ARP攻防技术&MAC协议分析

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ARP攻击

什么是ARP

ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）是一个位于TCP/IP协议栈中的底层协议，负责将某个IP地址解析成对应的MAC地址。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的进行。

ARP协议：

是“Address Resolution Protocol”（地址解析协议）的缩写。在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里面是有目标主机的MAC地址的。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。所谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。所以说从某种意义上讲ARP协议是工作在更低于IP协议的协议层。这也是为什么ARP欺骗更能够让人在神不知鬼不觉的情况下出现网络故障，他的危害更加隐蔽。

ARP攻击原理

ARP攻击就是通过伪造IP地址和MAC地址实现ARP欺骗，能够在网络中产生大量的ARP 通信量使网络阻塞，攻击者只要持续不断的发出伪造的ARP响应包就能更改目标主机ARP 缓存中的IP-MAC条目，造成网络中断或中间人攻击。

ARP攻击主要是存在于局域网网络中，局域网中若有一个人感染ARP木马，则感染该ARP 木马的系统将会试图通过“ARP欺骗”手段截获所在网络内其它计算机的通信信息，并因此造成网内其它计算机的通信故障。

ARP攻击后现象与危害

ARP欺骗木马的中毒现象表现为：使用局域网时会突然掉线，过一段时间后又会恢复正常。比如客户端状态频频变红，用户频繁断网，IE浏览器频繁出错，以及一些常用软件出现故障等。如果局域网中是通过身份认证上网的，会突然出现可认证，但不能上网的现象（无法ping通网关），重启机器或在MS-DOS窗口下运行命令arp -d后，又可恢复上网。

ARP欺骗木马只需成功感染一台电脑，就可能导致整个局域网都无法上网，严重的甚至可能带来整个网络的瘫痪。该木马发作时除了会导致同一局域网内的其他用户上网出现时断时续的现象外，还会窃取用户密码。如盗取QQ密码、盗取各种网络游戏密码和账号去做金钱交易，盗窃网上银行账号来做非法交易活动等，这是木马的惯用伎俩，给用户造成了很大的不便和巨大的经济损失。

基于ARP协议的这一工作特性，黑客向对方计算机不断发送有欺诈性质的ARP数据包，数据包内包含有与当前设备重复的Mac地址，使对方在回应报文时，由于简单的地址重复错误而导致不能进行正常的网络通信。一般情况下，受到ARP攻击的计算机会出现两种现象：

1.不断弹出“本机的0-255段硬件地址与网络中的0-255段地址冲突”的对话框。

2.计算机不能正常上网，出现网络中断的症状。

因为这种攻击是利用ARP请求报文进行“欺骗”的，所以防火墙会误以为是正常的请求数据包，不予拦截。因此普通的防火墙很难抵挡这种攻击。

ARP攻击导致广播风暴：

计算机不断出现IP地址冲突的提示，重启后不久就重新出现这种情况，升级到最新病毒库却未查出病毒。这种现象，是因为局域网中有计算机感染了病毒，不断的向局域网发送广播，并采用了IP地址欺骗和MAC地址欺骗的方法以躲过扫描。也有可能是有人在局域网中使用了黑客软件，如网络执法官、网络剪刀手等黑客软件，对局域网进行攻击，也是采用了ARP攻击导致了广播风暴。

对策：激活防止ARP病毒攻击。在路由器中打开该选项，或者为计算机安装防范ARP攻击的软件，如360安全卫士的局域网ARP攻击拦截的保护功能等；对局域网内每一台计算机绑定网管的IP和其mac地址；给每一台计算机安装最新补丁，最好通过在局域网内架设补丁服务器（WSUS）来确保每一台计算机都能打上最新的补丁程序，如关键更新、安全更新和Service Pack；给系统管理员帐户设置足够复杂的强密码；经常更新杀毒软件的病毒库和网

络软件防火墙的规则库；关闭一些不需要的服务；不随意点击聊天工具里出现的超链接、邮件的附件和来历不明的程序。

1) 网络视频引发广播风暴

部分视频网络传输设备为了便于网络视频点播，常常采用UDP的方式，以广播数据包的形式对外进行发送，如果在专用网络中也使用这种方式，很容易引发广播风暴，导致网络阻塞，因此必须通过相关设置来杜绝这类故障。

对策：将视频网络传输设备所连接的交换机端口进行一些设置，对设备本身的网络传输模式以及传送协议类型进行更改，消除网络广播风暴。

2) 恶劣环境引发广播风暴

如不合适的温度、湿度、震动和电磁干扰等，尤其是电磁干扰比较严重的环境下，同样也有可能会使网络变得不稳定，造成数据传输错误，引发广播风暴。

对策：要严格执行接地要求，特别是涉及远程线路的网络转接设备，否则达不到规定的连接速度，导致在联网过程中产生莫名其妙的故障；另外在建网之初必须考虑尽量避免计算机或者网络介质直接暴露强磁场中，如电磁炉、高压电缆、电源插头处等等；定期对计算机进行清洁工作。

ARP病毒

传奇外挂携带的ARP木马攻击,当局域网内使用外挂时，外挂携带的病毒会将该机器的MAC地址映射到网关的IP地址上，向局域网内大量发送ARP包，致同一网段地址内的其它机器误将其作为网关，掉线时内网是互通的，计算机却不能上网。方法是在能上网时，进入MS-DOS窗口，输入命令：arp –a查看网关IP对应的正确MAC地址，将其记录，如果已不能上网，则先运行一次命令arp –d将arp缓存中的内容删空，计算机可暂时恢复上网，一旦能上网就立即将网络断掉，禁用网卡或拔掉网线，再运行arp –a。

如已有网关的正确MAC地址，在不能上网时，手工将网关IP和正确MAC绑定，可确保计算机不再被攻击影响。可在MS-DOS窗口下运行以下命令：arp –s 网关IP 网关MAC。如被攻击，用该命令查看，会发现该MAC已经被替换成攻击机器的MAC，将该MAC记录，以备查找。找出病毒计算机：如果已有病毒计算机的MAC地址，可使用NBTSCAN软件找出网段

内与该MAC地址对应的IP，即病毒计算机的IP地址。

ARP欺骗

网吧是最常见的局域网，相信很多读者都曾经到网吧上网冲浪。不过在使用过程中是否出现过别人可以正常上网而自己却无法访问任何页面和网络信息的情况呢？虽然造成这种现象的情况有很多，但是目前最常见的就是ARP欺骗了，很多黑客工具甚至是病毒都是通过ARP欺骗来实现对主机进行攻击和阻止本机访问任何网络信息的目的。

ARP欺骗的原理：

首先我们可以肯定一点的就是发送ARP欺骗包是通过一个恶毒的程序自动发送的，正常的TCP/IP网络是不会有这样的错误包发送的，而人工发送又比较麻烦。也就是说当黑客没有运行这个恶毒程序的话，网络上通信应该是一切正常的，保留在各个连接网络计算机上的ARP缓存表也应该是正确的，只有程序启动开始发送错误ARP信息以及ARP欺骗包时才会让某些计算机访问网络出现问题。接下来我们来阐述下ARP欺骗的原理。

第一步：假设这样一个网络，一个Hub或交换机连接了3台机器，依次是计算机A，B，C。A的地址为：IP：192.168.1.1 MAC: AA-AA-AA-AA-AA-AA

B的地址为：IP：192.168.1.2 MAC: BB-BB-BB-BB-BB-BB

C的地址为：IP：192.168.1.3 MAC: CC-CC-CC-CC-CC-CC

第二步：正常情况下在A计算机上运行ARP -A查询ARP缓存表应该出现如下信息。Interface: 192.168.1.1 on Interface 0x1000003

Internet Address Physical Address Type

192.168.1.3 CC-CC-CC-CC-CC-CC dynamic

第三步：在计算机B上运行ARP欺骗程序，来发送ARP欺骗包。

B向A发送一个自己伪造的ARP应答，而这个应答中的数据为发送方IP地址是192.168.10.3

（C的IP地址），MAC地址是DD-DD-DD-DD-DD-DD（C的MAC地址本来应该是CC-CC-CC-CC-CC-CC，这里被伪造了）。当A接收到B伪造的ARP应答，就会更新本地的ARP 缓存（A可不知道被伪造了）。而且A不知道其实是从B发送过来的，A这里只有192.168.10.3（C的IP地址）和无效的DD-DD-DD-DD-DD-DD mac地址。

第四步：欺骗完毕我们在A计算机上运行ARP -A来查询ARP缓存信息。你会发现原来正确的信息现在已经出现了错误。

Interface: 192.168.1.1 on Interface 0x1000003

Internet Address Physical Address Type

192.168.1.3 DD-DD-DD-DD-DD-DD dynamic

从上面的介绍我们可以清楚的明白原来网络中传输数据包最后都是要根据MAC地址信息的，也就是说虽然我们日常通讯都是通过IP地址，但是最后还是需要通过ARP协议进行地址转换，将IP地址变为MAC地址。而上面例子中在计算机A上的关于计算机C的MAC地址已经错误了，所以即使以后从A计算机访问C计算机这个192.168.1.3这个地址也会被ARP 协议错误的解析成MAC地址为DD-DD-DD-DD-DD-DD的。

问题也会随着ARP欺骗包针对网关而变本加厉，当局域网中一台机器，反复向其他机器，特别是向网关，发送这样无效假冒的ARP应答信息包时，严重的网络堵塞就会开始。由于网关MAC地址错误，所以从网络中计算机发来的数据无法正常发到网关，自然无法正常上网。这就造成了无法访问外网的问题，另外由于很多时候网关还控制着我们的局域网LAN上网，所以这时我们的LAN访问也就出现问题了。

ARP欺骗的危害：

前面也提到了ARP欺骗可以造成内部网络的混乱，让某些被欺骗的计算机无法正常访问内外网，让网关无法和客户端正常通信。实际上他的危害还不仅仅如此，一般来说IP地址的冲突我们可以通过多种方法和手段来避免，而ARP协议工作在更低层，隐蔽性更高。系统并不会判断ARP缓存的正确与否，无法像IP地址冲突那样给出提示。而且很多黑客工具例如网络剪刀手等，可以随时发送ARP欺骗数据包和ARP恢复数据包，这样就可以实现在一台普通计算机上通过发送ARP数据包的方法来控制网络中任何一台计算机的上网与否，甚至

还可以直接对网关进行攻击，让所有连接网络的计算机都无法正常上网。这点在以前是不可能的，因为普通计算机没有管理权限来控制网关，而现在却成为可能，所以说ARP欺骗的危害是巨大的，而且非常难对付，非法用户和恶意用户可以随时发送ARP欺骗和恢复数据包，这样就增加了网络管理员查找真凶的难度。

ARP攻击的防护

防止ARP攻击是比较困难的,修改协议也是不大可能。但是有一些工作是可以提高本地网络的安全性。首先，你要知道，如果一个错误的记录被插入ARP或者IP route表，可以用两种方式来删除。

a. 使用arp –d host_entry

b. 自动过期，由系统删除

这样，可以采用以下的一些方法：

1）. 减少过期时间

#ndd –set /dev/arp arp_cleanup_interval 60000

#ndd -set /dev/ip ip_ire_flush_interval 60000

60000=60000毫秒默认是300000

加快过期时间，并不能避免攻击，但是使得攻击更加困难，带来的影响是在网络中会大量的出现ARP请求和回复，请不要在繁忙的网络上使用。

2）. 建立静态ARP表

这是一种很有效的方法，而且对系统影响不大。缺点是破坏了动态ARP协议。可以建立如下的文件。

https://www.360docs.net/doc/7d10820289.html, 08:00:20:ba:a1:f2

user. https://www.360docs.net/doc/7d10820289.html, 08:00:20:ee:de:1f

使用arp –f filename加载进去，这样的ARP映射将不会过期和被新的ARP数据刷新，除非使用arp –d才能删除。但是一旦合法主机的网卡硬件地址改变，就必须手工刷新这个arp文件。这个方法，不适合于经常变动的网络环境。

3）．禁止ARP

可以通过ipconfig interface –arp 完全禁止ARP，这样，网卡不会发送ARP和接受ARP包。但是使用前提是使用静态的ARP表，如果不在apr表中的计算机，将不能通信。这个方法不适用与大多数网络环境，因为这增加了网络管理的成本。但是对小规模的安全网络来说，还是有效可行的。

但目前的ARP病毒层出不穷,已经不能单纯的依靠传统的方法去防范,比如简单的绑定本机ARP表,我们还需要更深入的了解ARP攻击原理,才能够通过症状分析并解决ARP欺骗的问题。

MAC地址

MAC地址也叫物理地址、硬件地址或链路地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部。IP地址与MAC地址在计算机里都是以二进制表示的，IP地址是32位的，而MAC地址则是48位的。MAC地址的长度为48位（6个字节），通常表示为12个16进制数，每2个16进制数之间用冒号隔开，如：08:00:20:0A:8C:6D就是一个MAC地址，其中前6位16进制数08:00:20代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE（电气与电子工程师协会）分配，而后3位16进制数0A:8C:6D代表该制造商所制造的某个网络产品（如网卡）的系列号。只要不去更改MAC地址，那么MAC地址在世界是惟一的。

作用说明

IP地址就如同一个职位，而MAC地址则好像是去应聘这个职位的人才，职位可以既可以让甲坐，也可以让乙坐，同样的道理一个节点的IP地址对于网卡是不做要求，基本上什么样的厂家都可以用，也就是说IP地址与MAC地址并不存在着绑定关系。本身有的计算机流动性就比较强，正如同人才可以给不同的单位干活的道理一样的，人才的流动性是比较强的。职位和人才的对应关系就有点像是IP地址与MAC地址的对应关系。比如，如果一个网卡坏了，可以被更换，而无须取得一个新的IP地址。如果一个IP主机从一个网络移到另一个网络，可以给它一个新的IP地址，而无须换一个新的网卡。当然MAC地址除了仅仅只有

这个功能还是不够的，就拿人类社会与网络进行类比，通过类比，我们就可以发现其中的MAC地址的作用。

无论是局域网，还是广域网中的计算机之间的通信，最终都表现为将数据包从某种形式的链路上的初始节点出发，从一个节点传递到另一个节点，最终传送到目的节点。数据包在这些节点之间的移动都是由ARP（Address Resolution Protocol：地址解析协议）负责将IP地址映射到MAC地址上来完成的。其实人类社会和网络也是类似的，试想在人际关系网络中，甲要捎个口信给丁，就会通过乙和丙中转一下，最后由丙转告给丁。在网络中，这个口信就好比是一个网络中的一个数据包。数据包在传送过程中会不断询问相邻节点的MAC 地址，这个过程就好比是人类社会的口信传送过程。相信通过这两个例子，我们就可以进一步理解MAC地址的作用。

地址查看

在人类社会社交中，我们认识一个人往往只会知道他的姓名，而身份证号码在一般的人际交往中会被忽略。同样在网络中，我们往往只会知道同事或者网友的IP地址，并不会去过多地关心对方的MAC地址。要成长为网络高手，我们可以使用一些方法去了解对方的MAC 地址。

在这里介绍两种常用的方法，在Windows 9x 中可用WinIPcfg获得，在Windows 2000/XP 中可用IPconfig -all获得。

使用命令只能单条获得MAC地址，而且使用起来也是很麻烦的。对于网管人员，更希望有一款简单化操作的软件，我们可以利用“MAC扫描器”远程批量获取MAC地址。它是用于批量获取远程计算机网卡物理地址的一款网络管理软件。该软件运行于网络(局域网、Internet都可以)内的一台机器上，即可监控整个网络的连接情况，实时检测各用户的IP、MAC、主机名、用户名等并记录以供查询，可以由用户自己加以备注；能进行跨网段扫描，能和数据库中得IP和MAC地址进行比较，有修改IP的或使用虚假MAC地址的，都能报警。

地址更改

一般MAC地址在网卡中是固定的，当然也有网络高手会想办法去修改自己的MAC地址。修改自己的MAC地址有两种方法，一种是硬件修改，另外一种是软件修改。

硬件的方法就是直接对网卡进行操作，修改保存在网卡的EPROM里面的MAC地址，通过网卡生产厂家提供的修改程序可以更改存储器里的地址。那么什么叫做EPROM呢？EPROM是电子学中一种存储器的专业术语，它是可擦写的，也就是说一张白纸你用钢笔写了一遍以后就不能再用橡皮擦去了，而EPROM这张白纸用铅笔写后可以再擦去，可以反复改变其中数据的存储器。

当然软件修改的方法就相对来说要简单得多了，在Windows中，网卡的MAC保存在注册表中，实际使用也是从注册表中提取的，所以只要修改注册表就可以改变MAC。

Windows 9x中修改：打开注册表编辑器，在

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\

Service\Class\Net\下的0000，0001，0002。

Windows 2000/XP中的修改：同样打开注册表编辑器，

HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\

Class\4D36E970-E325-11CE-BFC1-08002BE10318 中的0000，0001，0002中的DriverDesc，如果在0000找到，就在0000下面添加字符串变量，命名为“NetworkAddress”，值为要设置的MAC地址，例如：000102030405

完成上述操作后重启就好了。一般网卡发出的包的源MAC地址并不是网卡本身写上去的，而是应用程序提供的，只是在通常的实现中，应用程序先从网卡上得到MAC地址，每次发送的时候都用这个MAC作为源MAC而已，而注册表中的MAC地址是在Windows安装的时候从网卡中读入的，只要你的操作系统不重新安装应该问题不大。

地址绑定

平日身份证的作用并不是很大，但是到了有的关键时刻，身份证就是用来证明你的

身份的。比如你要去银行提取现金，这时就要用到身份证。那么MAC地址与IP地址绑定就如同我们在日常生活中的本人携带自己的身份证去做重要事情一样的道理。有的时候，我们为了防止IP地址被盗用，就通过简单的交换机端口绑定（端口的MAC表使用静态表项），可以在每个交换机端口只连接一台主机的情况下防止修改MAC地址的盗用，如果是三层设备还可以提供：交换机端口/IP/MAC 三者的绑定，防止修改MAC的IP盗用。一般绑定MAC地址都是在交换机和路由器上配置的，是网管人员才能接触到的，对于一般电脑用户来说只要了解了绑定的作用就行了。比如你在校园网中把自己的笔记本电脑换到另外一个宿舍就无法上网了，这个就是因为MAC地址与IP地址（端口）绑定引起的。

安全问题

从上面的介绍可以知道，这种标识方式只是MAC地址基于的，如果有人能够更改MAC 地址，就可以盗用IP免费上网了，目前网上针对小区宽带的盗用MAC地址免费上网方式就是基于此这种思路。如果想盗用别人的IP地址，除了IP地址还要知道对应的MAC地址。举个例子，获得局域网内某台主机的MAC地址，比如想得到局域网内名为TARGET主机的MAC 地址，先用PING命令：PING TARGET，这样在我们主机上面的ARP表的缓存中就会留下目标地址和MAC映射的记录，然后通过ARP A命令来查询ARP表，这样就得到了指定主机的MAC 地址。最后用ARP -s IP 网卡MAC地址，命令把网关的IP地址和它的MAC地址映射起来就可以了。

如果要得到其它网段内的MAC地址，那么可以用工具软件来实现，我觉得Windows优化大师中自带的工具不错，点击“系统性能优化”→“系统安全优化”→“附加工具”→“集群Ping”，可以成批的扫出MAC地址并可以保存到文件。

相关知识：

ARP(Address Resolution Protocol)是地址解析协议，ARP是一种将IP地址转化成物理地址的协议。从IP地址到物理地址的映射有两种方式：表格方式和非表格方式。ARP具体说来就是将网络层（IP层，也就是相当于OSI的第三层）地址解析为数据连接层（MAC 层，也就是相当于OSI的第二层）的MAC地址。ARP协议是通过IP地址来获得MAC地址的。ARP原理：

某机器A要向主机B发送报文，会查询本地的ARP缓存表，找到B的IP地址对应的MAC 地址后就会进行数据传输。如果未找到，则广播A一个ARP请求报文（携带主机A的IP地址Ia——物理地址Pa），请求IP地址为Ib的主机B回答物理地址Pb。网上所有主机包括B 都收到ARP请求，但只有主机B识别自己的IP地址，于是向A主机发回一个ARP响应报文。其中就包含有B的MAC地址，A接收到B的应答后，就会更新本地的ARP缓存。接着使用这个MAC地址发送数据（由网卡附加MAC地址）。因此，本地高速缓存的这个ARP表是本地网络流通的基础，而且这个缓存是动态的。ARP表：为了回忆通信的速度，最近常用的MAC地址与IP的转换不用依靠交换机来进行，而是在本机上建立一个用来记录常用主机IP－MAC 映射表，即ARP表。

解决方案

我们可以将IP地址和MAC地址捆绑起来来解决这个问题。进入“MS-DOS方式”或“命令提示符”，在命令提示符下输入命令：ARP -s 10.88.56.72 00-10-5C-AD-72-E3，即可把MAC地址和IP地址捆绑在一起。这样，就不会出现IP地址被盗用而不能正常使用网络的情况，可以有效保证小区网络的安全和用户的应用。

注意：

ARP命令仅对局域网的上网代理服务器有用，而且是针对静态IP地址，如果采用Modem 拨号上网或是动态IP地址就不起作用。

不过，只是简单地绑定IP和MAC地址是不能完全的解决IP盗用问题的。作为一个网络供应商，他们有责任为用户解决好这些问题之的后，才交给用户使用，而不是把安全问题交给用户来解决。不应该让用户来承担一些不必要盗用的损失。

作为网络供应商，最常用也是最有效的解决方法就是在IP、MAC绑定的基础上，再把端口绑定进去，即IP－MAC－PORT三者绑定在一起，端口（PORT）指的是交换机的端口。这就需要在布线时候做好端口定时管理工作。在布线时应该把用户墙上的接线盒和交换机的端口一一对应，并做好登记工作，然后把用户交上来的MAC地址填入对应的交换机端口，进而再和IP一起绑定，达到IP－MAC－PORT的三者绑定。这样一来，即使盗用者拥有这个IP对应

的MAC地址，但是它不可能同样拥有墙上的端口，因此，从物理通道上隔离了盗用者。