ARP地址解析协议详解及其漏洞分析

/*
* 以太网解释协议(ARP). 文件名:/sys/netinet/if_ether.c
* 注释:xie_minix
*一,函数入口:
* ARP有两个入口:1
* 由ether_input发出一软中断(见我的ethernet网络代码详解一文),arpintr中断例程被调用,检查完数据后
* 该中断例程调用in_arpinput函数.
* 入口2:
* 由ether_output函数在查询输出的硬件地址时,调用arpresolve函数进行地址解析.
* 所以,ARP基本上是和ether网输出密切相关的.
*二,相关的结构:
* 关于他使用的结构方面,llinfo_arp是和路由相关的一个结构,ether_arp结构是一个遵循RFC826的一个ARP包的结构.
*三,学习顺序:
* 在看本文的时候,一般从函数arpintr(中断例程)开始看,紧接着看in_arpinput函数.再看看支撑函数arplookup后停止,这是第一入口.
* arpresolve是第二入口的开始,他是解析地址的函数,如果解析不了,调用arprequest函数发送一ARP请求包,第二入口结束.
* 关于arp_rtrequest函数和路由函数相关,作用是添加或删除一ARP节点.如果看不懂,可到以后的路由函数讲解时再了解.
*四,ARP欺骗的核心内实现:
* 在整个程序中,有hack------是我加入的代码,一直到end------结束,大概有十来段这样的代码,是用来实现ARP欺骗,下面我简要的讲一
* 讲他的实现原理:
* 在我们开机后,系统初始化阶段,确切的说是在arp_ifinit初始函数被调用时,将发送一免费ARP,所谓免费,是指要寻找的IP地址是我自
* 己的IP地址,那么网络上如果有和我相同的IP地址的机器(IP地址冲突),他就会根据我的这个ARP包中的发送源硬件地址应答一个ARP
* 包给我,我的接收函数就能判断是否有人和我的IP设置的是一样的.初始化函数不但在开机后初始化时实行,而且在你执行ifconfig改变
* IP地址时也会调用,如果要进行ARP欺骗,那么你就不能发送一免费ARP包,要不然对方的机器会记录下你的欺骗.这一点是其他的关于
* ARP欺骗方式在用户区域所不能达到的.在你的机器冒充另外一台机器期间,会遇见两种情况,第一种是:被冒充的机器发送一个ARP
* 请求,因为是广播发送,所以你也接到了该请求,被请求的机器会应答一ARP,这时我们也要应答一ARP,不过要比真正的那台机器晚一点
* (在程序中我用的是DELAY延迟500毫秒,该数据可以进行调整,以适合你本地网络中较慢的机器),他就在被冒充的机器上进行覆盖前
* 一个回应,使得被冒充的机器认为你就是他要找的机器,当然被冒充的机器紧接着将发送IP包给你的机器,由于你的IP层会判断包的目的
* IP地址(肯定目的IP不对,因为被欺骗了),所以IP层会将他抛弃.第二种情况是:有其他的机器想和被欺骗的机器相联系,其他机器也将广播
* 一ARP请求,目的IP是被欺骗机器的IP,首先被欺骗主机会回应一ARP,我们也和被欺骗主机一样回应一ARP,覆盖被欺骗主机的回应.
* 五,漏洞的分析:
* 目前,我所见到的BSD类操作系统都可能被欺骗,其原因是没有判断ARP请求方的目的硬件地址是否是来之于广播地址,而我们进行的
* 所有欺骗都是进行单播方式的请求.
*六,解决方案:
* 在程序中的patch到patch end部分是我的解决方案.主要是对ARP请求部分的目的硬件地址是否是广播地址进行判断,如果要使用,请
* 把注释去掉就行了.
*七,编译:
*对于FreeBSD4.4版本,可直接拷贝覆盖/sys/net/if_ether.c文件,对于当前版本,只要把hack-----到end-----之间的段粘贴到相应的地方.
*本程序在4.4下已经编译通过,由于实验条件不行,实验没有在两台以上机器进行过,在这里希望网友能帮忙测试,测试的方法是:
*1.覆盖原文件后,进行核心编译.
*2.重启动后,执行:
* arp -d -a
* sysctl net.link.ether.inet.ctrlhack=1
* ifconfig vr0 192.168.0.4 255.255.255.0
* ^ ^ ^
* 你的卡 你要冒充的IP 掩码
* 最好是把上面几个命令放到批执行文件中执行.
*3.用被冒充的机器去PING 其他机器,这时候有可能ICMP包能发出几个,但应该立即没有反应.
*4.如果有什么问题,大家可以把他记录,并发布到BBS上,更希望能多测试几种系统.
*
*/

#include "opt_inet.h" /*2个头文件由编译器在编译操作系统核心时产生的一些常量*/
#include "opt_bdg.h"

#include <sys/param.h>
#include <sys/kernel.h>
#include <sys/queue.h> /*队列操作*/
#include <sys/sysctl.h>
#include <sys/systm.h>
#include <sys/mbuf.h> /*缓冲管理*/
#include <sys/malloc.h> /*分配缓冲*/
#include <sys/socket.h> /*主要是sockaddr_in结构要用到*/
#include <sys/syslog.h> /*LOG宏用到,即日志记录*/

#include <net/if.h> /*硬件接口使用的一些结构,if的意思是interface*/
#include <net/if_dl.h> /*链路层的一些数据结构*/
#include <net/if_types.h>
#include <net/route.h> /*和路由相关的函数*/
#include <net/netisr.h> /*注册中断向量用到的函数*/
#include <net/if_llc.h>
#ifdef BRIDGE /*如果定义了桥转发*/
#include <net/ethernet.h>
#include <net/bridge.h>
#endif

#include <netinet/in.h>
#include <netinet/in_var.h>
#include <netinet/if_ether.h>

#include <net/iso88025.h>
/*hack:------------------------*/
#include <machine/clock.h> /*因为要使用DELAY()延迟函数*/

static int arphacklock=0; /*全局变量用的锁*/
struct in_addr gatewayip; /*网关IP*/
struct in_addr oldip; /*我机器老的IP地址*/
static int trueip=0; /*是否使用冒充IP发送ARP请求*/
static u_char ithardaddr[6];/*要冒充机器的硬件地址,在转移到临时缓冲之前由锁来控制其写*/
static int fromsubr=100; /*实验用,看看本机发出ARP请求是那个函数*/
/*end-------------------------*/

#define SIN(s) ((struct sockaddr_in *)s) /*强制转化成sockaddr_in结构,即Internet地址结构,其中s一般是sockaddr结构*/
#define SDL(s) ((struct sockaddr_dl *)s)/*强制转化成sockaddr_dl结构,即ethernet地址结构,其中s一般是sockaddr结构*/

SYSCTL_DECL(_net_link_ether);/*用于sysctl 用法如下:sysctl net.link.ether....=XXX,
SYSCTL_DECL是申明下面的SYSCTL_NODE将继承的节点*/
SYSCTL_NODE(_net_link_ether, PF_INET, inet, CTLFLAG_RW, 0, "");/**/
/*
hack:
static int hackarp=0;
SYSCTL_INT(_net_link_ether_inet, OID_AUTO, ctrlhack, CTLFLAG_RW,&hackarp, 0, "");
/*这方便你在用户区可控制核心变量,用法如下:sysctl net.link.ether.inet.ctlhackarp=1 那么变量hackarp就为1了.
下面的程序会根据hack的真假判断来进行欺骗

*/
/* 一些记时器的值 */
static int arpt_prune = (5*60*1); /* 每5分钟过一遍列表,这个变量是由计时器使用,看看有没有超时ARP结点,有就删除他 */
static int arpt_keep = (20*60); /* 一旦解析了, 保持 20 分钟 */
static int arpt_down = 20; /* 一旦公布了down, 20秒不发送 */
/*对以上3个变量的控制*/
/*使用方法:sysctl net.link.ether.inet.prune_intvl=180 也就是把ARP定时期改为了每3分钟查一次ARP结点*/
SYSCTL_INT(_net_link_ether_inet, OID_AUTO, prune_intvl, CTLFLAG_RW,
&arpt_prune, 0, "");
SYSCTL_INT(_net_link_ether_inet, OID_AUTO, max_age, CTLFLAG_RW,
&arpt_keep, 0, "");
SYSCTL_INT(_net_link_ether_inet, OID_AUTO, host_down_time, CTLFLAG_RW,
&arpt_down, 0, "");

#define rt_expire rt_rmx.rmx_expire /*这里是放当前时间的,如果rtinit路由初始程序加入一IP路由,那么把当前时间+20*60秒放进去,*/
/*arptimer函数会和当前时间(当前时间由时钟每秒加1)比较,如果相等或比当前时间小,即到了或*/
/*该ARP结点时间过了20分钟.即超时*/
/*这里其实是真正的ARP列表*/
struct llinfo_arp {
LIST_ENTRY(llinfo_arp) la_le;/*单向列表宏,说明该结构是一单向的列表,尾巴为0*/
struct rtentry *la_rt; /*和该结点相关的路由*/
struct mbuf *la_hold; /* 由于该地址正等待解释,所以要发送的数据(mbuf链头)指针暂时存放 */
long la_asked; /* 为该地址发送了一共几个ARP请求,如果到了5个,那么暂时停止20秒*/
#define la_timer la_rt->rt_rmx.rmx_expire
};

static LIST_HEAD(, llinfo_arp) llinfo_arp;/*全局ARP链表及表头,从这开始就可以遍历整个ARP结点*/

struct ifqueue arpintrq = {0, 0, 0, 50};/*ARP请求队列,在我的"ethernet网络代码详解"中有说明,因为我们要hack,所以要改大一些,100*/
static int arp_inuse, arp_allocated;/*这都是统计用的*/

static int arp_maxtries = 5; /*在解释地址时重复发送ARP请求的包的次数*/
static int useloopback = 1; /* 在本地使用环回接口 */
static int arp_proxyall = 0; /*ARP代理是否使用*/
/*对以上3个变量的控制*/
SYSCTL_INT(_net_link_ether_inet, OID_AUTO, maxtries, CTLFLAG_RW,
&arp_maxtries, 0, "");
SYSCTL_INT(_net_link_ether_inet, OID_AUTO, useloopback, CTLFLAG_RW,
&useloopback, 0, "");
SYSCTL_INT(_net_link_ether_inet, OID_AUTO, proxyall, CTLFLAG_RW,
&arp_proxyall, 0, "");

static void arp_rtrequest __P((int, struct rtentry *, struct sockaddr *));/*添加或删除一ARP节