.c(MS00-029)":
http://www.securityfocus.com/archive/1/62011
[4] http://www.attrition.org/security/denial/w/teardrop.dos.html
[5] http://packetstormsecurity.org/0005-exploits/jolt2.c
[6] http://packetstormsecurity.org/Exploit_Code_Archive/teardrop.c

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没有什么可以,只有这样一切还是可以,我们就这样随风而去,只是有点伤感!
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